颗粒物质对风积沙压实特性影响研究

从颗粒物质的角度探讨了风积沙的压实特性和机理。研究表明,风积沙的重型击实试验曲线呈"双驼峰"形式,表明风积沙具有干压实的特性,水在风积沙的压实过程中扮演着不同的作用;室内振动试验表明振动加速度及振动时间影响着风积沙"巴西坚果效应"与"反巴西坚果效应"之间的转化,从而影响风积沙的振实密度,二者均存在一个产生最大振实干密度的最优值。现场试验通过控制机械参数(振幅A=0.4mm,频率f=48Hz)在压实5遍的时候,可使压实度达到96.8%,CBR值达到25.3,均能满足《公路路基设计规范》要求。     

风积沙作为路基填料的静力特性研究

风积沙颗粒细小、级配差、无粘性。使用风积沙作为沙漠公路的路基填料具有与一般路基填料不同的力学性质。选用新疆、内蒙、陕西3省（区）典型风积沙,进行了原材料的级配、天然含水量、相对密度等试验。在此基础上进行了风积沙的CBR、回弹模量、压缩以及室内剪切试验。根据风积沙的特性制定了有别于常规的试验仪器和试验方法。利用图表和回归分析的方法分析了风积沙的贯入压力-贯入应变、单位压力-回弹变形、垂直压力-抗剪强度、压力-压缩模量等性质。考虑到沙漠地区干旱少雨的特点,试验过程中对于风积沙采用了不同的干密度和含水量,得出了不同压实标准情况下的“沙基应力-变形特性”。     

禹(门口)阎(良)黄土路基填料强度规律

黄土路基填料的强度特性直接关系到路基的稳定和边坡坡度的选取,是黄土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。采用三轴试验、振动压实试验和CBR试验和回弹模量试验分析了压实黄土的抗剪强度特性、CBR值和回弹模量的变化规律。研究表明,压实黄土粘聚力C与含水率w的关系可以用幂函数的形式表示,即C=kw-b,粘聚力C值比内摩擦角φ值变化范围大得多;压实黄土CBR值难以满足规范对于路基填料最小CBR的要求,建议改进水浸泡时间来测定黄土室内CBR值。推荐参数条件下振动压实黄土最佳含水率、最大干密度都比室内击实的要小,而回弹模量比室内击实的要大。     

绢云母片岩粗粒料改性试验研究

绢云母片岩属极软岩,强度低,直接作为路基填料难以压实,易造成路基沉陷、路面开裂等不良工程现象。通过对绢云母片岩及其4种改性方案进行表面振动压实试验、室内重型击实试验、室内CBR试验以及回弹模量试验研究,探讨绢云母片岩经改性后用作高速公路路基填料的适用性。试验表明,绢云母片岩最大干密度采用室内重型击实与表面振动压实试验结果相差较大,采用表面振动压实时为1.92 g/cm3,采用室内重型击实时为2.01 g/cm3。主要原因是由于绢云母片岩颗粒破碎的结果。绢云母片岩及其4种改性粗粒土的在最优含水率附近的较宽范围内的变动对压实效果的影响不大,有利于填料的压实。绢云母片岩的回弹模量E较低,小于32 MPa,经改性后的土料的回弹模量均有显著提高,均达到50 MPa以上。添加20%红砂岩和20%黏性土的试料CBR值均只有3.7,添加3%水泥和5%水泥的试料CBR值上升明显。绢云母片岩经添加3%、5%的水泥化学改性后可用于高速公路上路堤及路床填筑。     

干密度对路基性能的影响研究

通过滤纸法试验,测得3种干密度下的土-水特征曲线,拟合得到3种干密度下的Van Genuchten模型参数,分析干密度对土-水特征曲线及Van Genuchten模型参数的影响。通过室内回弹模量试验,分析压实度和含水率对回弹模量的影响,并建立回弹模量与压实度和含水率之间的关系式。基于水力耦合机制,结合试验结果建立地下水位变化作用下的路基湿度及变形的动态响应模型,计算地下水位从-6 m上升到-3 m后,路基的含水率和回弹模量分布以及路基的变形。计算结果表明,干密度对土-水特征曲线Van Genuchten模型参数产生显著影响,饱和体积含水率随着干密度的增大线性减小,残余体积含水率随着干密度的增大线性增大,参数a与进气值的倒数线性相关,参数n随干密度的增大线性增大;回弹模量随着含水率的增大而减小,随着干密度的增大而增大;地下水位上升导致路基土的含水率显著增加,回弹模量明显下降,引起不可忽视的路基变形;不同填筑压实度下,地下水位变化引起的路基变形差异很明显,控制路基土的压实度是提高路基土性能的有效途径。     

干密度和初始含水率对非饱和重塑粉土土水特征曲线的影响

采用压力板仪详细研究了不同击实条件对非饱和重塑粉土土水特征曲线的影响,并采用van Genuchten模型对实测试样的土水特征曲线进行了拟合。分别取在初始击实含水率相同的条件下,击实干密度不同的试样以及在击实曲线上同一干密度处对应的不同初始击实含水率的试样,对其进行土水特征曲线测试。结果表明:击实干密度越大,空气进气值越高。击实含水率越大,试样可塑性越好,其空气进气值越大。     

考虑含水率影响的压实黄土路堤稳定性研究

压实黄土路堤是主要的路基型式之一,由降雨引起的压实黄土含水率增大导致的高填方路堤边坡失稳时有发生。通过对山－平（山阴至平鲁）高速公路黄土路堤填料进行室内击实试验和三轴压缩试验,分析了填土含水率对填土密度、干密度及填土抗剪强度的影响。结果表明,含水率对黄土填料密度和干密度的影响都较大;随着含水率的变化,填土黏聚力和内摩擦角呈现一增一减的变化规律。根据试验结果,采用FLAC3D建立现场试验段加筋路堤数值模型,基于强度折减法分析4种加筋工况下含水率对黄土填土路堤稳定性的影响表明,随着填土含水率的增大,路堤安全系数不断减小,路堤稳定性降低;路堤安全系数随土工格栅铺设层数的增加而增大,在路堤中铺设土工格栅能够提高路堤整体性,很好地防止路堤失稳。     

砂砾卵石土高速公路路基填筑试验研究

为研究砂砾卵石土混合料作为路基填料压实后的压实效果,通过室内筛分试验、重型击实试验、CBR试验得到砂砾卵石土的颗粒级配组成,最大干密度、最佳含水率与粗颗粒含量的关系,CBR值与粗颗粒含量、击实次数的关系。试验结果表明,最大干密度随着粗颗粒含量的增加先增大后减小,CBR值随着粗颗粒含量的增加而增大。进一步分析砂砾卵石土作为路基填筑材料的压实机制,通过现场碾压试验,确定砂砾卵石土路基填筑施工工艺,利用压实度、CBR、弯沉、回弹模量等现场检测手段和现场沉降观测数据检验压实效果,通过比较分析各种检测方法的可靠性,提出适合砂砾卵石土压实质量的检测方法,运用统计学方法得到沉降差检测标准值,确定采用碾压遍数与沉降差双重控制保证压实质量,得到一些有益的结论。     

压实黄土回弹模量试验研究

土基回弹模量是路面结构设计中一个非常重要的参数,直接关系到路面结构的安全性和经济性。室内振动压实是室内击实成型试件的一种新方法,能较好地模拟振动压实的特点。研究了压实黄土回弹模量与其干密度、含水率、稠度和压实度以及龄期等物理指标之间的关系,并分析了振动压实黄土的回弹模量与击实黄土的回弹摸量。研究结果表明,压实黄土的回弹模量与其干密度、含水率、稠度和压实度以及龄期之间有一定的相关关系。在推荐参数条件下,室内振动压实黄土回弹模量比室内击实的要大。     

石油污染土的击实特性

为了解石油污染对土的压实特性的影响,利用室内击实试验,以原油、柴油和水为介质,得到了单一液体介质和油水混合介质时土的击实曲线。结果表明:石油代替水作为壤粘土孔隙流体,其击实曲线无明显峰值,干密度随含油率增加略有增大但远小于无污染土的最大干密度。油水混合作为孔隙流体,随含油率的增加,原油污染土壤的击实曲线由钟型、双峰型转向无明显峰值曲线,出现类似高液限粘土压实特性;柴油污染土的击实曲线由尖锐型转变为无峰值型;最优含水率均减小,最大干密度随含油率变化规律与油品性质有关。提出了"油膜润滑"的新观点,可较好地解释石油污染壤粘土击实曲线的变化规律。     

毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究

在对毛乌素沙漠风积砂物理特性进行试验研究的基础上,通过室内击试验、压缩试验及三轴剪切试验,对毛乌素沙漠风积砂的力学特性进行了初步研究。结果表明:毛乌素沙漠风积砂击实特性与粉、黏性土有较大的差异,在干燥和最佳含水率状态下易于击实,击实曲线呈双峰形态;压缩试验表明毛乌素沙漠风积砂一般属于低压缩性土,其压缩特性与试样初始密度、含水率、荷载级别及加载条件有关;三轴剪切试验表明毛乌素沙漠风积砂抗剪强度指标受试样密度的影响较大,虽然含水率对抗剪强度指标有一定影响且具有一定规律性,但影响程度并不明显。本文相关成果为解决该区风积砂相关岩土工程问题和工程地质问题提供了可靠的试验依据。     

强夯法消除风积粉细砂湿陷性研究

沙漠地区的风积粉细砂具有轻微至严重的湿陷性,消除该类地基土的湿陷性是工程学术界亟待解决的问题。结合工程实例,采用强夯法加固风积粉细砂地基土,通过浅层平板载荷试验及室内土工试验检测加固情况,评价强夯法消除风积粉细砂地基湿陷性的效果及规律。结果表明,风积粉细砂的湿陷性主要受含水率及密实度的影响,含水率对于湿陷变形作用尤其突出;强夯施工前,应对场地洒水充足,使土体含水率达到最优含水率;强夯加固中,填方区最佳锤击数为10击,挖方区最佳锤击数为8击,坚持动态化设计信息化施工;强夯后,风积粉细砂的承载力是强夯前的两倍,在湿陷试验中风积粉细砂变形增量随时间变化较少;强夯法改善风积粉细砂湿陷性效果显著,其中,洒水是控制湿陷性的主要因素,强夯是次要因素。研究结果有助于为强夯法处理风积粉细砂地基的设计、施工提供参考,为同类型地基处理提供借鉴。     

辽西地区风积砂土振动液化特性的试验研究

本文对辽西地区风积砂土地震液化特性进行了实验研究,对围压、固结比、密度和细粒含量进行了分析,得出了它们对抗液化强度的影响规律,同时分析了不同细粒含量和干密度对砂土振动孔压发展模式的影响规律.在偏压固结情况下,振动孔压的发展趋势可以用双曲线对其进行模拟;在均压固结条件下,振动孔压的发展趋势和H.B.Seed、张建民等人研究的振动孔压发展趋势的曲线形态相一致.通过实验分析表明细粒含量、密度等都会对孔压的增长规律有一定影响.     

Aeolian dune‐field development in a water table‐controlled system: Skeiđarársandur,Southern Iceland

Aeolian dune fields characterized by partly vegetated bedforms undergoing active construction and with interdune depressions that lie at or close to the water table are widespread on Skei?arársandur, Southern Iceland. The largest aeolian dune complex on the sandur covers an area of 80 km² and is characterized by four distinct landform types: (i) spatially isolated aeolian dunes; (ii) extensive areas of damp and wet (flooded) interdune flat with small fluvial channels; (iii) small aeolian dune fields composed of assemblages of bedforms with simple morphologies and small, predominantly damp, interdune corridors; and (iv) larger aeolian dune fields composed of assemblages of complex bedforms floored by older aeolian dune deposits that are themselves raised above the level of the surrounding wet sandur plain. The morphology of each of these landform areas reflects a range of styles of interaction between aeolian dune, interdune and fluvial processes that operate coevally on the sandur surface. The geometry, scale, orientation and facies composition of sets of strata in the cores of the aeolian dunes, and their relationship to adjoining interdune strata, have been analysed to explain the temporal behaviour of the dunes in terms of their mode of initiation, construction, pattern of migration, style of accumulation and nature of preservation. Seasonal and longer‐term flooding‐induced changes in water table level have caused episodic expansion and contraction of the wet interdune ponds. Most of the dunes are currently undergoing active construction and migration and, although sediment availability is limited because of the high water table, substantial aeolian transport must occur, especially during winter months when the surface of the wet interdune ponds is frozen and sand can be blown across the sandur without being trapped by surface moisture. Bedforms within the larger dune fields have grown to a size whereby formerly damp interdune flats have been reduced to dry enclosed depressions and dry aeolian system accumulation via bedform climb is ongoing. Despite regional uplift of the proximal sandur surface in response to glacial retreat and unloading over the past century, sediment compaction‐induced subsidence of the distal sandur is progressively placing aeolian deposits below the water table and is enabling the accumulation of wet aeolian systems and increasing the likelihood of their long‐term preservation. Wet, dry and stabilizing aeolian system types all co‐exist on Skei?arársandur and the dunes are variously undergoing coeval construction, accumulation, bypass, stabilization and destruction as a result of interactions between localized factors.     

辽西风积土路基土水特征曲线试验研究

基于土水特征曲线对工程性质的重要性,利用SDSWCC压力板仪和GDS饱和-非饱和应力路径三轴试验系统,详细研究了不同干密度、干湿循环次数和净平均应力对辽西风积土土水特征曲线的影响,并采用常用的3种模型,使用数学方法对所测数据进行拟合。试验结果表明,低基质吸力阶段,干密度、干湿循环和应力作用对风积土土水特征曲线影响显著:干密度更大时,土体内部孔隙率降低,饱和含水率降低,进气值升高,持水性能更好;干湿循环作用下,随着循环次数的增加,饱和含水率增高,失水速率变大,进气值降低,持水性能减弱,但3次干湿循环后趋于稳定;应力作用下土体发生收缩变形,密度变大,其产生的影响规律与干密度相似。高基质吸力阶段,三者的影响均很小。曲线拟合分析表明,Van Genuchten模型的拟合精度最高,能够更好地描述和预测辽西风积土的土水特征曲线。研究结果揭示了辽西风积土力学、工程性质与其它地域土体的一致规律,以及风积土自身独有的特性,为广泛开展的风积土路基、桥基等工程提供了判定风积土性质的参考和依据。     

大石峡高面板坝筑坝砂砾料现场大型相对密度试验

当前,主要采用相对密度来表征筑坝砂砾料的密实程度,并以此来评价大坝的施工碾压质量。受试验设备尺寸和击实功能的限制,室内试验难以反映现场实际筑坝砂砾料粒径大、采用大型碾压机具进行高强度碾压的实际情况,试验确定砂砾料最大干密度值偏低,难以直接用于指导实际工程。针对大石峡高面板坝筑坝砂砾料,在工地现场采用实际筑坝碾压设备和大型相对密度桶,对原级配坝料开展相对密度试验,研究了坝料的压实特性,确定了不同级配（含砾量）坝料的相对密度特性指标。研究表明：比较室内试验成果,现场试验确定砂砾料最大干密度值有较大提高;随着含砾量的增加,砂砾料的最大、最小干密度值先增加、后减小,存在压实密度最高的最优含砾量特征值;强振碾压使得弱胶结砂砾料产生不同程度的颗粒破碎效应,颗粒破碎的程度和土料的原始级配特性相关联。     

弱膨胀土工程特性及其路基处治对策

针对湖北襄-荆高速公路膨胀土,在室内开展了弱膨胀土的压实特性、胀缩性状、力学特性试验研究,发现压实膨胀土的工程性状受含水率与压实度的影响,胀缩特性是膨胀土的固有特性,其大小取决于起始湿度和密度;击实膨胀土的最佳含水量和最大干密度随击实功变化而变化,压实功愈大,土的最大干密度也愈大,而对应的最佳含水量愈小;膨胀土的CBR值随其含水率的变化规律类似于击实曲线,但CBR峰值含水率大于最佳含水率,为深入认识膨胀土的工程特性提供了帮助。因此,利用弱膨胀土填筑路堤时,不仅要考虑经过击实后的土的性质,而且还要考虑在填方建成、条件改变后土的性能;膨胀土路堤填筑除考虑压实度与CBR值要求外,尚需考虑胀缩总率的影响。最后,推荐了弱膨胀土路堤结构型式,并提出了弱膨胀土用于路堤填筑的控制标准。