黏土单层击实试验与制样因子研究

使用非标准击实仪进行单层击样,获取非标准击实状态下单层击实样的密度与击实功及含水率之间的关系,并进一步以得到的击实样获得其抗剪强度。发现当击实功小到一定程度时,击实密度随含水率的增大而不断增大,两者近似线性变化,无峰值出现。密度峰值对应的含水率与抗剪强度峰值对应的含水率有一个差值,其值在3.4%～5.7%之间。内摩擦角随含水率增大而减小的规律仅适合于一定的击实功。内摩擦角在较小的击实功下有峰值出现,但随着击实功的增大,内摩擦角的变化呈线性而非曲线形式。另外,针对土工室内模型试验的重塑土样制备问题,结合试验数据,给出了试验最优制样参数,并初步提供了评价指标?。     

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。     

单点击实法击实试验研究

在国内现行的各类土工试验规程中,5点击实法是最基本的土工击实试验方法,具有用土量大、费时、费力,而且试验数据处理麻烦等缺陷。为了克服这些缺陷,采用静压脱湿试验法,对人工配制含水率,而且含水率高于该土的塑限含水率的不同土样进行脱湿。试验结果表明：各土样脱湿后的含水率具有稳定在标准击实功下该土最优含水率以下某一稳定水平的特点。由此提出：可将需要击实的土样先脱湿,得出土样脱湿后的含水率,再乘以有关系数求得土的最优含水率,直接对最优含水率下的土体进行标准击实功单点击实,从而快速准确地获得该土的最优含水率和最大干密度。通过对比试验验证,单点击实法不但简单、快速,而且具有足够的可靠性。     

非饱和击实粉土的强度和屈服特性研究

由于吸力量测技术的困难,对京―九线粉土在不同含水率下击实并进行三轴不排水剪切试验,研究其强度和屈服特性,为非饱和击实粉土力学模型的建立提供依据。试验结果表明：该击实粉土在剪切过程中,在最优含水率干侧击实的土样具有较高的强度,应力-应变关系曲线呈软化趋势,土样先剪缩后剪胀,湿侧击实的土样具有较低的强度,应力-应变关系曲线呈硬化趋势,土样不断剪缩;随着试样击实含水率的增加,击实粉土的强度和屈服应力不断减小,水对土体具有一定的软化作用;不同击实含水率下,土样在q-p平面内破坏时的屈服轨迹为近似平行的斜直线,含水率对临界状态线的斜率没有影响;含水率对击实粉土抗剪强度的贡献表现为土体的似黏聚力的增加,似黏聚力与含水率之间呈乘幂关系,得出以含水率为变量的击实粉土强度计算公式,可在实际工程中推广应用。     

击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律

为研究击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律,阐明轻量土压缩密实的本质,对3种不同EPS颗粒掺量的轻量土开展标准轻型、标准重型、小型轻型、小型重型4类击实试验,并测量EPS颗粒体积压缩率。结果表明:3种配比轻量土在4类击实试验下,轻量土的干密度随含水率的增加均先增大后减小,曲线形态类似抛物线,所得最优含水率依次接近31%、35%、39%。同配比轻量土,以标准轻型击实试验的最大干密度为标准,其他3类击实试验最大干密度的绝对增长量为-0.014～0.072 g/cm~3,相对增长量为-2.647%～13.611%,4类击实试验所获得的最大干密度基本相同。受击实筒尺寸效应的影响,相同击实功时,小型击实试验的最大干密度大于标准击实试验,但差值较小。相同击实类型时,增加击实功对轻量土最大干密度提高不明显。在击实作用下,EPS颗粒具有明显的塑性压缩,压缩率随含水率和EPS颗粒掺量的增大而减小,其变化范围为0.955%～31.174%。EPS颗粒的塑性压缩和试样孔隙比的减小是轻量土压缩密实的本质,利用小型击实试验代替标准击实试验确定轻量土最优含水率和最大干密度的方法是可行的,可为轻量土工程设计和施工提供参考。     

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。     

膨胀土CBR强度特性机制分析

以在建的周集-六安高速公路为依托工程,采集典型弱、中膨胀土开展系统的试验研究,探讨了膨胀土CBR强度随含水率、击实功和膨胀潜势的变化规律。试验研究表明：CBR峰值含水率要大于最优含水率,且膨胀潜势越高,击实功越大,CBR峰值含水率与最优含水率的差值越大。结合非饱和土气水状态理论,分析了膨胀土CBR强度特性的内在机制。研究发现,CBR强度特性的上述规律性,主要是由不同饱和度条件下膨胀土所处的气水状态所决定的。当饱和度小于界限饱和度时,土体处于非饱和状态,CBR强度随饱和度的增加呈指数增长,说明膨胀土的固有特性对CBR强度的影响很大;当饱和度大于等于界限饱和度时,膨胀土强度特性与饱和土类似,CBR强度主要受干密度控制。     

重塑非饱和黏土的土-水特征曲线及其影响因素研究

采用常规压力板仪和GDS非饱和土三轴仪,详细研究了击实功、击实含水率、干密度、应力历史和试样应力状态5种因素对非饱和重塑黏土土-水特征曲线的影响。并采用Van Genuchten模型、Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型,通过最小二乘法对所测土-水特征曲线进行拟合。结果表明,这3种模型均可对土-水特征曲线进行较好的拟合。通过对这个5种不同影响因素的分析,发现不仅试样本身物理状态而且试样外部应力状态都对土-水特征曲线有重要的影响,即击实功越大、击实含水率越高、干密度越大、试样的应力历史越大、所受净平均应力越高,则试样的进气值越高,水越难从试样中排出。在较高的基质吸力范围内,各种因素对土-水特征曲线的影响作用有减小的趋势。通过Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型的残余含水率对比分析可知,残余含水率对模型的参数值影响不大,即假定残余含水率 为0是合理的。     

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。     

非饱和重塑黏土渗透性试验研究

工程中常常遇到非饱和土渗流问题,其渗透性是非饱和土的重要研究内容。采用常规压力板仪详细研究了重塑黏土在3种不同击实功和5种不同击实含水率下的土-水特征曲线,并用变水头法测量了相应的饱和土渗透系数。结合土水曲线和饱和渗透系数,基于Van Genuchten模型和Fredlund模型,详细探讨了重塑非饱和重塑黏土在不同击实条件下的渗透性。结果表明,土样饱和渗透系数随着击实含水率的增大而减小,且随着基质吸力的增大土样渗透性差别逐渐减小。当试样吸力达到1 MPa时,可认为不同击实含水率下试样的渗透性基本相同;在轻型击实和简化轻型击实下,试样渗透性很相似。重型击实功下试样的渗透系数和轻型击实下土样渗透系数的比值 随着吸力的增大而逐渐增大,在饱和状态时比值约为1/100,当吸力达到1 MPa时比值逐渐稳定在1/10右。     

废轮胎颗粒与黄土混合物压实性能研究

选择废轮胎颗粒以0～50%的掺量与黄土混合,研究了混合土的压实特性,并采用专门设计的环刀击实设备,对环刀击实和标准击实进行了对比分析。试验结果表明,掺量小于20%时混合土的压实特性类似黄土,掺量大于40%时的压实特性类似无黏性土;不同掺量的混合土最大干密度与最优含水率存在幂函数关系,击实能对10%～30%掺量的混合物有效最大干密度影响较小;不同击实能下掺量与最优含水率存在函数关系;混合土存在最佳压实掺量,轻、重型击实能下分别为30%和40%左右。根据室内试验结果,给出了不同掺量混合土击实指标建议值供设计参考。     

Microstructure and hydraulic conductivity of a compacted lime-treated soil

Under a given compaction energy and procedure, it is known that maximum dry density of a soil is lowered due to lime addition. This modification of maximum dry density could alter the hydraulic conductivity of the soil. The main object of this study was to assess the impact of lime-stabilization on a silt soil microstructure and then on saturated hydraulic conductivity. An investigation at the microscopic level with mercury intrusion porosimetry showed that lime treatment induced the formation of a new small class, with a diameter lower than 3 × 10³ Å in the compacted soil. This class is responsible for the difference in dry density between the treated and the untreated sample after compaction. It is shown that this small pores class was not altered by the compaction water content, the compaction procedure or the dry density. As in untreated soils, only the larger pores were modified by the compaction water content and the compaction procedure in the lime treated samples. The hydraulic conductivity appeared to be only related to the largest pores volume of the tested silt, regardless of lime treatment. Therefore, this study demonstrated that even if addition of lime resulted in a dramatic change of the maximum dry density of the tested silty soil, its effect on hydraulic conductivity is limited.     

Influence of the initial water content and dry density on the soil–water retention curve and the shrinkage behavior of a compacted clay

The paper presents the results of an experimental study on the effects of the initial water content and dry density on the soil–water retention curve and the shrinkage behavior of a compacted Lias-clay. The initial conditions after compaction (initial water content and initial dry density) have been chosen on the basis of three Proctor tests of different compaction efforts. According to the eight chosen initial conditions clay samples have been compacted statically. The relation between total suction and water content was determined for the drying path starting from the initial conditions without previous saturation of the specimens. A chilled-mirror dew-point hygrometer was used for the suction measurements. For the investigation of the shrinkage behavior cylindrical specimens were dried to desired water contents step-by-step without previous saturation. The volume of the specimens was measured by means of a caliper. Based on the test results the influence of different initial conditions on the soil suction and the shrinkage behavior is analyzed. The soil–water retention curves obtained in terms of the gravimetric water content are independent of the initial dry density. At water contents above approximately 11–12.5% a strong influence of the compaction water content is observed. At smaller water contents, the soil–water retention curve is independent of the compaction water content. The results of the shrinkage tests show that the influence of the compaction dry density on the shrinkage behavior is negligible. Similar to the drying behavior of saturated samples a primary and a residual drying process could be distinguished. The primary drying process is strongly influenced by the initial water content. In contrast, the rate of the volume change of the residual drying process is unaffected by the initial water content.     

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。     

石灰改良弱膨胀土击实特性试验研究

本文以拟建安康机场弱膨胀土为例,用石灰作为改良剂,对这种石灰改良膨胀土开展了一系列击实试验研究。试验样品来自于安康拟建机场跑道区和挖方区的膨胀土,采用CSK-V1型多功能电动击实仪进行重型击实试验。试验结果表明,石灰掺量、含水量、余土高度、焖料时间对干密度有一定的影响,其规律为:石灰掺量越高,最优含水量越大,最大干密度越小;在最优含水量附近,随着石灰掺量的增加,含水量对干密度的影响减小;在击实功、掺灰量、含水量一定时,余土高度越大,干密度越小;最大干密度随着焖料时间以一定的趋势减小,焖料时间48h以后变化不大;同一种石灰掺量时干密度的主要影响因素顺序是:含水量、焖料时间、余土高度。最后,还通过扫描电镜试验,从微观角度对石灰改良土和击实试验结果进行了描述与分析。     

非饱和压实黄土结构特性试验研究

对增（减）湿到相同含水率及相同干密度的不同结构性非饱和压实黄土进行土-水特征曲线试验和三轴剪切试验,研究制样含水率引起的结构变化对非饱和压实黄土基质吸力、应力-应变特征及结构性参数的影响。研究结果表明：制样含水率引起的结构性对非饱和压实黄土的土-水特征曲线有明显的影响,小于塑限时基质吸力随制样含水率的增大而增大,最优制样含水率时非饱和压实黄土具有均匀小孔隙的团粒凝聚结构使其吸力相对最大;应力-应变曲线在最优结构状态时位于坐标最上端,小于最优制样含水率时的结构弱化程度相对较低,其应力-应变曲线逐渐下移,大于最优制样含水率时土样的结构弱化程度较高,其应力-应变曲线位于最下端;定义的结构性参数m?r能够合理反映压实黄土的结构性,弥补了压实土工程中用最优含水率和最大干密度指标无法反映土结构性影响的不足;屈服结构性参数m?r0能够合理反映出不同制样含水率压实黄土的结构弱化程度,结构弱化程度还反映在三轴剪切破坏强度上。     

盐分与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响

季冻区盐渍土冻胀病害影响工程质量。水分、密度及盐分的变化影响季冻土冻胀特性。以吉林省农安县旱地盐渍土为研究对象,通过室内冻胀实验讨论了含水率、压实度、含盐量对盐渍土冻胀规律的影响,分析起始冻胀含水率随盐分和压实度的变化规律。试验研究表明:较大的压实度和较高的含水率有利于冻胀。土体在较低含水率和较低压实度时发生冻缩,随着含水率和压实度的增大,冻缩量减小至零,随后发生冻胀,冻胀（缩）量与含水率基本呈线性关系。因此,存在起始冻胀含水率,该值随着压实度的增大而线性减小,随含盐量的增加而整体呈增大趋势。塑限与压实度对盐渍土起始冻胀含水率的影响可以拟合出相应线性公式,随着含盐量增加,该公式的系数整体呈增大趋势。在前人总结出的公式基础上增加压实度这一参数,为后续季冻区盐渍土的冻胀特性研究提供参考与理论依据。