自由膨胀率试验的影响因素

自由膨胀率是反映黏性土的膨胀性的指标之一,对判别膨胀土有较大参考价值。由于试验所需仪器设备简单,操作简便,自由膨胀率试验是目前国内测定黏性土胀缩特性时采用较多的试验项目,但因我国现行土工试验方法标准和行业规程对自由膨胀率试验方法的一些细节的规定和说明存在不足之处,使得试验人员即使完全按标准和规程规定的方法对同一土样进行试验,也很容易出现试验结果相差较大的现象。为使自由膨胀率试验方法更完善,试验结果更稳定,分析了影响试验结果的两个主要人为因素,并针对现行的标准和规程中存在的不足提出了改进建议。     

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。     

钻探工艺,取土方法与取土器结构对勘探质量和不扰动土样取土质量的影响

本文通过对比试验和生产实践的总结,分析了钻探工艺、取土方法和取土器结构对勘探质量和不扰动土样取土质量的影响,并提出了保证勘探、原状取土、标准贯入试验质量的一些具体设想和方法。     

自由对流及其对成岩作用和烃类运移的影响

自由对流是一种由于流体的密度变化而产生的流体的运动。在沉积盆地,随深度增加,流体的温度也升高,升高的温度可引起流体的热膨胀作用,从而导致地下流体密度随深度而降低,产生垂向密度差。在一定的条件下,该密度差可导致流体产生自由对流。自由对流的流体在运动过程中搬运了大量的矿物质和烃类。由于这些矿物质和烃类的溶解度几乎都与温度有关,因此在对流圈的高温和低温部位,将出现一些矿物质和烃类的溶解、析出或沉淀,从而对成岩作用和烃类运移、聚集构成重要的影响。     

陕南膨胀土的地基处理方法简析

膨胀土的工程地质特性是我国工程地质领域的重要研究课题之一,由膨胀土给工程建设造成的危害也屡见不鲜。陕西省境内膨胀土主要分布在秦岭之南的汉中、西乡、安康三个盆地,类型也比较多样,如何对其进行合理的利用和处理是许多工程建设中必须面对的问题,本人在总结大量工程资料的基础上,对膨胀土的地域分布及影响其工程地质特性的主要指标进行分析,同时以安康盆地某建筑工程勘察及地基处理为例,对于相关工程实践的开展具有重要的参考价值。     

孔隙溶液对膨胀土力学性质影响

为研究孔隙溶液的浓度和组分对膨胀土力学性质的影响规律,对含不同浓度的Na Cl、Ca Cl_2溶液的膨胀土进行自由膨胀率试验和直剪试验。试验结果表明,随着溶液浓度的增大,自由膨胀率先快速降低,再平缓下降;浓度相同时含Na Cl溶液的膨胀土其自由膨胀率比含Ca Cl_2溶液的稍大,随着溶液浓度的增大,土样的剪切强度和黏聚力降低;溶液对内摩擦角的影响较小。分析试验结果认为,膨胀土表面具有固定的负电荷,颗粒表面会形成双电层;随着盐溶液浓度的增大,双电层厚度降低,颗粒间斥力减小,使得粒间应力增大,土颗粒沉降,降低了自由膨胀率;阳离子化学价越高,半径越大,对双电层的影响越显著,因此Ca Cl_2溶液比Na Cl溶液对自由膨胀率的影响更大。另一方面,盐溶液会改变膨胀土的结构,使其从集聚状变成絮凝状。盐溶液增大粒间应力,使膨胀土的强度增大,结构的改变会使强度降低,上述两种影响因素对强度呈相反的趋势,对该广西膨胀土,结构的作用超过了粒间应力的影响。     

石家庄地区某场地不同取样方法获取土样的对比分析

采取原状土样是工程勘察中的重要环节,不同的取样方法对土样质量的影响不同。一般认为竖井中采取的大块土样,是真正的原状样,钻孔中使用取土器采取的原状样存在不同程度的扰动。在钻孔中采用不同的取样方法,土样受到的扰动程度也不一样。笔者通过对钻孔两种方法获取的土样与竖井土样试验数据的对比发现,钻孔取样对土样有明显的扰动和压密作用,造成了土的干密度增大、孔隙比减小、渗透系数降低、压缩模量增大。同时发现,钻孔快速冲入取样质量略好于上部击入取样质量。为保证工程安全,对常规钻孔取样试验成果的使用应当慎重,对重要工程宜采用探坑、竖井取样,或采用双筒薄壁取土技术。     

异常评序方法的改进及其应用效果

从元素组合及其含义出发,来确定异常的分类和异常评序中各元素参与计算的方法.其优点是综合考虑到矿化遭剥蚀的程度,使得异常排序更合理.     

土工试验规范变更对膨胀计算和判定的影响

对土工试验方法标准的新旧规范中无荷膨胀率和有荷膨胀率的变化内容进行对比分析,发现两者的计算公式发生显著变化,新规范的计算结果与旧规范相比,膨胀率明显变大,膨胀量随之增大,这将对工程勘察、设计、施工等产生明显影响。以某工程为例,新规范计算后地层总膨胀量由旧规范的16.7 mm变为51.8 mm,增加了2倍左右,地基土的胀缩等级由Ⅰ级变为Ⅱ级,地基基础设计等级由丙级变为乙级,地基处理措施和施工方案随之也发生改变。因此,工程技术人员对此应综合考虑,严谨对待。     

干湿循环对合肥马鞍山路膨胀土强度特性的影响

膨胀土属高塑性黏土,是一种典型的非饱和土,性质极不稳定,其吸水膨胀、失水收缩、干缩裂隙发育等特性常常使建筑物产生不均匀的胀缩变形,造成在膨胀土地基上的建筑物位移、开裂、倾斜,甚至破坏,是一种典型的工程灾害性地质土。另外,膨胀土边坡也常由于雨水的作用失稳,造成不必要的损失。近年来,对膨胀土的强度和变形特性的研究已成为热点。其最大的特点是：在季节气候的影响下其强度特性具有明显的规律变动。通过模拟土体季节性的干缩湿胀,测定其自由膨胀率、液塑限、抗剪强度和无侧限抗压强度,并与掺入7％石灰后的改良土的试验数据及其他试验资料对比,探讨干湿循环效应对膨胀土强度的影响。     

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。     

膨胀土膨胀特性的变化规律研究

研究了击实膨胀土的膨胀压力p与50 kPa下的膨胀率 随干密度、饱和度及含水量的变化规律。结果表明：p和 与干密度 、含水量 、饱和度 的关系及p- 间的关系皆可用幂指数函数描述;在不同条件下, , , 中的某一个或两个因素可更好地描述p和 的变化规律,一般在高含水量范围含水量因素与干密度因素等价;在低含水量范围含水量因素与饱和度因素等价;含水量一定时干密度因素与饱和度因素等价;存在一临界干密度,干密度大于临介干密度时,膨胀力随饱和度的增加而减小,反之则增加。     

红黏土承载比的土团尺寸效应研究

高液限红黏土用于路基填筑时,因其不良的水理特性,需要掺石灰或水泥改良。但红黏土成团现象十分突出,进行灰土拌和时不易达到均匀状态,影响预期改良效果。通过对不同直径的红黏土土团及石灰改良土土团进行承载比试验,结果表明：干密度随着土团直径尺寸的增大呈现先增大后减小的特征,红黏土和石灰土的最大干密度对应的土团直径处在0.2～ 5 mm范围内;而最大承载比CBR值对应的土团直径分别处在5～10 mm和2～5 mm的范围内。石灰土和红黏土的吸水率、膨胀率均随着土团尺寸的增大,呈现先减小后增大的整体变化趋势。在2～10 mm的范围内,两种土的膨胀量最小。石灰改良只对直径小于5 mm的土团的膨胀特性起到明显的抑制作用。可见,现场施工中严格控制土团的大小对保证土体的强度和水稳定性具有十分重要的意义。     

基于颗粒流数值试验的岩土材料内尺度比研究

内尺度比是材料的最小结构和材料尺寸的比。在细观条件下,岩土材料可以看成是由不同尺度矿物颗粒组成的颗粒集聚体,含有不同尺度的天然缺陷。这些带有尺度特点的材料结构、构造特征无疑会影响岩土材料性质测试的结果和准确性,即岩土材料具有和金属材料一样的内尺度比。利用颗粒流软件fish语言编写程序虚拟实现了岩土材料单轴压缩试验,设计了0.05、0.10、0.20、0.40、0.60、0.80、1.00、1.20、1.40、1.60、1.80、2.00 mm等12种粒径数值试件,分别进行了单轴压缩试验。根据试件的破坏形态、应力-应变曲线,分析了内尺度比对测试结果的影响,发现:粒径小于0.40 mm之后,计算时间急剧增加,计算效率急剧减小;内尺度比小于0.01之后,材料的数值试验结果趋于稳定。这说明岩土材料也存在内尺度比,岩土体的物理力学参数的尺寸效应问题就是材料内尺度问题的一种表现形式。     

水土保持措施对流域泥沙输移比的影响

以黄土高原无定河流域为例研究了水土保持措施对流域泥沙输移比的影响。水土保持措施极大地改变了流域泥沙的侵蚀、输移和堆积过程,因而改变了流域的泥沙收支关系。在天然状况下,无定河流域的泥沙输移比接近10。20世纪60年代后流域内大规模地展开水土保持工作以来,泥沙输移比急剧下降为0.2～0.4。泥沙输移比的变化,主要是由于流域内人为沉积汇的形成所致。这种人为沉积汇表现为水库、淤地坝的拦沙作用,导致了泥沙输移比大幅度减小。在目前状况下,人工沉积汇的拦沙作用相当于坡面措施减蚀作用的2 4～6.3倍,表明坡面治理措施的有效性尚有待提高,并亟待在生态环境建设中予以加强。     

掺砂率对膨润土与砂混合物膨胀特性的影响

膨润土与砂混合物的膨胀特性是评估核废料深层地质处置工程长期性能的重要指标。对比不同膨润土及其与砂混合物的膨胀试验结果可知,对纯膨润土及其低掺砂率混合物,浸水膨胀完成后蒙脱石孔隙比em与竖向应力?v在双对数坐标内呈惟一的线性关系,利用该线性关系可预测浸水完成后不同竖向应力下的体积变化量及不同初始状态对应的膨胀力;对高掺砂率混合物,在砂骨架形成之前,em-?v线性关系成立,随着竖向应力的增大,砂骨架形成,对应的em值脱离em-?v线性关系,混合物中掺砂率越大,脱离该线性关系时的竖向应力就越小。砂骨架形成前,砂颗粒被蒙脱石包围,外力由蒙脱石承担,最终变形量由试样中单位体积蒙脱石的含量决定;砂骨架形成后,竖向应力最终由砂骨架和蒙脱石共同承担。利用砂骨架孔隙比的概念可确定各种不同掺砂率混合物形成砂骨架时的应力起偏点。同时,还可确定混合物能够形成砂骨架的掺砂率范围。     

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。     

土壤分形结构对其水力性质的指示作用

研究土壤的水力性质是进行生态水文模拟、农业水分管理和环境监测的关键,然而强烈的空间变异造成土壤的物性特征异常复杂,特别是水力性质测定困难,试验结果随机性强,耗费大量人力物力,却难以准确描述。本文在综合分析了国内外30余种量化土壤水力性质的研究方法的优劣后,系统总结了分形理论在土壤物性特征研究中的应用,剖析了分形理论与土壤水力性质之间的关系,旨在探讨土壤分形结构在水力性质领域的发展前景,以及在测定水力特性参数时所具备的优势。结果表明：(1)采用分形方法定量研究土壤结构具备可行性;(2)分形结构方法能够指示水力性质,并能为快速准确刻画不同尺度下的土壤水分分布特征提供科学依据;(3)利用已知土壤水力性质建立分形模型可以有效反演土壤结构。     

弱膨胀土浸水变形特性及其预测

对取自江苏省淮安市的膨胀土进行了浸水后的膨胀变形和压缩变形试验。在竖向压力25~800 k Pa范围下,研究了不同初始含水率和初始干密度对浸水膨胀变形特性的影响。结果表明:浸水饱和膨胀变形量主要取决于初始干密度,且初始含水率也有一些影响;在相同的含水率下,膨胀变形量随着干密度的增加而增大;在相同干密度条件下,含水率越大,浸水膨胀变形量略微减小。根据各组的固结状态线和浸水饱和膨胀后状态线的交点,得出了介于浸水膨胀和浸水压缩的分界状态线,此线基本上不受初始含水率的影响,进而可以判定不同孔隙比、不同竖向压力下土样处于浸水膨胀还是压缩。最后,基于浸水变形试验结果,提出了一种简便的预测弱膨胀土在不同竖向压力下膨胀变形量的方法。     

膨胀变形对膨胀土边坡稳定性的影响

当采用合理的强度参数时,根据常规极限平衡或极限分析方法的计算结果,很难解释一些膨胀土边坡会在极缓的坡度下发生失稳破坏的原因。事实上,由于膨胀土遇水后会发生显著的变形,在饱和区与非饱和区交界面附近会出现很大的剪应力。因此,在膨胀土边坡的稳定分析中,需要考虑这种因素的影响。根据塑性力学的上限定理,严格地导出了考虑膨胀应力作功的功能平衡方程。根据强度储备定义的安全系数即隐含在这一方程中,它可以通过迭代方法求解。边坡稳定的上限分析在数值上是利用了单元集成法来完成的。这不仅能方便地利用应力分析的成果,而且能进行滑裂面的优化,从而找到最小的安全系数。对一个坡度为1:4的膨胀土边坡的稳定计算结果表明,膨胀变形会使边坡的安全系数显著减小。当考虑膨胀时,优化得到的破坏模式是在浅层出现一个局部的滑动,它会牵动其上部的土体也相继出现局部滑动,这正好符合膨胀土滑坡时所常见的牵引性的特征。