北疆供水一期工程膨胀土不同循环模式条件下的胀缩特性

为深入探讨北疆供水一期工程膨胀土渠坡胀缩机理,通过对膨胀土进行了3种不同循环模式条件下的无荷膨胀率、有荷膨胀率和收缩试验,从宏观角度分析了其胀缩特性规律,并采用扫描电镜试验从微观上揭示其物理机制。结果表明：膨胀土的膨胀变形随时间的延长可分为快速、匀速及稳定3个阶段,膨胀变化主要集中在快速膨胀阶段,上覆荷载越大,有荷膨胀率越小,上覆压力抑制了膨胀土的吸水膨胀作用;随着循环次数的增加,无荷膨胀率、有荷膨胀率和线缩率均呈逐渐减小的趋势,第5次循环后逐渐趋向于稳定值,其中干湿-冻融循环减小幅度最大,干湿循环次之,冻融循环最小。微观机制方面,试样经过循环后,土体孔隙和颗粒总数呈逐渐增大趋势,颗粒总面积等微观指标逐渐减小;土颗粒大小及含量是影响胀缩性的主要因素,循环作用影响黏土颗粒的大小、含量及排列等因素的变化,其中干湿-冻融循环颗粒总面积变化程度最大,膨胀土试样胀缩变化程度最大,冻融循环对微观结构影响最小,膨胀土试样胀缩变化程度最小。     

干湿交替环境下膨胀土变形试验研究

干湿交替环境下,膨胀土具有反复湿胀干缩变形的特性,容易引起工程建筑物的变形破坏。以南宁地区的击实膨胀土为研究对象,通过室内试验揭示膨胀土在干湿交替环境中的变形规律,探讨了体积变形参数、初始切线模量与循环次数的关系,并对试样绝对残余体变率与初始切线模量的关系进行了分析。研究结果表明:试样的绝对残余体变率随干湿循环次数的增加而递增,但相对残余体变率却逐渐减小,体积变形量稳定时所需循环次数均随含水率变化幅度的增加而递减。     

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.     

膨胀土湿胀干缩特性试验

为研究膨胀土湿胀干缩变形与含水率变化的一般规律,采用压缩仪和收缩仪对重塑膨胀土进行了无荷载条件下的分级浸水膨胀试验和收缩试验。结果表明:试样的初始干密度越大,初始含水率越小,土体的膨胀系数越大,最终膨胀率也越大;初始干密度越大,初始含水率越小,土体的收缩系数越小,最终线缩率和体缩率也越小;膨胀系数和收缩系数反映了膨胀土受含水率变化而产生变形的特性,可作为评判膨胀土胀缩性能的指标。     

膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究

大气和地下水共同影响下,膨胀土路基或边坡工程在一定深度范围内将出现明显的干缩湿胀变形,其渗透性能也会出现显著变化,并进一步诱发膨胀土路基或边坡的失稳破坏。为系统研究竖向荷载和干湿循环作用下膨胀土胀缩变形与渗透性能变化规律,采用温控气压固结渗透仪分别进行不同荷载和干湿循环作用下的膨胀、收缩与渗透试验,研究膨胀土在不同荷载和干湿循环条件下的胀缩变形规律,确定膨胀土水渗透系数和气渗透系数变化规律。研究成果能够用于确定膨胀土容许胀缩变形量和容许竖向荷载,提出明确的膨胀土路基或边坡的最小防护深度和限制荷载,优化膨胀土路基和膨胀土边坡设计方案。     

压实弱膨胀土变形干湿循环效应试验研究

为研究干湿循环对弱膨胀土用于路堤填筑变形性能的影响,在对路堤内部和表面2种工作环境进行分析的基础上,通过模拟2种工作环境土体的干湿循环试验,对干湿循环后土样变形特征进行分析。结果显示:由干湿循环造成的膨胀土胀缩变形过程并不完全可逆,土样在第2次浸水膨胀时产生的膨胀量最大,而第1次干燥收缩时的收缩量最大;随着干湿循环次数的增加,土样的膨胀及收缩变形均逐渐减小并趋于稳定;稳定后的高度比原始高度有所变化;上覆荷载及含水量的变化对土样的干湿循环变形特征具有十分重要的影响。试验结果表明,干湿循环对用于路堤内部膨胀土的变形影响均小于路堤表面的工作状态,判断膨胀土路堤填筑的可行性及处治方式时应结合膨胀土的路堤填筑位置。     

膨胀土及袋装膨胀土干湿循环试验研究

对南阳膨胀土分别进行了有荷载与无荷载两种情况下不同循环次数的变形与强度特性试验,同时进行了将膨胀土装入编织袋而形成的土工袋的平行试验.结果表明:膨胀土在干湿循环过程中的胀缩变形过程不完全可逆,其绝对胀缩率峰值随干湿循环次数的增加而逐渐减小;膨胀土的抗剪强度指标c值随循环次数的增加逐渐减小,ψ值变化不大;土工袋有抑制膨胀土胀缩变形的作用,其抗压强度值随循环次数的增加而逐渐减小.     

根-土复合体的胀缩变形及干湿循环后的力学特性研究

【目的】边坡生态防护具有自然生态修复和固土作用,经济效益斐然。为了研究干湿循环作用下植物根系对红黏土的加固机理和生态防护在红黏土分布区的适用性。【方法】以贵州省贵阳市红黏土为研究对象,采用膨胀试验和收缩变形试验,探究根-土复合体在不同初始含水率下的胀缩性能,并采用固结快剪试验,测定干湿循环作用下不同循环幅度和不同初始含水率时根-土复合体的抗剪强度参数,从而分析干湿循环作用下根系的掺入对红黏土强度变化的影响。【结果】研究结果显示：(1)所测红黏土的自由膨胀率为58.0%,属弱膨胀土。膨胀率和线缩率分别随初始含水率的增加而减小和增加,根系的掺入能够有效抑制土体的胀缩变形,抑制强弱与根系含量和土体含水率有关。(2)当循环幅度分别为10%、20%和30%,且初始含水率和根系掺量一定时,根-土复合体的抗剪强度较5次循环前呈现先增大后减小的趋势。(3)当初始含水率分别为40%、50%和60%,且循环幅度和根系掺量一定时,根-土复合体的抗剪强度较5次循环前总体上随初始含水率的增加而减小。【结论】根系的掺入能够有效抑制干湿循环作用下红黏土抗剪强度的衰减。研究成果将进一步加深对红黏土力学特性和边坡生态防...     

微生物改良膨胀土的胀缩性及耐水性试验研究

为了探索微生物诱导碳酸钙沉淀技术对膨胀土的改良效果,开展了微生物改良膨胀土的胀缩试验、崩解试验和冲刷试验,分析了微生物固化对膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率、有荷载膨胀率、收缩率、收缩系数、缩限和耐水性的影响。研究结果表明,随着微生物诱导生成的碳酸钙含量的增加,膨胀土的膨胀率、收缩率、崩解量、冲刷量均有明显降低;总体上,养护前7 d各项指标降低迅速,养护15 d之后变化较小。     

膨胀土胀缩变形的试验研究

采用取自江苏淮安地区的弱膨胀土，对其进行不同含水率不同上覆压力下的膨胀率试验，同时对不同初始含水率的土样进行收缩试验。研究的结果表明：上覆压力及初始含水率大的膨胀土产生的膨胀变形小，而初始含水率大的试样产生的收缩变形大，土体的线缩率与初始含水率呈线性相关。     

压实膨胀土抗拉强度试验研究

膨胀土干湿循环过程中土体内部干缩裂缝的产生与其抗拉强度有关,且其在抵抗干缩裂缝发育时产生重要作用,所以在研究膨胀土胀缩机理时,必须考虑抗拉强度的影响。对南京高淳膨胀土压实圆柱样采用轴向压裂法进行抗拉强度试验,研究不同压实度、不同初始含水率、不同制样方法、饱和度以及吸力对压实圆柱样抗拉强度的影响。结果表明:压实膨胀土的抗拉强度随着压实度的增大而增大,随着含水率的增大而减小;失水和吸水对压实膨胀土抗拉强度有削弱作用且吸水的削弱作用更加明显;试样从非饱和状态转变为饱和状态时抗拉强度减小极为明显,减小比率高达80%。     

仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土试验研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不良工程性质,常采用石灰、水泥等土壤固化材料对其进行改良,但这些传统的土壤固化材料存在着污染环境、拌合不均匀等问题。以陕西省汉中市强膨胀土为研究对象,对仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土进行了自由膨胀率、无荷膨胀率、收缩、直接剪切、酸碱度和碳酸钙含量测定、粒度分析和扫描电镜试验等物理、力学、化学和微观结构试验。试验结果表明,仿岩溶碳酸氢钙可较好地降低膨胀土的胀缩性,并提高土体的抗剪强度,且仿岩溶碳酸氢钙与膨胀土的最优配比为6∶1;改良土中吸附的交换性Ca²⁺含量降低,碳酸钙含量增多,细粒含量降低,粗粒含量增多,内部孔隙减少;仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土的机理在于溶液中含有H⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-等离子,同时溶解有饱和的二氧化碳气体,通过离子交换作用,溶液中的H⁺置换了土颗粒吸附的Ca²⁺,减小了双电层厚度;通过岩溶作用,新形成的碳酸钙具有沉积胶结和填充作用,颗粒间联结强度和团粒化作用得到增强,从而降低了土体胀缩性。由此可见,仿岩溶碳酸氢钙对膨胀土具有良好的改良作用。     

季节性供水渠道边坡稳定性研究

由于渠道季节性通、停水引起的干湿循环过程显著降低了渠基膨胀土的强度,进而影响膨胀土渠道的稳定性。以北疆典型膨胀土渠道为例,通过直接剪切试验对不同干湿循环次数下渠基膨胀土的力学特性和表面裂隙发育特征进行研究,在此基础上对水位骤降期间渠道边坡的稳定性进行了数值计算。结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样表面的裂缝发育不断加剧,并在一定循环次数后逐渐趋于稳定;试样的黏聚力发生较为显著的衰减,而内摩擦角值则呈小幅度波动式衰减的趋势。在5次干湿循环后,试样的黏聚力和内摩擦角分别降低了36.5%~48.2%和10.8%~26.1%。此外,随着运行年份（干湿循环次数）的增加,渠道边坡稳定性呈逐年下降趋势;排水时间对于渠道边坡的稳定性同样影响显著,排水时间越长,渠道边坡稳定性越高。建议该膨胀土渠道边坡排水时间不少于12 d,诊断、维修间隔不长于5年。研究成果对北疆供水工程建设与维护具有一定参考价值。     

加筋纤维膨胀土的试验研究

 为了研究加筋纤维对膨胀土胀缩性及力学性能的影响,进行了大量的室内试验,研究了纤维的含量对膨胀土的胀缩性、压缩性、应力应变曲线及抗剪性的关系。研究表明：膨胀土的收缩性随纤维含量的增加而显著降低;纤维膨胀土的应力应变曲线随纤维含量的增加,破坏时的极限应变增大,破坏后的应力降大大减小;纤维膨胀土随纤维含量的增加,其内聚力增加而内摩擦角减小,当纤维含量增加到一定程度时,内摩擦角增大,而内聚力减小。     

冻融循环下水泥改性膨胀土物理力学特性研究

为探究冻融循环作用对水泥改性膨胀土物理力学特性的影响,以南阳膨胀土为试验对象,进行不同掺灰比的水泥改性,然后对经历不同冻融循环次数后的试样进行变形测量和无侧限压缩试验。试验结果表明:在冻融循环过程中,水泥改性膨胀土试样的含水率损失量较小,不同掺灰比试样的体积变化规律均呈现为"冻缩融胀",掺灰比越大,试样体积的变化幅度越小,最大冻缩量和最大融胀量也越小,但会存在一个最优水泥掺灰比。冻融循环作用对水泥改性膨胀土力学特性的影响较大,尤其是初次冻融。随着冻融循环次数的增多,不同掺灰比试样的强度与弹性模量逐渐降低并趋于稳定,掺灰比越大,强度和弹性模量的衰减量越小。水泥改性膨胀土经历冻融后韧性变好。     

CT技术在岩土试验中的应用研究

简要介绍了长江科学院岩土试验CT工作站以及与之配套的CT三轴仪、渗透仪研制情况.阐述了近年来利用CT技术在粗粒土组构、砾石土浸润试验、膨胀土干湿循环试验、水力劈裂试验、加筋土试验研究等方面研究的初步成果,展示了不同岩土试验CT图像的效果,显示了CT技术在岩土试验中的作用,以期引起岩土工作者的关注,推动岩土试验的发展.     

水灰比和偏高岭土掺量对硫铝酸盐水泥基材料性能的影响

为了研究水灰比和偏高岭土掺量对硫酸铝盐水泥的流动度、收缩率和力学性能的影响,以龙门石窟裂隙防渗的灌浆工程为例,开展流动性试验、力学性能试验及干缩性能试验。结果表明:硫铝酸盐水泥初始流动度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成正比;水灰比越高,微膨胀率越低,甚至出现一定收缩,整体上膨胀率随偏高岭土掺量增大而变大;抗压强度大小与水灰比、偏高岭土掺量均成反比;7 d的抗折强度随偏高岭土掺量增大而减小,养护28 d的抗折强度恰恰相反;抗折强度随水灰比的增大而减小,且回落幅度相对较大;黏结强度随水灰比先增大后减小,随偏高岭土掺量增加,黏结强度整体上有所增加,在水灰比为0.5时,出现1个峰值。试验结果可为龙门石窟的现场灌浆试验提供理论依据,也可为同类石质文物的灌浆修复研究提供参考。