岩石膨胀性试验注意事项探讨

从室内试验的角度来探讨几类工程勘察中岩石常用膨胀性试验(自由膨胀率、膨胀力、侧向约束膨胀率、耐崩解)的注意事项,从野外取样、标准样品制取、试验操作、方法选择等方面进行了论述,力求减小试验误差,提高膨胀岩的试验水平,保证试验结果的准确性,并使膨胀岩膨胀性指标的测定方法更臻完善。     

宁波软土地区基准基床系数试验方法与取值标准研究

以宁波栎社机场岩土工程勘察项目为依托,采用现场原位测试与室内试验相结合的方法,对不同状态下(流塑、可塑、软塑)的土体基床系数进行测试分析。根据测试成果存在的差异性,对原位测试与室内试验的测试原理、方法、影响因素进行分析,依据相关理论,提出适合宁波软土地区基准基床系数的原位测试、室内试验方法和取值公式。     

云桂高速铁路新型全封闭路堑基床动响应特性研究

膨胀土地区路堑基床病害是高速铁路建设中倍受关注的问题。结合云桂高速铁路工程实际,以典型膨胀土新型路堑基床为基础,借助有限差分软件FLAC3D,建立了三维路堑基床动力分析模型,探讨了列车荷载作用下新型全封闭路堑基床动力特性,并结合现场试验进行了分析。分析结果表明：数值模拟结果可较好地反映基床动响应变化规律,且与现场实测变化趋势相同;基床竖向动应力随深度呈指数型衰减,基床竖向动位移随深度呈幂函数型衰减;路基面动位移值为0.95 mm,满足高速铁路规范要求;基床动响应特征受服役环境影响显著,浸水条件下会引起基床表层动应力及振动速度增大;铺设防排水结构层可改善基床内的动应力分布,并减小路基面的动位移及增强基床抗振性能。研究成果可为膨胀土地区高速铁路工程实践及理论研究提供参考。     

南京红山窑第三系红砂岩膨胀变形性质试验研究

针对原状红砂岩具有自由膨胀率为3.5 %、而膨胀力高达270 kPa、干燥岩样峰值强度为5.85 MPa、饱和岩样抗压强度仅为0.20 MPa等这些特殊性质的膨胀岩,采用MTS815.02型岩石力学刚性伺服试验机与自行研制的岩石膨胀测量仪,进行了不同含水率红砂岩膨胀变形性质试验。结果表明：(1) 在低荷载状态下,红砂岩膨胀应变随着含水率增加而呈对数形增长;(2) 在高荷载作用下,红砂岩膨胀应变与吸水率之间存在着线性关系;(3) 红砂岩吸水膨胀应变在较短的时间内基本完成,随着时间的延长,膨胀变形将趋于稳定。在此基础上,提出了确定膨胀稳定时间的理想概化数学模型。研究成果对南京红山窑水利工程膨胀岩地基处理方案设计、施工具有重要的指导意义。     

膨胀岩的判别与分类标准

膨胀岩的判别与分级是膨胀岩研究的重要内容。本文在分析和总结了前人研究成果的基础上,提出了一种以膨胀岩中亲水矿物成分的含量为基础控制指标,以岩块的干燥饱和吸水率、极限膨胀量、极限膨胀力为主要控制指标新的标准。并利用新的标准对文献中的工程实例进行了分析应用。     

岩土体吸水膨胀应力系数的试验研究

基于岩土体膨胀性是其含水量的函数的认识,提出了岩土体吸水膨胀应力系数的概念。从膨胀应力与含水率的变化关系出发,研制出吸水膨胀应力系数试验装置;根据试验得到的膨胀应力与含水率增量的关系曲线和计算得到的岩土体吸水膨胀应力系数,对不同状态与类型重塑土样吸水膨胀应力系数的变化规律进行了深入研究。试验研究结果表明:试验装置所测土样的最终含水率误差在1.0%左右,能够较好地得到不同岩土体的吸水膨胀应力系数;由于黏土颗粒水化程度的不断增加,各岩土体的膨胀应力都随含水率的增加而增大,且膨胀应力与含水率增量呈线性关系;初始含水率15.0%条件下云南呈贡强膨胀土、成都弱膨胀土、成都粉质黏土的膨胀应力系数分别为92.2(kPa/%)、42.6(kPa/%)、0.9(kPa/%),是由于不同类型岩土中黏粒含量的差别,导致不同类型岩土体的膨胀应力系数有较大的差别;膨胀应力系数能够有效地区分岩土体的膨胀性,可以用膨胀应力系数对岩土体的膨胀性进行分类。     

基床系数室内测试方法研究

通过对宁波轨道交通基坑开挖范围内典型软土层开展固结试验及三轴试验,得到了各层地基土的基床系数,并将试验值与规范经验值进行对比、分析后,提出了适用于宁波土层的室内试验基床系数修正公式,经修正后得到了各地基土层较为合理的标准基床系数,验证了室内试验测定地基土基床系数的有效性,解决了批量测定地基土基床系数的问题,可为工程设计和施工所使用。     

贵南高铁南宁段古近系泥岩膨胀性判别指标适用性分析

贵南高铁南宁段古近系泥岩是湖沼沉积型半成泥岩,易遇水软化,失水崩解,有一定胀缩性。依托贵南高铁南宁段泥岩样品膨胀性试验数据及路堑边坡人字型骨架开裂的实际现象,采用了相关性、线性回归、匹配度等分析方法,对膨胀性判别指标适用性进行了研究。研究结果表明,干燥饱和吸水率单指标膨胀潜势分级结果与实际较接近,天然湿度样品的膨胀力、交换阳离子含量、蒙脱石含量及自由膨胀率等单指标膨胀潜势分级结果易下降1–2个等级。     

贵州贵定尖山营特大桥基础异常升降成因探讨

尖山营特大桥桥墩每年均出现雨季抬升,旱季沉降的异常现象。本文针对桥墩异常升降问题,采用野外地质调绘、现场监测、钻探、物探以及室内试验等方法相结合,分析造成尖山营特大桥墩体异常升降的主要原因。通过现场地质调绘和钻孔岩芯发育情况获取研究区地质构造分布,分析构造作用对异常升降的影响;基于天然音频大地电法勘探与对研究区地表水出露情况的勘察,研究承压水的赋存情况;将钻孔岩芯进行室内膨胀特性试验,研究了桥址区地基岩土体的吸水膨胀特性对桥墩升降的潜在作用。结果表明:排除地质构造和承压水原因,引起桥墩异常升降的主要原因是膨胀岩土体与地下水物理化学反应带动上部结构抬升及沉降引起的。桥址区二叠系吴家坪组（P2w）地层岩土体的膨胀力试验预估值在3～59 MPa之间,上部总荷载1.38～13.5 MPa,膨胀力大于上部结构重力载荷;原状膨胀岩试样在1.05 MPa的轴压作用下吸水,存在0.35%的膨胀应变,结合已有研究可确定130 m厚的膨胀性地层可造成上部结构抬升45.5 mm。二叠系吴家坪组（P2w）地层的吸水膨胀、失水收缩性能,与地下水的补给与排泄相结合,是引发桥墩异常升降的主要原因。     

李家窑膨胀岩膨胀性能的试验研究

对山西万家寨引黄工程南干线某地的膨胀岩进行了室内物理化学性质测试、常规的膨胀率与膨胀力及非常规的三向膨胀与大比例尺膨胀试验,分析结果后得出了相应的结论     

南宁外环膨胀土路基处治技术及设计方案研究

拟建南宁外环路穿越膨胀土分布区,若实施刚性支挡难以保证开挖边坡稳定,沿用弃土换填方案填筑路堤至少需废240万方,使工程投资大增并严重破坏生态环境,为此,研究运用膨胀土处治新技术进行路基工程设计。通过系统土性、填料性质试验,论证了物理处治技术修建膨胀土路堤的可行性;采取FLAC和极限平衡分析,获得实施柔性支护前后典型膨胀土堑坡的稳定性。基于试验、理论分析并借鉴交通部西部膨胀土项目的成功经验,提出两种封闭包盖措施填筑南宁膨胀土下路堤、不同边界条件下的路堑边坡柔性支护设计方案。对比分析表明,采用新技术效益明显,能实现南宁外环高速路安全、经济、节能环保的修建目标     

重塑膨胀岩热传导性能及影响因素试验研究

以南宁第三系膨胀泥岩为研究对象,采用热探针法研究含水率、干密度、温度及体积变形率对重塑膨胀岩试样导热系数的影响。研究表明：重塑膨胀岩的导热系数随着含水率、干密度的增加而升高,当含水率从10.4%上升至21.9%时,其导热系数最高上升了135.7%,当干密度从1.50 g/cm~3增加到2.00 g/cm~3时,其导热系数最高上升了133.9%,主要原因是含水率的增加减少了土中空气的热阻作用,干密度的增加使土颗粒之间的接触更为紧密;在潜热传输的作用下,重塑膨胀岩的导热系数随温度的增长而升高,土颗粒在温度的影响下粒径不断增大并发生聚集,为潜热传输提供了有利的条件,重塑膨胀岩导热系数随温度的增长呈现缓慢增长和迅速增长2个不同的阶段;重塑膨胀岩的导热系数随体积变形率的增加而降低,当变形率从0.5%增加到5%时,膨胀岩的导热系数降幅在5.7%～29.5%之间,这是由于吸水膨胀后膨胀岩试样更为松散,土颗粒之间的接触减少。     

投影寻踪模型在膨胀岩判别与分级中的应用

由于泥质岩富含黏土矿物,尤其是成岩程度较低的中新生代泥质岩常具有显著的膨胀性,而成为膨胀岩的主要类型。在对现有膨胀岩判别指标进行全面分析后,提出以蒙脱石含量、胶结系数和比表面积作为泥质岩膨胀性判别与分级的三大指标。基于投影寻踪模型方法,以新疆大坂隧洞工程中采集的20个泥质岩样为样本进行了分析。根据20个样本最优投影值的移动平均趋势线,该处泥质岩的膨胀性可分为非膨胀、微膨胀、弱膨胀和强膨胀4个等级。与较为常用的岩块干燥饱和吸水率指标判别结果基本一致,结果表明,所选指标和方法是可靠的。     

非饱和膨胀土/岩持水与渗透特性试验研究

以南水北调中线工程原状强、中膨胀土/岩为研究对象,开展压力板试验与双环注水试验,结合试验结果与土-水特征曲线(SWCC),对比研究不同性质膨胀土和膨胀岩的持水性能及影响因素,计算并分析水体积变化系数的变化规律,在该基础上重点探讨渗透系数的变化特征及其与基质吸力的非线性关系,总结出膨胀土/岩的渗透特性及其规律。结果表明,膨胀土/岩的持水特性受岩土的物理性质、矿物成分与结构特征的影响,膨胀潜势强、细颗粒含量大、孔隙结构小的试样有着较低的脱水速率;渗透系数和水体积变化系数均随含水率的减小而减小,变化特征受到膨胀潜势与干密度的共同影响,并与基质吸力呈幂函数关系。研究成果可为工程建设提供计算参数及理论依据。     

关于用室内三轴(CD)试验方法确定基床系数的探讨

根据基床系数的理论结合现场平板载荷试验方法结果,对用室内三轴(CD)试验测定基床系数测定结果的处理方法进行分析。     

击实膨胀土工程变形特征的试验研究

以湖南邵阳膨胀土为例,对3种击实膨胀土工程变形特性进行了试验研究。试验结果表明：膨胀土的起始含水率和起始干密度对其膨胀力和膨胀量大小的影响是主要的外部因素;根据膨胀力试验和膨胀量试验的试验数据,拟合出膨胀力曲线和膨胀量曲线的变化规律均为指数关系。同时,还研究了膨胀速度曲线、收缩特性曲线的特征及膨胀和收缩两个过程的相似关系。研究结果为膨胀土路堤的设计及膨胀土地基处理等膨胀土问题提供了重要的依据。     

膨胀试验指标间不协调性问题分析

具有膨胀土工程地质性质的粘性土,膨胀试验指标有时会表现为不协调性,膨胀率(δep)、膨胀力(Pe)、自由膨胀率(δef)指标显示不出膨胀性能的一致性。从土的物理、力学、水理性质及土的膨胀机理上,结合具体土工试验个案,笔者分析和讨论了产生膨胀试验指标间不协调性问题原因的多种可能性。其主要原因可能在于:土的天然含水率(w0)较高;土的渗透系数(K)较小;土体内部粘粒含量较高;土体内部矿物颗粒体积且已完成相对膨胀变形;且当试验样品被一定荷重压缩以后,土的天然结构发生改变,实际上,试验水已不易或极不易进入粘性土试样(V=60cm3)的有限孔隙空间的通道,土体内的粘土矿物颗粒,此时已不可能与水起膨胀性水化作用,膨胀率(δep)、膨胀力(Pe)指标故此显示不出它的膨胀性能。这样,就发生了膨胀试验指标间所谓不协调性的问题。作为膨胀土的地基,在地基技术处理工程造价上,有别于非膨胀土地基。如何判断膨胀土与非膨胀土,划分膨胀土的膨胀等级,提高膨胀土地基变形控制设计的精度,加强膨胀土地基的稳定性是工程地质勘察与工程建筑设计中一个较为重大的课题。因此,膨胀试验指标的正确获取和分析,显得非常重要。     

考虑滑床复合倾斜岩体综合地基系数的抗滑桩受力特征研究

在抗滑桩内力与变形计算中,当前理论分析多将滑床岩体等效成均质体或水平的非均质体,而三峡库区大部分滑床多为复合倾斜岩体。通过3DEC数值试验,研究了抗滑桩的有效影响范围与桩截面宽度、深度的关系,确定了抗滑桩有效影响范围的上、下限;利用面积等效,在桩的有效影响范围内提出了滑床复合倾斜岩体综合地基系数K_(Zi)的公式;推导了基于K_(Zi)的弹性抗滑桩嵌固段受力特征研究的计算公式并编写了MATLAB计算程序。以马家沟滑坡为例,采用等效法、水平层状地基系数法和基于K_(Zi)的计算方法分别进行了抗滑桩嵌固段内力、位移的计算。结果表明,基于K_(Zi)的计算方法与水平层状地基系数法相比,滑面处位移增大14.6%,内力相差较小;同时,基于K_(Zi)的计算方法根据滑动面处的位移反求桩顶的位移与现场监测位移较为接近,而利用传统方法计算位移偏小,设计偏于危险。该方法可为复合倾斜岩体地区的抗滑桩设计提供理论支撑。     

潭邵高速公路膨胀土特性与外部影响因素的关系

(湘)潭—邵(阳)高速公路要穿越长约22km的膨胀土地带,面临严重的膨胀土自然病害问题。本文通过大量的室内试验,对所取3种膨胀土的膨胀特性与外部影响因素的关系进行了细致的研究。结果表明:膨胀土的起始含水量和干密度是影响膨胀力、膨胀量大小的主要外部因素;荷载的大小对膨胀量的影响也很显著,各土样膨胀量都有随荷载增大而减小的趋势。同时,通过对试验数据的半对数曲线回归分析,得出膨胀土的膨胀特性与外部影响因素的相关关系显著的结论。     

改性膨胀土路堤填筑含水量优化试验研究

在控制含水量的前提下,对分别掺入不同量石灰、不同量水泥改性膨胀土试件进行强度和膨胀量试验,得到不同含 水量及不同石灰(水泥)掺量对改性膨胀土强度和膨胀性的影响,通过对实验所得数据的分析,找出含水量和掺石灰(水泥)剂 量的最佳融合点,并据此对膨胀土路堤填料的改性施工提出了一些有益的建议。