南水北调中线强膨胀土微观结构特征及工程特性

以南水北调中线工程河南南阳强膨胀土渠段为例,针对强膨胀土体开展了微观结构研究,并就土体微观结构对其工程特性的影响规律进行了探讨。研究结果表明,南阳段强膨胀土(岩)微观结构单元以扁平状颗粒聚集体和片状颗粒为主,多呈封闭式絮凝结构,蒙脱石聚合体是土体具有膨胀性的原因;强膨胀土中不规则片状黏土矿物含量及封闭式絮凝结构的强弱与膨胀性存在线性关系;强膨胀土(岩)中微裂隙、孔隙对孔隙率的影响是非线性的,但对宏观结构面有控制性作用。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡稳定分析

膨胀土渠坡由于膨胀土的胀缩性、裂隙性、超固结性,渠坡滑动破坏模式与一般土质边坡有很大差别。膨胀土渠坡的滑动通常沿结构面发生,并且大多为浅层滑动,采用常规的土质渠坡稳定分析方法不能完全反映膨胀土渠坡破坏的特性。根据膨胀土的工程特性,并针对南水北调中线工程膨胀土渠坡的8种典型工况,分析了其破坏模式。对常规分析方法进行改进,提出了适合膨胀土渠坡稳定分析的方法,计算结果有助于南水北调中线工程膨胀土渠段的边坡设计。     

膨胀土性质研究综述

本文回顾了膨胀土性质的研究情况，重点介绍了膨胀土性质研究在微观结构、渗透性、强度、变形等方面的研究方法、研究成果，分析了研究中存在的问题。文章认为，当前膨胀土研究的主要课题是膨胀土的微观结构研究，非饱和土理论中关于荷载－含水量－吸力之间的关系研究，通过现场试验发展新的应用性的数值分析理论和方法，膨胀土工程处理技术研究     

微观结构对膨胀土土-水特征曲线的影响

为了探究膨胀土吸湿过程土-水特征曲线与微观结构变化的关系,采用渗析法和气相法对南阳原状膨胀土的持水特性进行研究,获得了土样在全吸力(0.01~309 MPa)范围内的土-水特征曲线。利用Van Genuchten模型对试验结果进行拟合;采用扫描电镜试验和压汞试验测定吸湿过程中土样微观结构的变化,从微观的层面对膨胀土土-水特征曲线的趋势进行分析。研究表明:在吸湿过程中,膨胀土的微孔隙和大孔隙体积含量增多,小孔隙体积含量减少;吸湿过程中小孔隙和微孔隙体积含量的动态变化使得膨胀土表现出在土-水特征曲线没有拐点的情况下持续增湿的特性;大孔隙体积含量的变化只影响土-水特征曲线的边界效应段,但是影响较小。     

南阳盆地弱、中、强膨胀土特征对比分析

南水北调中线工程通过的南阳盆地广泛分布有膨胀土,而膨胀土是影响渠道边坡稳定的主要工程地质问题之一。以大量试验成果为基础,对弱、中、强膨胀土的矿化成分、颗粒组成、物理力学特性、膨胀性等进行了统计和分析;系统阐述了膨胀土的微观结构、裂隙发育状况和工程特性。针对弱、中、强膨胀土(岩)的关联性及差异性,提出了大型渠道工程弱、中、强膨胀土处理的工程措施建议。对类似输水工程的膨胀土判断及施工控制有参考作用。     

水泥改性膨胀土强度特性及微观机理研究

对水泥改性膨胀土进行抗压强度试验和扫描电镜试验,借助GIS技术建立膨胀土微观结构三维模型并计算三维孔隙率,分析水泥的掺入对膨胀土微观孔隙变化规律。结果表明,水泥对膨胀土具有良好的改性效果,抗压强度随水泥掺入比的增加而增大。基于GIS技术对水泥改性膨胀土的SEM图像建立3D Sense模型,直观、真实地展现了土体颗粒微观结构的起伏形态。对比结果,基于GIS软件对土体微观结构进行定量分析的方法是可行的,计算结果具有较高的准确性,研究结果为水泥改性膨胀土提供基础参数。     

高速公路工程膨胀土判别与分类研究

目前,国内外膨胀土判别与分类的方法很多,所选择的指标和标准也不一样,但并不完全适合公路工程。通过对襄荆高速公路膨胀土的工程特性研究,并参考目前各种膨胀土的判别与分类方法,提出适合襄荆高速公路的膨胀土判别与分类方法,供同类工程参考。     

柔性生态挡墙在膨胀土边坡工程中的应用

膨胀土边坡开挖易受大气影响、吸水膨胀、强度软化从而导致失稳。传统以硬质挡墙、加筋等措施治理膨胀土边坡失稳，在传统措施及膨胀土特性研究的基础上，构建基于防排水结构的柔性生态挡墙体系，利用低含水率膨胀土强度维持边坡稳定，通过结构分区实现体系多功能化，该结构具有适应性强、生态美观、节能环保、施工便捷等特点。本文介绍了该体系的结构特征、技术要点，并辅以工程案例展示与应用评价。     

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡处理措施

根据南水北调中线工程南阳段膨胀土的工程地质特性,对膨胀土渠坡的运行环境、处理措施、处理厚度及应注意的问题进行了现场试验研究。研究成果表明:采用换填非膨胀土或水泥改性土是处理膨胀土边坡行之有效的方法;弱膨胀土渠坡的换填厚度0.6~1.0 m、中膨胀土换填厚度1.0~1.5 m、强膨胀土换填厚度1.5~2.0 m。研究成果可用于南水北调中线工程膨胀土渠段的设计与施工。经处理的膨胀土边坡可以较大程度减轻其工程危害。     

恰甫其海水利枢纽工程风积黄土的工程特性

在高地震区高土石坝应用风积黄土作为防渗体筑坝材料尚无工程经验,通过对恰甫其海水利枢纽土石坝风积黄土防渗体材料的颗粒组成及微观结构、物理、力学、水力特性、击实特性、压实特性的综合研究分析,希望给予其他工程以借鉴意义。     

石灰、水泥及砂改性膨胀土工程特性的试验研究

膨胀土灾害治理一直是岩土工程界的重要课题之一,掺加改性材料是改善膨胀土工程特性的重要方法。制作掺加不同比例的石灰、水泥以及砂的改性膨胀土试样,通过物理性质试验、膨胀性试验和强度试验结果的比较,确定三种改性材料的最佳掺比。在此基础上,进一步比较三种改性材料最佳掺比下对膨胀土的改性效果。试验结果表明,水泥和石灰比砂能更好地减小膨胀土的膨胀率,提高膨胀土的强度。研究结果为工程实践中改性材料的合理选择提供了重要参考。     

引江济汉工程渠道膨胀土分类及工程处理

膨胀土问题是引江济汉工程的关键技术问题之一。在大量的试验分析、研究的基础上,经对比分析,确定适合引江济汉工程区特点的分类指标及分类方法。为适应膨胀土分布不均一的特性,采取"样本1/3"法则对单层土体的膨胀性进行判别及"厚度1/3"法则对渠道膨胀土进行界定。并根据膨胀土的宏观地质特征,进行野外快速判别,以指导工程施工。在此基础上,针对不同膨胀等级的渠段进行可靠、经济合理的工程处理。     

安哥拉Cacuaco地区膨胀土工程性质初探

安哥拉Cacuaco地区残坡积的黏土、粉质黏土为典型的膨胀土,由于缺乏相关资料和工程经验,在该地区进行工程建设具有较大的风险和技术难度。通过对区内某水泥厂的岩土工程详细勘察,采取室内土工试验,现场原位测试等方法得出了Cacuaco地区膨胀土的膨胀率、剪切强度、固结、渗透系数等基本工程性质指标,揭示了该膨胀土含大量亲水矿物、增湿强度大幅衰减、无荷膨胀率较高等主要特点。同时,基于对拟建工程的变形监测,分析和评价了膨胀土地基对建筑物产生的影响,并进一步阐述了该地区地基基础方案的选择。     

煅烧工艺对MgO反应活性及微观结构的影响

大体积混凝土浇筑后,水泥水化放热,混凝土内部温度升高,降温过程中会产生温度收缩,容易造成开裂。氧化镁膨胀剂具有延迟膨胀补偿大体积混凝土温降收缩的作用,已经广泛应用水利工程建设中。氧化镁膨胀剂的膨胀特性主要与其反应活性相关,而氧化镁的反应活性取决于其微观结构,微观结构的形成与煅烧工艺直接相关。该文以菱镁矿为原材料,研究了粉磨细度、煅烧温度、保温时间对MgO反应活性和微观结构的影响,并建立了微观结构与反应活性的关系。结果表明,菱镁矿D_(50)为11.89μm煅烧后MgO活性较高,煅烧温度越高,氧化镁膨胀剂晶体尺寸越大,晶格畸变越小,反应活性越低。保温时间影响MgCO_3的分解,保温时间短,MgCO_3分解不完全;保温时间长,晶体尺寸增大,晶格畸变减小,反应活性降低。     

膨胀土的干湿循环性状及其在边坡稳定性分析中的应用

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。通过膨胀土的干湿循环试验,得出膨胀土性状变化的基本规律:干湿循环导致膨胀土性状的衰减,在经过4~5次干湿循环之后,其性状改变趋于稳定。从土的微观结构出发,对这些基本规律给出解释;并将这些基本规律应用到膨胀土边坡的稳定分析中,得出了符合工程实际的计算结果。     

南水北调中线工程总干渠潞王坟试验段膨胀岩工程地质特性研究

 从工程地质的角度对南水北调中线工程总干渠潞王坟试验段膨胀岩工程地质特性开展了分析研究 : 结合潞王坟试验段详细勘察和现场开挖过程的施工地质资料,分析了试验段膨胀岩的成因及宏观分布特征,研究了膨胀岩的矿物化学成分、膨胀性、天然含水量及密度、强度特性等。试验结果显示,泥灰岩一般具有弱膨胀潜势,黏土岩具有弱 中等膨胀潜势,其中个别具有强膨胀潜势;膨胀岩在干湿交替、胀缩变形条件下强度降低,岩体吸水后膨胀,在膨胀力的作用下,渠道衬砌将会被破坏。因此,渠道施工时对膨胀岩应采取相应的处理措施。     

南阳膨胀土的水分特征和强度特性研究

膨胀土是一种特殊疑难土，随含水量变化具有吸水膨胀脱水收缩的特征，膨胀土的力学特性受含水量或基质吸力的强烈影响，含水量与基质吸力的关系可用水分特征曲线来描述。本文对南阳膨胀土的水分特征进行了试验研究，结果表明：膨胀土的水分迁移与它的初始应力状态有关，干湿循环数对无压饱和土样的水分迁移有较大影响，对有压饱和土样的水分迁移影响较小。有预压力的水分特征曲线受干湿循环的影响较小，能较好地反映膨胀土的土水特征。同时研究了不同吸力状态下非饱和膨胀土的强度特性，并提出了计算吸力强度的双曲模型，该双曲模型能较好地描述吸力对强度的贡献，模型适用性强，参数易于确定，便于在工程实践中应用。     

膨胀岩渠坡变形和破坏特征研究

膨胀岩的边坡稳定主要受地层岩性、地质结构和构造、膨胀等级、地下水环境等因素控制,由于岩和土的生成历史不同,导致它们的矿物成分、胶结强度也有所不同。根据南水北调中线工程新乡潞王坟膨胀岩现场试验段裸坡试验区的人工降雨试验,分析了膨胀岩渠坡的变形和滑动特征。试验成果显示：膨胀岩渠坡的变形和破坏特征主要表现为雨淋沟、坡面隆起和局部浅层滑动;造成破坏的主要外在因素是施工卸荷、干旱 半干旱气候和降雨。研究成果为膨胀岩渠坡设计和破坏机理的分析提供了基础。     

石灰加固膨胀土机理研究综述和展望

对石灰加固膨胀土机理的研究现状进行了综述,明确了石灰加固膨胀土性质变化的过程离子交换是石灰加入土中最先发生的反应,之后发生絮凝和结团、结块,使膨胀土的性质快速发生变化。现有机理研究成果表明硬凝反应是一个长期的过程,能提高土体的强度;碳酸化和结晶作用也有助于提高土体的强度;扩散和胶结是使土体内部产生变化的原因;微观结构和矿物组成的变化是石灰改性膨胀土的内因。提出了进一步从土中离子含量的定量变化、土的微观结构的定量分析、以及石灰加固膨胀土中吸力的变化等方面开展石灰加固膨胀土机理研究的新思路;并阐述了石灰加固膨胀土可能带来的环境污染基本上可以忽略。研究工作将有助于进一步揭示石灰改性膨胀土的机理。     

卵石土蠕变本构模型及其工程应用

卵石土是岩土工程建设中的常用材料,由于针对其流变力学特性的研究较少,导致无法评价该种材料的长期稳定性。采用试验研究、理论分析和数值模拟相结合的研究方法,针对卵石土开展了室内三轴蠕变试验,对卵石土蠕变的有关力学问题进行了探讨,分析了卵石土蠕变与时间、应力状态的关系,并提出了11参数卵石土蠕变的数学表达式及相应的参数指标。将该本构模型嵌入到ABAQUS软件中,计算了某大桥锚碇下覆地基的长期沉降变形。结果表明,提出的本构模型可以很好地描述卵石土的流变特性。与锚碇沉降变形监测结果相比,蠕变加速变形阶段的沉降计算结果偏大,蠕变稳定阶段的沉降计算结果偏小。研究结果可为卵石土的长期变形计算提供相关参考。