南水北调中线工程膨胀岩一维膨胀力试验研究

用平衡加压法在三联中低压固结仪上进行控制竖向变形的膨胀力试验,并通过改变试样初始含水量、干密度,研究了膨胀力随初始含水量、干密度的变化规律。试验结果表明,膨胀应变略微增加,膨胀力大幅降低;膨胀力与干密度、初始含水量及膨胀应变成指数关系。基于这些试验成果,采用多元回归分析,求得膨胀力的拟合式。     

膨胀力影响因素分析研究

在南水北调中线工程沙河南—黄河南渠段勘察过程中,对膨胀性黏土岩进行了大量的膨胀性试验。试验结果显示:膨胀力在空间分布上的随机性较大,局部相同地层相邻地点的膨胀力差异很大、同一地点不同深度的膨胀力差异亦较大。通过主成分回归分析及主要因素检验,在膨胀岩物理指标中,液限是影响膨胀力的最主要因素,含水量与干密度是主要因素,黏粒含量与胶粒含量是次要因素。     

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。     

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。     

压实膨润土膨胀力时效性试验及模型研究

以压实膨润土为研究对象,对静置不同时间后试样的竖向膨胀力进行了试验研究和理论分析。首先将4种不同初始含水率的膨润土粉末压实到两种目标干密度,然后维持试样含水率不变,分别静置0,1,7,15,30 d和90 d,采用饱和膨胀仪对静置不同时间的试样进行膨胀力试验。试验结果表明：随着静置时间的增长,试样最大竖向膨胀力不断减小,且0~7 d减小明显,30 d之后趋于稳定。在此基础上,建立了考虑静置时间影响的压实膨润土膨胀力时效性经验模型,其中,膨胀力与静置时间的对数呈线性关系。模型参数讨论结果表明,初始膨胀力σ0随初始吸力s的增加而线性增大;膨胀力衰减系数CRσ随吸力s的增加而线性减小。拟合结果表明该模型能够较好地反映压实膨润土的膨胀力时效性。     

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。     

南阳膨胀土膨胀力特性试验

膨胀土浸水产生膨胀变形,当膨胀变形受到约束时,必然产生较大的膨胀力。已有研究成果表明膨胀力的大小与土体的初始含水量以及干密度密切相关。为进一步了解膨胀土的膨胀力发展规律,根据不同初始含水量和干密度共配制了40个试样,采用恒体积试验法研究了南阳膨胀土的膨胀力特性。试验结果表明了膨胀力的对数与初始含水量以及干密度之间满足线性关系,进而得到了它们之间的关系式,同时依据已有膨胀率与上覆荷载的关系,建立了上覆荷载作用下的膨胀力计算公式。最后,通过预测值和试验结果的对比验证了该关系式能够较好地预测南阳膨胀土的膨胀力,为膨胀土地区的结构稳定分析提供了参考。     

膨胀岩抗剪强度特性研究

通过直剪试验对新疆某地区典型膨胀岩重塑土在不同含水率干密度,以及干湿循环状态下的强度指标进行研究,研究发现膨胀岩的强度指标随着含水率的增加,出现先增加后减小的趋势,粘聚力和内摩擦角都存在最佳含水率使强度指标达到最大值,当含水率相同,膨胀岩的强度指标随着干密度的增加,粘聚力增加,内摩擦角的变化不大。在干湿循环的作用下强度指标随着干湿循环次数的增加而减小,但是在一定次数以后,强度指标下降已不明显,最后逐渐趋于稳定。     

滇中红层张河组软岩水理性质研究

以滇中红层张河组为例,基于室内试验,从崩解、膨胀、软化3个方面研究了滇中红层软岩的水理性质。首先通过显微镜观察和X衍射分析,分析了其物质组成、黏土矿物成分及其相对含量。通过浸水崩解试验,观察崩解的发展过程并分析了其产生这种现象的的原因;通过膨胀试验,发现岩样在浸水初期膨胀力增加很快,之后逐渐降低并趋于稳定;将试样分别饱水2、3、4、5、6 d后,分别测定其单轴抗压强度,并测定相应岩样的含水率,发现平均含水率随饱水天数逐渐增加,软化系数随平均含水率的增加而降低。从黏土矿物的膨胀、溶解作用两方面分析了红层软岩水理性质的微观机理。     

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.