具有浸水轻微膨胀性质的压实粉土承载比试验研究

随着承载比有关试验方法和规范的引进,目前用通过承载比试验得到的CBR值作为土体特别是道路施工中路基填土的强度参考标准值逐渐成为普遍的方法。具有特殊工程性质的粉土,其压实后的强度和稳定性直接关系到上层建筑的工程质量和正常使用。对具有轻微膨胀性质的粉土在不同的击实能和初始含水量下压实,进行不浸水和浸水承载比试验,分析不浸水和浸水CBR值随初始含水量和击实能的关系,以及各因素对不浸水和浸水CBR差值的影响。试验结果表明,浸水膨胀软化对压实粉土浸水后的CBR强度有较大影响。不浸水CBR值随初始含水量增大而减小,大多试样的浸水CBR值随初始含水量变化出现峰值。膨胀量、不浸水和浸水CBR差值随初始含水量增加线性减小,不浸水和浸水CBR差值随膨胀量增加线性增大。低含水量下的压实粉土试样不浸水和浸水CBR差值随击实能增加而增大。     

混合土挤压固化预制桩的配方研究

混合土挤压固化预制桩是用于软基处理的一种新技术,该技术利用泥土桩挤压机对拌和均匀的混合土料压制成型,再养护成单节桩。试验设计制作不同配方的单节桩共17根,在土料最优含水量条件下挤压成型,当达到28 d龄期后进行无侧限抗压强度和水稳定性测定。根据试验结果得到以下规律:(1)不掺石灰或低石灰掺入比情况下,试样强度随水泥掺入比增大而增大;在石灰掺入比较高的情况下,随着水泥掺入比的增加,试样强度先增大后减小;(2)在不掺水泥或低水泥掺入比情况下,试样强度随石灰掺入比增大而增大。但在水泥掺入比较大(4%,6%)的情况下,试样强度先减小后增大,在3%处出现拐点;(3)水稳定试验表明,在水泥掺入比为2%和4%时,试样的水稳定性良好,且石灰的掺入比越大,强度维持系数越大。不同试样在浸水10 d或20 d内,强度下降较快,但在浸水20 d后强度趋于稳定。根据配方中水泥或石灰的掺入比与试样强度、水稳定性的规律关系,选出了混合土挤压固化预制桩的最佳配方为水泥2%+石灰7%,可为混合土挤压固化预制桩推广应用提供依据。     

饱和度对昔格达加筋灰土抗剪强度的影响研究

攀西地区特有的昔格达土天然强度较高,但遇水易膨胀、崩解、软化。石灰加竹筋改良后的昔格达土强度大幅提高。但饱和度的不同将严重影响其强度,通过对17个昔格达加筋三七灰土试样养护28天后,按天然饱和、浸水3小时、浸水6小时、浸水9小时、真空抽气饱和进行室内三轴试验,研究石灰加竹筋改良昔格达土的抗剪强度,发现随着饱和度的增大,粘聚力降低明显,内摩擦角逐渐减小。     

STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土水理性质试验研究

坡面冲刷是膨胀土边坡常见的坡面失稳形式之一,坡面防护对膨胀土边坡的稳定十分重要。对自主研发的STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土的水稳性、浸水强度、抗冲刷性等水理性质进行了试验研究,利用扫描电镜方法初步分析了其改性机理;开展了现场试验对STW型生态土壤稳定剂在膨胀土边坡坡面防护中的应用进行了可行性研究。试验结果表明:STW型生态土壤稳定剂改性膨胀土的水稳性和浸水强度得到了显著提高,抗冲刷性能得到了明显增强;减少了水土流失,促进了表层固化,提高了坡面稳定的防护效果。     

新型固化剂与水泥混合料固化红层土水稳定性试验研究

以黏土石化剂和水泥作为土体固化剂对红层土进行固化,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、浸水稳定性试验,研究不同掺量固化剂对红层土击实特性、浸水崩解特性、吸水增湿率、抗压强度、浸水后软化系数等性能的影响规律。结果表明:加入水泥和固化剂混合料后,试件的水稳定性和抗压强度都显著高于素土和单掺黏土石化剂和水泥的试件,最大抗压强度达2.3 MPa,7 d养护龄期内强度能达到最大强度的95%以上,浸水后强度损失在0.5%以内,试验采用的土体固化剂起到了显著的固化效果。     

高液限粉土的承载比特性及其利用建议

通过对高液限粉土进行不同浸水条件下的承载比试验,研究高液限粉土浸水、不浸水的强度变化规律,并对浸水条件下水泥改良粉土的强度特征进行探讨。试验结果表明:浸水条件下粉土的CBR值小于3%;不浸水的粉土CBR值与4%水泥改良粉土的浸水CBR值受初始制样含水量控制,但整体比浸水CBR值高。从CBR值随含水量的变化规律可以看出,粉土对水十分敏感。对此,提出粉土用于路基填筑的利用原则和具体的处置措施。     

膨胀土在湿干循环和三轴浸水过程中细观结构变化的试验研究

为研究膨胀土裂隙的产生及闭合规律,对重塑膨胀土进行了无约束条件下的3次湿干循环试验;再对湿干循环后的裂隙膨胀土进行了控制围压和偏应力为常数的CT–三轴浸水试验。研究结果表明:无约束条件下的膨胀土试样增湿和干燥都能引发裂隙的产生和闭合;在三轴浸水试验中,裂隙均趋于闭合,而闭合程度与应力状态有关;浸水过程中,试样体积变化可分为3个阶段,体积首先减小,接着因湿胀作用逐渐增大,尔后又因膨胀力释放和模量降低而减小;定义了结构修复参数,提出了三轴浸水过程中的土样结构修复演化方程。     

阳离子型添加剂改良膨胀土研究

根据膨胀土颗粒表面的带电原理、膨胀土的胀缩机理,用自行研制的阳离子型添加剂对膨胀土进行改性,详细分析了改性膨胀土的改性机理,通过不同条件对改良后的膨胀土进行保养前和保养后的强度及水稳定性试验,并和素膨胀土进行了对比。试验结果表明:改良膨胀土的水稳定性大大优于素膨胀土,浸水后的强度高于对应素膨胀土;从添加剂的特性看,它对提高土体强度的作用不明显,但能大幅度地提高膨胀土的水稳定性;在加入添加剂的初期,土体的水稳定性不是很高,但随着龄期的增长,添加剂的作用愈加显示出来,并有良好效果。     

固化土孔隙CH饱和度对强度的影响

含胶结组分和膨胀组分的复合固化剂是制备高强固化土的重要技术途径。采用以水泥、石灰作为胶结组分,以硫铝水泥+石膏、高铝水泥+石膏为膨胀组分的复合固化剂固化太原土样,通过固化土强度试验和孔隙液液相离子浓度测试,探讨固化土孔隙液液相Ca(OH)_2(CH)饱和度对强度的影响机理,得出:复合固化剂固化效果优于单一水泥固化剂;固化土孔隙液液相CH饱和度对复合固化剂固化效果产生积极影响,孔隙液液相CH饱和有利于固化土强度提高;固化土孔隙液液相CH饱和度影响水化产物CSH和AFt的生成是造成其对固化土强度影响的直接原因。     

微生物固化砂土强度增长机理及影响因素试验研究

微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)可以显著改善砂土的工程力学特性,但其固化效果易受诸多因素影响。基于不同胶结水平微生物固化砂土试样,开展固结排水三轴剪切试验和扫描电镜测试,探讨了MICP技术的固化效果及其相关机理;在此基础上,研究了胶结液浓度、砂土初始密实度、胶结液浓度配比等因素对微生物固化砂土抗剪强度的影响。结果表明:随着胶结水平的提高,微生物固化砂土试样强度提高,试样的脆性也越显著。微生物固化砂土强度的增长主要源于碳酸钙晶体对土体黏聚强度的提高。微生物固化砂土的强度主要包括土骨架强度和碳酸钙晶体胶结强度两部分,前者受土体性质及相关参数影响,后者主要取决于碳酸钙晶体的含量。采用合适的砂土初始密实度,适当提高胶结液浓度以及胶结液中尿素的浓度占比,均可提高微生物固化砂土试样的胶结强度。     

合肥滨湖新区膨胀土石灰改性室内试验研究

针对合肥滨湖新区膨胀土及其石灰改性土,进行石灰改良的击实和无侧限的室内试验。试验结果表明:滨湖地区膨胀土具有较强的吸水膨胀软化特性,无侧限抗压强度值低于1MPa,不能满足路基的强度要求,需要改性。经过改性,最佳含水率大幅度提高,并提高了土体的抗压强度,满足路基强度要求。     

废弃轮胎胶粉改良膨胀土的抗剪强度研究

 为了提高资源的循环利用,减少废弃轮胎对环境的潜在影响,对废弃轮胎胶粉改良膨胀土的强度特性进行研究。在不同含水量15%,18%,21%下,以不同比例废弃轮胎胶粉10%,20%,30%与膨胀土混合后进行固结快剪实验。在试验过程中综合考虑法向应力,胶粉含量对膨胀土抗剪强度的影响,以及剪切位移与对应的剪应力的关系,总结出膨胀土改良后的抗剪强度变化特征。结果表明内摩擦角和膨胀土的抗剪强度随废弃轮胎胶粉含量的增加而增大,内摩擦角的变化不大,黏聚力的变化较为显著。同时证实了废弃轮胎胶粉改良膨胀土效果较为显著,为膨胀土改良提供了一个新的改良方法。     

干湿循环对粉砂土改良膨胀土裂隙及强度影响

为探究黄泛区粉砂土改良膨胀土路基在干湿循环作用下裂隙发育与强度的影响规律,设计并开展了室内干湿循环试验,分别进行了11%、13%、15%、17%四种不同含水率下改良膨胀土经历不同干湿循环次数的直剪试验,然后采用MATLAB开发的图像处理技术对干湿循环作用后的土样裂隙进行定量分析,探讨改良膨胀土的裂隙率和抗剪强度的关系。结果表明:随着含水率的增大,改良膨胀土的裂隙率、黏聚力和内摩擦角逐渐减小; 当含水率一定时,裂隙的发展随干湿循环次数的增加而增大,改良膨胀土的黏聚力和内摩擦角随着裂隙率的增大而减小; 当含水率为11%时,前两次干湿循环作用导致改良膨胀土的裂隙快速发展,裂隙率曲线较陡,黏聚力下降较快,但是内摩擦角变化不大,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的判定系数达到0.95; 当含水率为17%时,前4次干湿循环作用下改良膨胀土的裂隙虽然发育迟缓但裂隙率增长较快,4次干湿循环之后裂隙率的增长变得不明显,裂隙率曲线较平缓,黏聚力和内摩擦角下降较少,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的相关系数仅为0.70。     

膨胀土与改性膨胀土的动力特性试验研究

在成都绕城路膨胀土路基改性试验研究的基础上,利用动三轴试验研究膨胀土及改性膨胀土在重复荷载作用下的永久变形及动力特性。分析了不同围压下弹性应变、累积塑性应变和动应变与荷载重复作用次数之间的关系,在双对数坐标系中比在普通坐标系中能更好地区分累积塑性应变的3个阶段。当忽略第1和3阶段时,累积塑性应变与荷载作用次数之间在双对数坐标系中近似呈线性关系。膨胀土的动应变与荷载作用次数之间也有类似的关系。比较了膨胀土与改性膨胀土的动力特性(如动弹性模量、动粘聚力、动摩擦角、阻尼比等),表明经改性后膨胀土的力学特性得到了明显增强。     

生物酶改良膨胀土的压缩特性

为探究生物酶改良膨胀土压缩特性,通过一维固结试验,研究了生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体孔隙比、压缩系数、单位沉降量与荷载变化规律。探讨了固结压力对生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体压缩特性的影响。试验结果表明:生物酶、石灰、水泥改良膨胀土表现出不同的压缩性,主要反映在压缩曲线与压缩系数上;掺生物酶、石灰、水泥都能改善膨胀土的压缩性,其中,生物酶配比为1∶300改良膨胀土的压缩性最小;改良膨胀土的单位沉降量与荷载的关系可用幂函数来表示:si=bpai。     

膨胀土及其改良土静动力特性对比分析

研究了膨胀土及其改良土的基本物理性质，进行了膨胀土的静动三轴试验。通过资料对比，发现膨胀土的静应力-应变曲线呈硬化型，改良土的呈软化型，改良土的静强度和粘聚力比膨胀土的大：发现两类土的动应力都存在一个门槛值，由此将土体的变形分为稳定型及破坏型，得到了累积塑性变形与循环荷载次数间的关系表达式：还研究了两类土的骨干线、动弹性模量-动应变曲线的变化规律，未发现动荷载频率对土体变形有显著影响。     

高液限膨胀性黏土基桩工作性状的离心机试验研究

通过离心机试验研究高液限强膨胀性黑棉土地基中4根模型基桩在浸水条件下桩头位移和桩身轴力的变化规律,考虑的影响因素包括桩长、桩头荷载以及是否采用隔胀措施。通过自主设计制作的离心机内降雨装置和模型土层中的渗流通道实现黑棉土地基浸水条件。试验发现,黑棉土浸水后对桩身轴力的影响分为两阶段:前期土体刚度降低阶段,黑棉土遇水刚度降低后能提供的摩阻力明显降低,使得桩身轴力增大;后期胀拔阶段:黑棉土遇水膨胀隆起,对桩基产生向上的胀拔力,桩身轴力减小。此外,浸水引起的桩头位移变化与桩顶受荷情况密切相关:未受荷桩发生上拔位移,而荷载为625 k N的桩发生沉降位移。在桩周采取隔胀措施可以削弱甚至消除黑棉土变形对桩基的不利影响。     

基于固结试验的膨胀土地基变形预测方法

由广西膨胀土的固结试验,确定了广西膨胀土的体积变形指标。对依托工程膨胀土进行了现场静力触探试验,根据比贯入阻力随深度的变化曲线特征,确定了膨胀土活动区深度。给出了膨胀土裂隙开展深度的理论解,膨胀土裂隙开展深度的计算值与静力触探试验确定的膨胀土活动区深度和现场观测的裂隙开展深度基本一致。最后介绍了基于固结试验基础上的膨胀土地基变形计算方法,并在试验基础上给出了膨胀土地基变形的计算结果。以膨胀土地基变形量作为膨胀土地基的分类指标,对膨胀土地基进行了分类。分类结果对膨胀土基础选型具有重要意义。     

离子土固化剂改良膨胀土的机理研究

以河南安阳典型弱膨胀土为研究对象,分别对素土及离子土固化剂（Ionic Soil Stabilizer,简称ISS）改良土进行一系列的理化试验研究,通过标准吸湿含水率试验分析土体吸湿持水能力的变化;通过X射线衍射、傅立叶红外光谱测试、阳离子交换量及可交换阳离子成分测定、Zeta电位、比表面积,扫描电镜试验分析土体矿物组分、晶体结构、电化学性质及表面属性等反映土体胀缩本质因素的变化规律。试验结果表明：膨胀土经离子土固化剂处理后,吸湿持水能力下降,膨胀能力变弱,土样矿物成分未发生明显变化,但蒙脱石类矿物d₀₀₁晶层间距变小,层间水合度降低;通过离子交换,ISS置换出膨胀土体颗粒表面亲水性阳离子,促使土体阳离子交换量减小,可交换阳离子主要成分为Ca²⁺;改良土体ξ电位降低,土颗粒间连接力增强,比表面积减少。ISS改良机理可解释为通过离子交换,吸附,包裹等一系列复杂的表面物化反应,降低黏土矿物晶层间“水敏性”,改变土颗粒表面的双电层结构,促使结合水膜厚度减薄,从而降低了土体的膨胀性,水稳定性。