膨胀土击实样膨胀特性试验研究

为研究膨胀土的膨胀特性,选取南水北调中线工程南阳中膨胀土,对击实样进行了无荷膨胀率和有荷膨胀率试验,重点研究了南阳中膨胀土击实样的初始含水率、压实度、上覆荷载与膨胀特性的规律关系.试验成果表明:在相同起始含水率下,随着压实度的增大,膨胀土无荷膨胀率与压实度呈较好的线性增长关系;在相同压实度条件下,膨胀土无荷膨胀率随起始含水率增大而减小;含水率大于最优含水率可以明显的抑制膨胀土的膨胀;较小的荷载作用就可以抑制膨胀土的大部分膨胀量;由正交分析法分析可知,当荷载不大于25 kPa时,含水率对有荷膨胀率的影响要大于压实度对有荷膨胀率的影响,当荷载大于25 kPa时,则相反.     

河南安阳第三系黏土岩胀缩特性研究

从膨胀、收缩、胀缩循环3方面对黏土岩进行了试验研究,结果表明:无上覆荷载时,重塑黏土岩随初始含水率的增大膨胀率直线减小,且无侧限约束时,膨胀率不及有侧限时的一半;重塑黏土岩的有荷膨胀率随上覆荷载和初始含水率的增大而减小;重塑黏土岩的收缩特性与膨胀土类似,缩限随初始含水率的增大而增大,且增长速率越来越慢,最终趋于稳定值;重塑黏土岩的胀缩特性随胀缩循环次数的增加而减弱,膨胀稳定时的高度越来越低,收缩稳定时的高度越来越高,其胀缩特性削弱得较快。     

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。     

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。     

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。     

不同温度下红黏土胀缩性试验研究

为了探究温度对红黏土胀缩性的影响,通过不同温度下红黏土的胀缩性试验(膨胀变形和收缩变形试验),以初始含水率和干密度为对比变量,分析红黏土胀缩性;并通过红黏土的收缩变形试验分析温度对红黏土体缩率、最终线缩率和收缩系数的影响规律。试验结果表明:膨胀率随着初始含水率的变化而变化,干密度最大的试样的膨胀率增幅最明显,干密度最小的试样的膨胀率却随着初始含水率的增加而减小;随着温度的升高,膨胀率总体呈增大趋势, 膨胀率在80 ℃之前缓慢增长,超过80 ℃时增长较快; 随着温度的升高,线缩率、体缩率、收缩系数总体呈现递减的趋势;不同温度下红黏土随着含水率的降低,收缩曲线大致可以分为斜直线阶段、外凸阶段和直线稳定阶段共3个阶段,各阶段的收缩速度和收缩变化幅度不同。研究成果可为研究红黏土胀缩性的岩土工程技术人员提供参考。     

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.     

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。     

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。     

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。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性试验研究

南水北调工程中经常遇到膨胀岩,膨胀岩的膨胀性对膨胀岩开挖料的循环再利用以及膨胀岩地区换填土的施工都有很大的影响。针对这个问题,对南水北调中线膨胀岩进行了膨胀性试验研究。试验结果表明:存在一含水率拐点,当膨胀岩的初始含水率小于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线分为4个阶段:直线匀速膨胀阶段、直线快速膨胀阶段、减速膨胀阶段、膨胀缓慢稳定阶段。其中直线快速膨胀阶段其膨胀速度大于直线匀速膨胀阶段膨胀岩的膨胀速度。当膨胀岩的起始含水率大于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线将没有直线匀速膨胀阶段,只有后面3个阶段。随着初始含水率的增加,膨胀岩的膨胀率逐渐减小。但是不同的膨胀岩试样初始含水率与膨胀率之间的关系曲线不同。随着上覆压力的增大,膨胀岩膨胀率逐渐减小。当超过某一压力时,岩样不但不会膨胀,反而会被压缩。这一试验结果,可为对膨胀岩地区的施工提供一定参考依据。     

膨胀岩本构关系及其参数研究

为研究膨胀岩的本构关系及其参数,选取南水北调中线工程新乡段泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,进行了三轴饱和固结排水剪切试验。通过邓肯非线性弹性模型,即 E- μ模型与 E-B 模型,对膨胀岩本构关系进行参数计算及曲线拟合对比,评价不同本构模型在膨胀岩本构关系研究中的优劣及适用性;并对新乡膨胀岩提出科学的本构参数推荐值,为该地区膨胀岩渠坡或类似的膨胀岩工程施工设计提供基本依据。     

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%。     

聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的胀缩特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性,容易引起上覆构筑物的破坏。通过颗粒分析试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、膨胀率试验、收缩试验和扫描电镜试验,对聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的物理与胀缩特性进行了研究,并与硅酸钠改性土对比。结果表明:掺入PAC的膨胀土,黏粒含量降低,亲水性减弱,液限降低,塑性指数显著下降;在一定掺量范围内,PAC改性后膨胀土的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、线缩率、体缩率等胀缩性指标降低;大量的絮状物通过填充土体中的孔隙与胶结土颗粒,使土体结构性得以改善。PAC改性膨胀土的机理在于其在水介质中可电离产生大量高价[Al]^m+和[Al_m(OH)_n]^3m-n絮凝物,这些生成物通过离子交换、电中和、架桥吸附和絮凝网捕作用,降低表面电荷,使黏土颗粒相互聚集,降低膨胀土的胀缩性。     

膨胀土的承载强度特征与机制

本文对湖北襄荆高速公路膨胀土的膨胀潜势等级、含水量与干密度对其加州承载比（CBR）值的影响规律进行了系统研究，获得不同含水量范围内膨胀土CBR值和干密度与压实度的经验相关公式，发现膨胀土的CBR值随其膨胀潜势等级、含水量、压实功变化的规律，CBR峰值对应的含水量大于最佳含水量，其差值随击实功的减小而减小。这些特征与膨胀土的固有膨胀特性以及膨胀潜势等级有关。膨胀土用于路堤填筑时，含水量宜按较最佳水量稍大，并略低于塑限，干密度较最大干密度略低的标准控制，这才有利于路堤的长期稳定。     

红层软岩膨胀力学特性试验研究

红层地区岩体膨胀变形现象显著。为研究红层软岩膨胀力学性能,采用YYP-50型岩石膨胀压力试验仪和岩石自由膨胀率试验仪对某隧洞区5种不同岩性的红层软岩进行室内膨胀特性试验,并通过pH计测定了膨胀压力试验前后水溶液的pH值。试验结果表明:该隧洞区5种红层软岩的平均膨胀压力差异明显,最低为175.13 kPa,最高可达2 080.16 kPa,膨胀力的对数与膨胀应变呈线性增长关系,膨胀压力与干密度、吸水率皆呈正相关,与初始含水率呈负相关;膨胀压力试验后5种软岩的水溶液pH值均大于7,且不同地层水溶液pH值变化率不同,膨胀压力的大小与pH值及其变化率呈正相关;5种软岩的平均自由膨胀率相对较大,纵向、径向最高可达40.8%和32.4%,平均膨胀压力与平均自由膨胀率表现出指数增长趋势。研究成果可为今后膨胀岩地区工程建设提供一定的理论支撑。     

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。