江淮膨胀土自由膨胀率特征

自由膨胀率是公路及其他行业膨胀土判别与分类的常用指标,研究自由膨胀率特征对指导膨胀土判别分类具有重要意义。本文依托皖中地区在建的合(肥)六(安)高速公路,开展了自由膨胀率及其他相关性指标的试验研究,分析了皖中膨胀土的自由膨胀率特征。研究表明:皖中地区膨胀土自由膨胀率与反映膨胀本质的指标蒙脱石含量,以及液限、塑性指数等间接性判别指标具有较好的相关性,可将其用作膨胀土判别与分类的指标;分类实践发现《公路路基设计规范》所推荐的自由膨胀率分级评判标准不能适用于皖中地区膨胀土;根据研究结果给出了具有合理分类特征的分类标准建议。     

基于吸力量测确定膨胀土活动带和裂隙深度

采用M itchell公式和裂隙扩展深度方程两种吸力法确定安康地区膨胀土大气影响深度和裂隙开展深度。其一通过对安康地区两处天然边坡开挖观测井,利用张力计进行不同深度处吸力值的现场量测,根据M itchell提出公式计算大气影响深度;其二根据非饱和土抗拉强度公式,建立膨胀土裂隙扩展深度方程,利用基质吸力量测结果求其理论解。结果表明,安康地区膨胀土吸力变化曲线随深度增加变幅减小,呈波浪式推移。M itchell公式确定安康地区膨胀土的大气影响深度为3.35m以内,裂隙深度方程确定裂隙开展深度为3.063.14m。利用M itchell公式计算大气影响深度与膨胀土断裂理论公式确定的裂隙开展深度结果接近。     

合肥,南京粘土的胀缩特性

合肥、南京粘土中粘土矿物均以伊利石为主,含有较多的蒙脱石—伊利石混层矿物,高岭石含量少于10％。硅铝率2.35—2.91,pH为7.4—7.7,粘粒组含量都大干30％。根据天然含水率下的膨胀率、膨胀力值划分,两地粘土均为非膨胀土。而按自由膨胀率与塑限、液限综合关系划分,合肥粘土属弱—中膨胀土;南京粘土仍属非膨胀土.造成这种差异的原因是试验所用的试样状态不同之故。同一试样测了原状土天然含水率、缩限状态下的膨胀率以及重塑样的膨胀率,所得膨胀率差异很大,原状样缩限状态下膨胀率最高,天然含水率下膨胀率最低,重塑样天然含水率的膨胀率居二者之间,说明土的含水状态及结构联结对土膨胀性的影响很突出。收缩性按线缩率及体缩率划分,除合肥粘土中有中—强收缩性外,均为弱收缩性。在天然含水率下收缩性强于膨胀性。胀缩性均具各向异性,水平方向强于垂直方向。影响胀缩性的主要因素是含水率、粘粒含量、Fe_2O_3含量、孔隙比及塑性指数。     

膨胀土干湿循环效应及其对边坡稳定性的影响

膨胀土的干湿循环性状在膨胀土边坡的稳定性分析中占有重要地位。结合膨胀土边坡的现场含水率观测数据和南宁地区大气影响深度的计算结果,确定了室内试验的干湿循环幅度并进行了膨胀土强度干湿循环室内试验,对干湿循环引起膨胀土强度指标衰减的变化规律进行了初步探讨; 在此基础上,结合干湿循环效应对膨胀土边坡进行了稳定性分析。研究结果表明:(1)膨胀土的黏聚力随干湿循环次数递增而减小,第1~2次循环时黏聚力衰减程度最强,但经历2~3次循环后,黏聚力衰减程度减弱,最终趋向稳定; 干湿循环次数引起内摩擦角的波动变化极小,基本保持一恒定值。(2)干湿循环的强度稳定值与稳定时所需循环次数均随含水率变化幅度的增加而减小。(3)由于干湿循环效应,膨胀土的粒间联结产生了不可逆的损伤,致使土体微结构劣化、抗剪强度降低。(4)随着干湿循环次数的增加,边坡稳定性降低,安全系数递减; 结合当地大气影响深度对膨胀土边坡进行干湿循环分层的稳定性分析方法更符合工程实际,可为相关边坡设计和防护的计算参数选取提供参考。     

掺粉煤灰-石灰对膨胀土胀缩性的影响试验研究

本文探讨利用粉煤灰、石灰-粉煤灰作为添加剂改良合肥膨胀土的可行性与改良效果。试验研究了粉煤灰、石灰-粉煤灰掺合物对膨胀土的胀缩性的影响以及养护作用对改良膨胀土胀缩性的影响。研究结果表明,随着掺灰率的增加,膨胀土的自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率呈减小趋势,这说明掺粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性。经过一定龄期养护后的击实样的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的加长,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低。     

不同气候条件下膨胀土路基中温度变化规律试验

用广西南友路(南宁—友谊关)宁明地段中等膨胀土和湖南常张路(常德—张家界)慈利地段弱膨胀土作路基填料,按90%的压实度填筑路基,在不同的排水、路基边坡坡度条件下,进行了8组膨胀土路基模型在积水、阴天、日照和降雨4种环境下的模拟试验,得出了膨胀土路基中温度的变化规律:①膨胀土路基中的温度与路基填料、路基土的压实度、排水边界条件和路基中的含水量等密切相关。②膨胀土路基在积水、阴天、日照和降雨4个阶段中,日照阶段对路基温度的变化影响为最大,温度升高最大值为5 5℃;其次是降雨,温度降低最大值为3 5℃;阴天影响最小,温度变化幅度在±0 5℃范围内。③路基中温度的变化与含水量的变化相对应。当含水量增大时,温度相对降低;当含水量降低时,温度相对升高。④大气影响深度为2 5～3m,在此范围内,越靠近膨胀土路基表面,温度变化幅度越大。     

基于粗糙集的膨胀土分级指标重要性分析

现行的膨胀土分级指标相互之间存在一定的关联,具有不同的重要性。提出了运用粗糙集理论完善和优化膨胀土胀缩指标体系的分析方法,通过计算膨胀土评判指标与评判结果的粗糙依赖度来确定评价指标的重要性。计算结果表明,自由膨胀率、膨胀力、50 kPa压力下的膨胀率和胀缩总率4个指标中,自由膨胀率是评判膨胀土胀缩等级的1个最重要的指标,膨胀力、50 kPa压力下的膨胀率和胀缩总率的重要性依次降低。所提出的分析方法为优化与改进膨胀土胀缩等级评判指标体系提供了合理而有效的依据。     

荆门弱膨胀土的胀缩与渗透特性试验研究

以荆门弱膨胀土为研究对象,开展了完整的胀缩与渗透特性试验,获得了5种不同压实度下膨胀土及其石灰改良土的胀缩与渗透特征。结果表明：膨胀土的膨胀力-干密度关系可用幂函数表达,而无荷膨胀率、有荷膨胀率、体缩率与干密度均非单调关系;由于压实与膨胀效应的耦合作用,95%压实度下膨胀土的无荷膨胀率、有荷膨胀率和体缩率均较小,若直接利用膨胀土进行路基与地基填筑,该压实度下土样不仅具备较大的刚度与强度且胀缩变形较小。经石灰改性后,膨胀力与湿胀变形基本消除,干缩变形大幅降低,胀缩总率仅为0.7%。膨胀土与石灰土渗透系数均很小,且都随干密度的增大而降低,其与干密度的关系仍可用幂函数描述;石灰土的渗透系数大于相应压实度下的膨胀土;而当二者干密度相近时,渗透系数接近。     

岩溶土洞稳定临界深度的初步研究

在岩溶土洞发育地区进行工程建设时需要确定土洞是否会发展成地面塌陷和对工程结构物稳定性有影响,分析表明土洞临界深度可作为评价土洞稳定和加固深度的依据。本文采用有限元分析方法,以土洞塑性区贯通至地面或路基表面作为土洞发展成地面塌陷和临界深度的标准。研究表明,土洞的临界深度与土洞形状、土洞尺寸、位置和路基填土厚度有关;土洞断面形状为圆形时临界深度最小,土洞尺寸越大,路基填土越厚,相应土洞临界深度越大。      

大气影响下膨胀土包边路堤变形性状研究

在中膨胀土包边试验路堤上开挖形成试坑和试样,采用浸水与非浸水两种方式,模拟大气影响下包边路堤土的状态,通过现场直剪试验、载荷试验和室内膨胀率试验,获得路堤土强度与变形性能的对比参数。基于此建立考虑大气影响的路堤模型,利用平面应变有限元方法,计算与分析路面因路基土湿化膨胀和行车荷载作用所产生的不均匀变形,将其与容许值比较后,评价路面结构破坏的可能性,为中膨胀土路堤填筑方案设计提供依据与参考。     

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。     

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。     

膨胀土在不同约束状态下的试验研究

用环刀取样，在不同约束压力下进行膨胀力和膨胀率试验，发现约束压力对膨胀土膨胀性有很大的影响，且压力越大，膨胀性越小。在此基础上，还设计了膨胀土的3种不同约束状态下的试验：（1）土样周围与上下端都有约束；（2）土样周围与下端约束而上端自由；（3）土样周围约束而两端自由。试验结果表明，不同的约束状态对膨胀土的含水率、密度、孔隙比和抗剪强度等物理力学性质指标有显著影响，且两端无约束的膨胀土吸水膨胀后，含水率接近其液限，膨胀土最容易沿无约束面发生膨胀变形。试验结果对膨胀土的治理具有重要的指导意义。     

合肥膨胀土标准吸湿含水率的特征

标准吸湿含水率是《公路路基设计规范》（JTG D30-2004）推荐的三项膨胀土判别指标之一,以合（肥）－六（安）－叶（集）高速公路为工程背景,探讨了该指标在合肥膨胀土判别与分类中的适用性以及与其他指标如液限、塑性指数、自由膨胀率和小于0.002 mm胶粒含量的相关性问题。研究发现：标准吸湿含水率能反映膨胀土膨胀潜势的差别,但规范推荐的判别标准不适用于合肥膨胀土的判别。标准吸湿含水率与液限等其他判别指标具有一定的相关性,相关系数的平方达0.468～0.663,说明标准吸湿含水率能够反映膨胀土的本质属性,可以作为判别指标。     

云南鸡街地区膨胀土工程性质研究

对鸡街钻孔取样和现场试验,得出鸡街膨胀土在不同压力下的膨胀率,以及各深度膨胀土的膨胀量。结合矿物成分及化学成分,分析鸡街膨胀土的胀缩性等工程特性。对鸡街土层含水率进统计,得出鸡街地区膨胀土含水率变化曲线,结合膨胀土变形量进行分析,为膨胀土地区工程建设提供了依据。     

K0及三轴应力状态下压实膨胀土膨胀模型研究

以不同初始压实状态下的南阳中膨胀土为对象,在常规固结仪上开展侧限膨胀试验及采用GDS三轴仪进行恒定偏差应力的三轴膨胀试验,通过多元非线性拟合分析,分别获得考虑初始压实度、含水率、上覆压力耦合关联影响的K0膨胀模型以及体积膨胀率与球应力（体积应力）关系的三轴膨胀经验模型。基于K0膨胀模型,提出了压实土膨胀潜势能的定量计算公式,并推导出膨胀土边坡处理层厚度的理论计算方法。基于膨胀体积应变只随球应力变化而不受偏差应力影响的假设条件,分析了同一起始条件下,膨胀土K0模型与三轴膨胀模型的内在关联,并建立了通过K0模型推算三轴应力条件下体积膨胀率的理论方法。试验结果表明：采用多因素耦合的K0膨胀模型预测压实土膨胀势具有较好的准确度及合理性;联系K0模型与三轴膨胀模型的纽带在于假设侧限膨胀全程存在一个平均静止侧压力系数,采用反演方法得到平均侧压力系数呈现随上覆压力增大而减小的趋势,这种变化规律的根本原因则在于侧向膨胀力随上覆压力的增大而减小。     

Swelling model study of expansive soil at K-0 and triaxial stress stateEI北大核心CSCD

A series of swelling tests is performed on a typical Nanyang expansive soil with medium swelling capacity compacted at various initial densities and water contents. The swelling tests are separately conducted using the conventional oedometer to confine the lateral swelling of the soil specimens, and using the GDS triaxial apparatus to allow the free volumetric swelling. The multiple nonlinear mathematical method is adopted to obtain the lateral swelling model (i.e. K-0 model), which fully considers the coupled effect of initial degree of compaction, moisture content and overburden pressure on the swelling strain. Also, an empirical model for the relationship between spherical stress and volumetric strain is proposed by triaxial swelling test. Based on the K-0 swelling model, a formula is proposed to quantitatively evaluate the swell potential, and also a theoretical calculation method is derived to determine the processing layer thickness of expansive soil slope. Based on the assumption that volumetric swelling strain only changes with spherical stress and is not affected by the deviatoric stress, the correlations between the K-0 model and triaxial model are analyzed, and a method to calculate the volumetric swelling strain by only employing the K-0 model is given. Experimental results show that the proposed K-0 model with multifactor coupling is reasonable to predict the swelling potential of compacted expansive soil. It is found that the key factor to link the K-0 model and triaxial swelling model is assuming an average static lateral pressure coefficient. The average static lateral pressure coefficient tends to decreases with increasing overburden pressure by inversion method. This tendency of average static lateral pressure coefficient is believed to rely on the fact that lateral swelling pressure decreases with the increase of overburden pressure.     

某一级公路路基填土膨胀性试验

通过对某一级公路路基填土的天然含水量、液限、塑限、颗粒组成、矿物成分、自由膨胀率、胀缩总率等试验研究，运用塑性图，并综合各项指标对路基填土的膨胀性做了评价。结果认为，此路基填土为高液限和塑限的淤泥质软土，天然状态下具有弱膨胀性。通过对路基填土的击实试验和承载比试验表明，填土压实之后具有一定的膨胀性，在含水量变化差异性影响下的胀缩变形可能导致路基开裂。     

石灰稳定膨胀土的效用及其施工质量控制

膨胀土的胀缩可引起地基的变形，甚至危及构筑物的安全。对于膨胀土路段，路基的稳定是工程建设成功的关键。在论述石灰稳定土加固机理的基础上，结合工程实例，论述了膨胀土路段石灰稳定的施工要点及石灰稳定膨胀土路段的施工质量控制。     

膨胀土化学改良试验研究分析

膨胀土的改良是膨胀土工程地基处理研究领域中的重要课题之一,已受到岩土科学工作者和工程师的普遍关注。结合某公路膨胀土边坡防护工程,采用ESR生态改性剂进行膨胀土化学改良试验研究,探讨了膨胀土的化学改良机理和效果。结果表明,膨胀土经化学改性为非膨胀土,且由原来的亲水性变成憎水性,能达到较好的水稳定性,尤其是地表浅部的改性土能达到长期浸泡无崩解的效果。改性后的土体具有砂土的特征,各项强度指标大幅度提高,地基承载力有着明显的提高,并随着ESR生态改性剂喷洒次数的增加,其承载力逐步增大,在短时间内达到稳定值,最佳喷洒次数为3～4次。