石灰改良膨胀土力学性质的干湿循环效应

设计干湿循环作用条件下的石灰改良膨胀土三轴压缩试验,通过试验研究得到石灰改良膨胀土的内摩擦角、粘聚力和初始弹性模量等力学参数和干湿循环作用次数之间的关系。试验结果表明,当干湿循环次数从0增大到16,内摩擦角、粘聚力和初始弹性模量均不断衰减,其中,内摩擦角和粘聚力的衰减幅度分别为6.8%和29.6%,初始弹性模量的衰减幅度为15.4%~21.4%。干湿循环作用显著降低石灰改良膨胀土的粘聚力和弹性模量。干湿循环作用下石灰改良膨胀土的耐久性差。研究成果可为膨胀土改良技术研究提供参考。     

干湿循环作用对膨胀土结构性的影响及其导致的强度变化

采用计算机层析成像(CT)技术和常规直剪试验,探讨干湿循环作用下膨胀土的细观结构及其强度变化规律。基于CT数定义损伤变量,据此建立了干湿循环作用引起的结构变化与强度参数变化的联系。研究结果表明:第1~4次干湿循环对膨胀土结构变化影响较大,内部裂隙发育明显;第7、第8次干湿循环对结构影响甚微;经干湿循环作用后,膨胀土的强度衰减主要是黏聚力大幅度降低,而内摩擦角则无明显变化;随着干湿循环次数的增加,试件损伤变量逐渐增加,其细观结构损伤演化是一种非线性累积过程;膨胀土黏聚力与CT损伤变量具有良好的指数衰减关系。     

干湿循环对有无上覆荷载作用镇江下蜀土抗剪强度的影响

针对下蜀土边坡常呈浅层滑动破坏的状况,选取镇江市某边坡的下蜀土为研究对象,通过干湿循环直剪试验,对制备试样时有、无上覆荷载,分别开展不同干湿循环次数下下蜀土抗剪强度劣化规律研究。结果表明:随着干湿循环次数的增加,无荷及有荷下蜀土的剪应力峰值、黏聚力及割线模量都逐渐降低,下蜀土黏聚力的衰减可用分段函数描述,当循环次数小于6时可用直线描述,而后趋近于一稳定值,而内摩擦角则保持相对稳定;法向应力及干湿循环次数相同,制样时有上覆荷载的下蜀土抗剪强度的衰减率明显小于无上覆荷载的衰减率,并且两种情况下的抗剪强度都随干湿循环次数的增加而不断衰减;相同干湿循环次数下,有上覆荷载下蜀土的黏聚力明显大于无上覆荷载的黏聚力,并且随着干湿循环次数的增加,其差距的增长率呈增大趋势。     

基于剩余强度退化的膨胀土非线性疲劳损伤模型

通过在室内进行膨胀土的常规直剪和干湿循环试验,探讨了低应力条件下膨胀土的黏聚力随循环次数、循环幅度的变化规律;运用损伤力学的研究方法,基于剩余黏聚力定义损伤变量,据此建立了反映循环次数和循环幅度变化的非线性疲劳损伤模型。研究结果表明:在相同循环幅度和初始控制含水率下,膨胀土的剩余黏聚力随循环次数的增加而衰减;在相同循环次数和初始控制含水率下,膨胀土的剩余黏聚力随循环幅度的增加而衰减;利用室内简单试验建立的非线性疲劳损伤模型可以用来计算干湿循环作用下膨胀土的损伤度。     

干湿循环后膨胀土力学特性的真三轴试验研究

为了研究原状膨胀土经过反复干湿循环稳定后的力学性状,利用非饱和土真三轴仪对经历不同干湿循环后的膨胀土进行了一系列脱湿-吸湿试验、常吸力等向固结试验和常吸力真三轴剪切试验,研究干湿循环对膨胀土土-水曲线、胀缩特性、压缩特性和强度特性的影响。研究结果表明:随着干湿循环次数的增加,脱湿曲线和吸湿曲线形成的滞回圈越来越小,甚至发生了逆向回滞;脱湿速率和吸湿速率随着循环次数的增加而增大。脱湿—吸湿过程中体变性状皆呈明显的屈服特性,验证了膨胀土本构模型中SI和SD屈服包线的存在,脱湿屈服吸力均大于吸湿屈服吸力,且二者皆随着循环次数的增加而减小。在低围压和低吸力条件下,干湿循环对膨胀土的压缩特性影响较大,而在高围压和高吸力条件下影响较小。干湿循环使膨胀土的黏聚力和内摩擦角降低,干湿循环后膨胀土的黏聚力随着吸力和中主应力的增大而增大,内摩擦角随着中主应力的增大而减小。在低吸力范围内(s≤200 kPa),干湿循环后的膨胀土的吸力摩擦角φ_b是一个变量。经历3次干湿循环后膨胀土的强度逐渐趋于稳定,其吸力摩擦角可看作是一个常量,其值随着b值的增大非线性增大。     

干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土抗剪强度的影响

为了对膨胀土进行改良,将分散玄武岩纤维掺入膨胀土中,研究干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土的抗剪强度的影响规律。试验选取长12mm玄武岩纤维,以按纤维含量与干土质量比为0.4%掺入膨胀土中。对膨胀土和纤维加筋膨胀土进行0~3次干湿循环试验,然后对试样进行直接剪切试验,研究干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:玄武岩纤维掺入膨胀土能有效提高膨胀土的抗剪强度。膨胀土和纤维加筋膨胀土经过反复干湿循环后,其强度指标持续降低,且在第一次干湿循环之后抗剪强度降低较明显,之后抗剪强度降低幅度变小。相对于内摩擦角,纤维对黏聚力的增强效果要明显得多。同一次干湿循环,纤维加筋膨胀土比素膨胀土强度的降低幅度小。     

加筋土筋土界面抗剪强度影响因素试验研究

通过室内筋土界面直剪试验,考虑筋土界面抗剪强度的影响因素,进行了不同剪切速度、筋材空隙率及土体含水率下筋土界面直剪试验,分析了不同因素对筋土界面抗剪强度的影响。试验结果表明,剪切速度主要影响筋土界面的内摩擦角,对筋土界面黏聚力几乎没有影响,随着剪切速度的增加,内摩擦角变大,导致筋土界面抗剪强度增大。筋材空隙率主要影响筋土界面黏聚力大小,空隙率越大,筋材肋条对土颗粒的约束作用越小,筋土界面抗剪强度降低。筋土界面抗剪强度受土体含水率的影响较大,随着土体含水率的增加,筋土界面黏聚力和内摩擦角都明显减小,导致筋土界面抗剪强度显著降低。     

干湿循环作用下预制裂隙炭质页岩力学特性及强度准则研究

为研究干湿循环和裂隙倾角对炭质页岩力学特性的影响,利用MTS815岩石力学试验系统,对不同干湿循环次数(0,5,15和20次)的预制裂隙炭质页岩进行单轴压缩和三轴压缩试验.研究结果表明:炭质页岩的峰值强度、黏聚力及内摩擦角随干湿循环次数的增加逐渐减小,表现出明显的干湿劣化效应,劣化程度表现为:峰值强度＞黏聚力＞内摩擦角...     

聚丙烯纤维土在冻融循环条件下的抗剪强度分析

为研究冻融循环作用对聚丙烯纤维土抗剪强度的影响规律,采用了全组试验的方法,考虑了3个不同因素(冻结温度、含水率、冻融循环次数)对聚丙烯纤维加筋土的抗剪强度影响,并通过数据分析建立了不同影响因素对聚丙烯纤维土抗剪强度指标的拟合关系式。试验结果表明,在冻融循环作用下含水率对纤维土抗剪强度影响显著性最大,含水率越高,黏聚力和内摩擦角越小;冻融循环中冻结温度越低,内摩擦角越大,黏聚力越低;冻融次数对内摩擦角影响不显著。通过数据拟合,得到一个良好的拟合公式。     

砂石粒径对改良膨胀土的影响研究

为研究砂石改良膨胀土工程特性随砂石粒径的变化规律,通过直剪试验、收缩试验、膨胀力试验、无荷膨胀率试验,分析了膨胀土抗剪强度、胀缩特性与砂石掺量、砂石粒径的关系。试验结果表明:随着砂石掺量增加,膨胀土的抗剪强度有所提高,内摩擦角增大,黏聚力先增大后减小,膨胀土的胀缩特性逐渐改善,相同掺量下,掺砂石的粒径越大,膨胀土的黏聚力和内摩擦角越大,胀缩特性改善效果越明显,掺入砂石粒径越大,胀缩特性得到改善并趋于稳定的砂石掺量越小,最优砂石掺量逐渐减小。建议不同粒径砂石改良膨胀土的最优掺量分别为:风化细砂40%,风化中砂30%,碎石25%。掺大粒径的砂石改良膨胀土更加经济有效。     

干湿循环作用下硫酸盐渍土强度特性试验研究

宁夏地区硫酸盐渍土在夏季的多雨高温时节经历干湿循环过程,土体强度劣化。为探究干湿频次、含盐量对土体强度的影响,采用不固结不排水三轴剪切试验测定配置试样的黏聚力с和内摩擦角φ,探究其变化规律,结合扫描电子显微镜技术分析试样强度劣化机理。试验结果表明:硫酸盐渍土试样的应力应变曲线随干湿次数、围压及含盐量的增加,由应变软化型逐步向应变硬化型过渡;试样的内摩擦角均随干湿次数和含盐量的增加而减小,且含盐量越高,经历的干湿循环次数越多,内摩擦角降幅越大;干湿循环初期(1～3次),黏聚力随含盐量增加而增大。干湿循环后期,含盐量在0%～2%区间,黏聚力随含盐量的增加而减小;而在2%～5%区间,黏聚力随含盐量的增加而增大。随含盐量的增大,干湿循环作用下硫酸盐渍土整体强度逐渐降低,且含盐量越高,特征越明显。     

崩解性砂岩改良膨胀土的裂隙发育规律研究

文章以引江济淮项目膨胀土、崩解性砂岩为研究对象,利用崩解性砂岩对膨胀土进行改良,通过室内干湿循环试验研究干湿循环对砂岩改良土的裂隙宽度发展情况的影响。试验结果表明：在持续的水分蒸发过程中,砂岩改良土的裂隙宽度发展较均匀,持续的水分蒸发对砂岩改良土的影响较小;随着干湿循环次数的增加,砂岩改良土的蒸发速率和残余含水率变化幅度较小,改良后土体水分蒸发受干湿循环的影响减小;随着干湿循环次数的增加,砂岩改良土裂隙最大宽度、裂隙平均宽度、宽度峰值差的变化幅度较纯膨胀土平缓,掺入砂岩后,膨胀土裂隙发育受干湿循环影响减小。     

初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0 g/cm³,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。     

Dynamic characteristics of lime-treated expansive soil under cyclic loading

To better understand the dynamic properties of expansive clay treated with lime, a series of laboratory tests were conducted using a dynamic triaxial test system. The influential factors, including moisture content, confining pressure, vibration frequency, consolidation ratio, and cycle number on the dynamic characteristics were discussed. Experimental results indicate that specimens at low moisture contents tend to damage along the 30° shear plane and they present brittle failure, while saturated specimens show swelling phenomenon and plastic failure. A reduction in cohesion has been observed for unsaturated samples at large number of cycles, while it is opposite for the internal friction angle. For the saturated specimens, both the cohesion and internal friction angle decrease with increasing number of cycles.     

冻融循环作用下原状过湿土的抗剪强度试验

为了研究季冻地区过湿土的抗剪强度特性,利用青冈过湿土路基段原状土进行抗剪强度试验,分析了不同含水量对过湿土的抗剪强度影响,重点研究了冻融循环作用下过湿土抗剪强度变化规律。试验结果表明:不同含水量的过湿土应力应变曲线均趋于硬化型,含水量越大,过湿土的抗剪强度越小,相应的内摩擦角和黏聚力也越小;同未冻融土相比,经冻融循环的过湿土黏聚力显著增加,内摩擦角减小;相同含水量的过湿土经冻融循环的次数越多,融化后土的抗剪强度越大,而且随着冻融次数的增多,黏聚力开始下降,内摩擦角显著增大。     

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。     

粉砂土掺量对膨胀土膨胀与力学特性的影响

以河南省新乡地区某处膨胀土为研究对象,利用当地广泛分布的粉砂土对其进行改良,通过室内实验,研究不同粉砂土掺量对改良土膨胀特性及力学特性的影响。实验结果表明:随着粉砂土掺量的增加,无荷载和有荷载膨胀率在粉砂土掺量小于30%时快速下降,大于30%时缓慢下降;膨胀力随粉砂土掺量增加呈先缓慢下降后加速下降再缓慢下降的趋势;改良土黏聚力在粉砂土掺量为10%时达到最大,之后随粉砂土掺量增加先快后慢下降,内摩擦角则随粉砂土掺量增加而线性增加;粉砂土掺量为20%时,无侧限抗压强度增加至最大,后随粉砂土掺量增加逐渐减小,减小的速率为先慢后快再慢;掺不同含量粉砂土对膨胀土膨胀和力学特性影响较大,可显著改善膨胀土的使用性能。     

水蒸气增湿对重塑黄土抗剪强度影响的试验研究

为研究水蒸气增湿对重塑黄土抗剪强度指标的影响,以兰州市大青山地区重塑黄土为研究对象,进行不同水蒸气压力（0.05MPa、0.1MPa）下的重塑黄土高温高压水蒸气扩散柱增湿,采用快剪试验研究不同水蒸气压力增湿作用下土体抗剪强度指标的变化规律。结果表明,同一深度处,水蒸气增湿后土体的含水率沿径向减小,抗剪强度沿径向递增,水蒸气压力0.1MPa时各点处的抗剪强度均小于水蒸气压力0.05MPa时;距水蒸气扩散柱15cm处的土体含水率终将达到土体自身性质所决定的最大值,故15cm处土体的抗剪强度基本相同;同一深度处黏聚力沿径向增大,内摩擦角总体沿径向增长,但增长极小,同一点处水蒸气压力0.1MPa时的黏聚力、内摩擦均小于水蒸气压力0.05MPa时;沿深度方向,与通气点相同距离处的土体黏聚力表现出随填筑层数的增加而增加,内摩擦角没有明显差异。     

铁尾矿砂改良膨胀土基本工程性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对尾矿砂改良土的基本物理性质指标、膨胀性指标、强度指标以及微观结构进行了研究。试验结果表明,随着掺砂率的增大,试验土样的界限含水率及塑性指数都减小;自由膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力等膨胀特性指标随掺砂率的增大均降低。无侧限抗压强度和黏聚力随着掺砂率的增加先增大后减小,在掺砂率为30%时达到最大;内摩擦角随着掺砂率增大而增大。通过观察SEM试验结果,发现在掺砂率为30%时,改良土结构处于最稳定状态,说明掺铁尾矿砂改良膨胀土具有显著效果,为膨胀土改良提供了一种新方法。综合考虑各项指标,认为铁尾矿砂改良膨胀土的最佳掺入比应为30%。