膨胀岩击实样胀缩特性试验研究

选取泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,通过大尺寸的胀缩特性试验,研究了膨胀岩击实样的胀缩特性,及其与起始含水率、压实度的关系。成果表明：随起始含水率增大,膨胀岩的无荷膨胀率呈较好的线性递减关系;压实度越大,无荷膨胀率越大,且随起始含水率的减小,压实度对膨胀率的影响呈增强的趋势;在相同压实度下,起始含水率低于塑限值时,起始含水率变化对线缩率的影响很小,随起始含水率增大,线缩率开始呈较平缓的线性增大;当起始含水率达到塑限值附近后,起始含水率变化对线缩率的影响开始显著增强;在相同起始含水率下,起始含水率低于塑限值时,压实度对线缩率的影响很小,随压实度增大,线缩率呈较好的线性递减;当起始含水率达到塑限值附近后,压实度对线缩率的影响略微增强。膨胀岩的收缩系数和体缩率与线缩率的规律基本一致。     

风化砂改良膨胀土膨胀特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程及风化砂改良膨胀土路基施工项目,对膨胀土掺入不同比例的风化砂配制试件,进行自由膨胀率、无荷膨胀率、25 kPa和50 kPa有荷膨胀率以及膨胀力的试验研究,得到了不同掺砂比例下膨胀土的膨胀率和膨胀力指标。研究发现：掺砂对抑制膨胀土的膨胀是有效的,经过风化砂改良的膨胀土的自由膨胀率小于35%,达到了路基施工规范的要求。不同的掺砂量对改良膨胀土的膨胀指标有着显著的影响：当掺砂比例为10%时,自由膨胀率、膨胀力降低最为显著;当掺砂比例为40%~50%时,25 kPa有荷膨胀率的变化最为明显;掺砂比例为30%~40%,50 kPa有荷膨胀率变化的幅度最大;掺砂比例为40%时,荷载的增加对抑制膨胀性效果最明显;掺砂比例对无荷膨胀率影响很小,基本呈平缓线性变化。通过对掺砂效果的综合比较,掺砂10%能最快最经济抑制膨胀。     

南阳压实膨胀土膨胀变形规律研究

以南水北调中线一期工程南阳陶岔-沙河南渠段中等膨胀土为研究对象,对压实膨胀土的膨胀变形进行了研究探讨,并对不同初始含水率、压实度和上部荷载的线胀率进行了拟合分析,得到压实膨胀土在有侧限约束条件下的有荷膨胀率与上部荷载之间呈半对数关系,在此基础上,提出了同时考虑压实度、含水率和上部荷载的拟合方程,并可用此方程对实际工程的膨胀变形量进行简单计算.结果表明:用一定厚度的非膨胀土填盖中等膨胀土渠坡,可以有效抑制渠坡的膨胀变形.     

KCl溶液对膨胀土膨胀特性影响试验研究

通过自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率试验对比分析了KCl溶液对合肥地区膨胀土膨胀特性的影响。试验结果表明:不同浓度的KCl溶液均可以降低土样的膨胀率;自由膨胀率试验中,浓度为7%的KCl溶液的抑制膨胀作用最强,溶液浓度提高至10%后,膨胀率又略有增大;无荷膨胀率试验中,KCl溶液改变了土样的膨胀时程特征,缩短了膨胀稳定的时间;有荷膨胀率试验中,初始含水率与上部荷载是影响膨胀率的重要因素,膨胀率随溶液浓度的增大而降低,有荷膨胀率与上部荷载的对数成线性关系。根据试验现象,分析了K~+抑制膨胀土膨胀的机理。     

膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

为了研究膨胀土增湿过程中膨胀规律, 取某高速铁路地基膨胀泥岩土样, 研究其无荷膨胀率随含水率增大过程中的变化规律。试验结果表明:膨胀土无荷膨胀率随含水率变化过程分为3个阶段, 分别为快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段和趋于稳定阶段, 得到3个变化节点含水率。然后使用蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率、液限这4个指标作为模型因子, 利用主成分分析法得到能够表征膨胀土膨胀能力强弱的膨胀特性Z值。分析3个变化节点含水率与膨胀特性Z值的关系, 得到3个含水率与Z值的函数关系式。在实际工程中, 可以测定土样的当前含水率和4个指标值, 由4个指标值得到膨胀特性Z值, 由变化节点含水率与Z值的函数关系计算得到3个变化节点含水率, 然后判断土体当前含水率与3个变化节点含水率的关系, 就能判断土体在当前含水率下膨胀能力的强弱, 这可对实际工程提供一定参考。     

四川盆地某边坡膨胀土的力学特性试验研究

为了研究四川盆地某高速公路边坡膨胀土的膨胀及力学特性,对相同条件下增湿程度不同的膨胀土膨胀特性进行了试验研究。结果表明:膨胀土的自然膨胀力和荷载条件下膨胀率都随着含水率的增大而逐渐增大并最终趋于稳定;同时,对不同增湿程度膨胀土进行了剪切试验,获得了强度参数(粘聚力、内摩擦角)与含水率关系曲线。应用此方法,监测膨胀土的含水率可以获得实时膨胀特性和强度参数,可以直接应用于实际工程中。     

基于Sigmoid函数的膨胀土膨胀时程试验研究

为了探究膨胀土的膨胀变形与时间的关系,通过改变膨胀土的初始含水率、压实度和上覆荷载,对南宁膨胀土进行了一系列室内有荷膨胀试验,得到了不同初始条件下膨胀土有荷膨胀的时程特性及其变化规律。引入Sigmoid激励函数,建立了耦合初始含水率、压实度和上覆荷载的3因素膨胀土膨胀时程模型,并确定了相关的模型参数。分析表明,模型参数的物理意义明确,模型计算结果与实测结果非常吻合,验证了模型的可靠性。研究结果可为膨胀土的有荷膨胀变形计算提供可靠的理论依据。     

膨胀岩工程特性试验研究

为研究南水北调中线工程膨胀岩的工程特性,选取新乡潞王坟段的代表性岩层——强风化黏土岩和泥灰岩的原状样及扰动样,进行了物理性质试验、击实试验、力学性质试验以及膨胀特性试验。试验成果表明:对扰动样的标准击实基本上很难达到天然状态下的干密度状态,土体的结构性在击实过程中不能得到较好的恢复;初始含水率越小,吸湿能力越大,其强度降低程度越大,饱和强度参数越小;含水率低的试样,其破坏强度大,但破坏应变小;相同的压实度下,含水率越低试样的软化现象越明显;相同压实度的土样,含水率越大,其初始切线模量越小;压实度在90%~98%,压实度越大,膨胀力与膨胀率越大;随着压实度超过98%,膨胀率与压实度关系曲线存在一峰值转折点,而且此峰值点出现在压实度为98%~100%。压力与膨胀率关系曲线分两直线段:一陡降段和一平缓段,各曲线之间近似平行,曲线截距为无荷膨胀率数值。该成果为南水北调中线工程膨胀岩渠坡段的设计施工提供了科学依据。     

含水率及干密度对高铁泥岩地基土无荷膨胀率的影响

通过室内无荷膨胀试验,研究初始含水率与初始干密度对高速铁路泥岩地基土无荷膨胀率的影响。研究结果表明:无荷膨胀率随时间的变化规律可分为快速膨胀、减速膨胀和膨胀稳定3个阶段。在相同初始干密度情况下,膨胀率随时间增长而逐渐增大,并且试样初始含水率越低,最终达到胀限含水率时的膨胀率越大。无荷膨胀率随初始含水率的增大而减小,干密度越大,无荷膨胀率减小的速率越快;无荷膨胀率随初始干密度增大而增大,在不同含水率条件下膨胀率增长速率有所不同。试样越干燥、干密度越大,其膨胀潜能越大。对无荷膨胀率时程曲线和无荷膨胀率-初始含水率-初始干密度三者关系分别用半对数函数和二元线性函数进行拟合,拟合结果良好,可较好地预测泥岩地基实际变形情况。     

安康地区膨胀土膨胀变形与计算模式

为探究膨胀土的膨胀变形规律及计算模式,以陕西安康地区的膨胀土为研究对象,通过室内试验,开展了不同干密度及不同初始含水率的无荷载膨胀率试验、同一干密度下的有荷载膨胀率以及膨胀力试验。并基于试验结果提出了同时考虑初始含水率、初始干重度和上覆荷载3种因素耦合情况下的膨胀率计算模式。试验结果表明：安康地区膨胀土的膨胀量随初始含水率增大、初始干密度的减小、上覆压力的增大而减小;膨胀土的无荷载膨胀率与时间关系曲线满足Logistic模型,且均可根据膨胀速率的不同分为3个阶段;膨胀力随着初始含水率的增大、干密度的减小而减小,且在低干密度下(干密度ρ_d<1.47 g/cm³）膨胀力变化的速率较小,膨胀力大小差异也较小;验证计算结果证明了所提出的考虑3种因素的膨胀率计算公式是正确的,可为预测安康地区膨胀土的膨胀变形及工程建设提供参考。     

基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.368 7,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca²⁺浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO₃百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。     

湿干循环作用下膨胀土胀缩裂隙演化特征

压实度是各类填筑工程施工中的关键指标,自由膨胀率是衡量膨胀土膨胀性的核心指标,探明压实度、自由膨胀率与胀缩裂隙演化特征的关系对工程建设是必要的。选择自由膨胀率分布于51%～115%的5种膨胀土并将其压实度分别控制为85%、90%、95%和100%,研究其在历经4次湿干循环作用后的裂隙特征参数。研究结果表明:增大压实度能有效地抑制裂隙在长度和宽度上的开展并减少裂隙条数,尤其是对具有中、高自由膨胀率的膨胀土,进而有效地降低表面裂隙率;裂隙宽度的大幅减小是压实度增大后表面裂隙率下降的主要原因;裂隙特征参数均会随着自由膨胀率的增大而增大,尤其当自由膨胀率达到强膨胀潜势时,裂隙特征参数的增幅更为显著。     

膨胀土的浸水变形特性

使用压缩仪,对不同起始密度及不同起始含水率的膨胀土进行了分级浸水和一次性浸水膨胀变形试验,同时测试了试样在浸水前后不同压力下膨胀变形量的变化过程.试验结果表明,不同浸水路径在浸水的初期阶段对膨胀土的膨胀变形速率有一定的影响,但膨胀率最终值基本一致;浸水膨胀再压缩试验中压缩稳定后的膨胀率比先压缩再浸水膨胀试验膨胀稳定后的膨胀率要小,但变化较快,并随着压力的增大,加压后膨胀率逐渐减小,最终两种试验的膨胀率趋于一致;压力对不同初始含水率试样膨胀率的影响较小,对不同初始干密度试样的影响较大;在浸水单向膨胀试验过程中试样的干密度与膨胀率呈双曲线变化规律.     

低黏土矿物含量泥岩有荷膨胀试验研究

现有铁路规范中判定为无膨胀性的低黏土矿物含量泥岩仍具有膨胀性,其遇水之后产生的微弱膨胀对于变形精度要求只有4 mm的高速铁路具有潜在的破坏作用。以一高速铁路地基中的低黏土矿物含量重塑泥岩为研究对象,通过有荷膨胀率试验研究初始含水率、干密度及上覆荷载对膨胀极限状态的影响规律。研究结果表明:在初始含水率与上覆荷载一定的条件下,泥岩的胀限膨胀率随干密度的增大而增大;在干密度与上覆荷载一定的条件下,初始含水率越大,胀限膨胀率越小;在初始含水率与干密度一定的条件下,胀限膨胀率与胀限含水率均随上覆荷载的增大而减小。同时拟合得到了泥岩胀限膨胀率计算公式,验证结果表明胀限膨胀率实测值与公式预估值误差较小,可以采用拟合出的公式对于实际工程中的膨胀进行预测,为工程提供指导。     

初始状态对膨胀土膨胀特性影响的试验研究

含水量、干密度是影响膨胀土胀缩特性非常重要的指标。在南水北调中线总干渠的南阳段普遍遇到了膨胀土深挖路堑、渠道边坡稳定、地基处理等问题。为了解决该问题,给现场施工提供一定的理论依据与技术支持,文章通过控制膨胀土的含水量和干密度,进行了膨胀力、膨胀率等膨胀特性试验研究,分析了含水率和干密度对膨胀土膨胀特性的影响,对试验结果进行了比较与分析,得出了含水量和干密度对膨胀土的影响关系。     

南阳地区回填膨胀土的试验研究

膨胀土在南阳地区分布较广,从西到东,呈阶梯状。由于膨胀土具有吸水膨胀,失水收缩的特性,常常引起建于其上的建筑发生事故。因此,对膨胀土的性质进行研究十分必要。通过实地取样,对南阳地区的膨胀土的各种性质进行了室内试验。试验内容包括：试样含水率、密度、界限含水率、固结、击实、剪切、渗透以及特殊性质如膨胀率、膨胀力、收缩等。试验研究结果反映了南阳地区膨胀土的一些典型特征。     

有荷条件下石灰改良膨胀土物理性能试验研究

为了解南阳地区膨胀土在常见单层、多层建筑荷载下的膨胀变形特点,开展了有荷载条件下不同石灰掺量改性膨胀土的膨胀率及水稳定性试验研究。试验结果表明：掺入石灰改良后,膨胀土的膨胀率显著下降,且水稳定性大大提高,尤其是当石灰掺量为3%时,其膨胀率低于1%,经历2~5次干湿循环即可达到稳定状态。相关成果可为膨胀土地区多层建筑的地基处理提供参考。     

水泥改性膨胀土膨胀率试验研究

为探讨水泥改性膨胀土的膨胀率的影响因素,文中采用击实、滴定等室内试验方法测得水泥改性膨胀土的膨胀率,在大量试验的基础上,对各种因素对水泥改性膨胀土膨胀率的影响进行详细分析,结果表明,增加适量的水泥对减小膨胀土的膨胀特性,改善土体结构,节约投资和指导施工具有重要的意义。     

粒径对膨胀土无荷膨胀率的影响研究

为了研究粒径大小对重塑土无荷膨胀率试验结果的影响,在符合现有规范的试验条件下,将某地基泥岩碾碎成1~2 mm、0.1~1 mm、0.1 mm的三种不同粒径,进行不同比例组合搭配的重塑土无荷膨胀率试验。试验结果表明:不同粒径大小的膨胀土样的无荷膨胀率试验结果有很大差异,并且不同粒径组合下的无荷膨胀率试验结果呈正态分布趋势,且峰值处的无荷膨胀率值为该重塑土稳定、可靠的无荷膨胀率值,无荷膨胀率试验结果接近峰值处无荷膨胀率值的粒径级配为该重塑土的最佳级配。经过分析得到使重塑土无荷膨胀率结果稳定、可靠的粒径级配是1~2 mm、0.1~1 mm、0.1 mm的土粒质量比为0∶100∶0,即使重塑土无荷膨胀率试验结果稳定可靠的粒径范围为0.1~1 mm。在该粒径范围内的重塑土无荷膨胀率试验结果最为真实、准确。     

南水北调中线工程膨胀土渠道保护层厚度研究

为有效确定膨胀土渠道保护层厚度,以南水北调中线工程河南南阳境内膨胀土渠道为例,从平衡膨胀力和维持膨胀土含水率相对稳定两个方面,对中、强膨胀土进行了研究。结果表明：平衡膨胀力时所需的膨胀土保护层厚度,可根据膨胀土的膨胀率、天然密度和保护层填筑施工前的初始含水率,通过K0应力状态下膨胀土的有荷膨胀率模型计算;根据现场试验数据的分析结果,水泥改性土的渗透系数不大于10-5 cm/s时,埋深1 m以下的膨胀土含水率已基本不受外部环境影响。