论膨胀土的工程特性及工程措施

回顾膨胀土的工程特性的研究现状 ,重点介绍膨胀土的结构特性、渗透性、变形、强度及边坡稳定性的研究方法和研究成果 ,分析了现有研究中存在的问题 .对膨胀土从膨胀土的微观结构着手 ,深入研究微结构与有关力学参数的内在联系 .微观模型与宏观模型相结合 ,从而揭示膨胀土的工程特性 ,达到防治的目的 .     

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。     

膨胀土裂隙演化及其研究方法综述

裂隙性是膨胀土的基本特性之一,膨胀土原生裂隙因其所处环境改变时裂隙发生演化,由此引起膨胀土强度衰减和渗透性质增大。文章从裂隙产生及演化机理出发,阐述了膨胀土裂隙在水分、温度及应力作用下的裂隙演化规律,对膨胀土裂隙在宏观、细观、微观尺度进行研究方法概述,分析了裂隙演化对膨胀土工程性质的影响,针对裂隙演化的研究现状,提出了多物理场耦合下宏观与微-细观相结合的综合研究方向。     

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。     

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。     

水泥改性土施工技术应用

水泥改性土,是指将一定比例的水泥掺入膨胀土土料之中以改善膨胀土的性质或结构,使膨胀土丧失膨胀潜能,并在一定程度上提高土体强度或承载力,在膨胀土地区可以充分利用开挖料,实现土料的就地取材。南水北调中线一期工程总干渠膨胀土试验段工程(南阳段)针对膨胀土渠段采用水泥改性土换填,通过不同的拌和方法对比,分析总结其有效的施工技术工艺。     

非饱和土力学理论在南水北调工程中的应用

简要回顾了非饱和土力学的研究历史及研究意义.结合南水北调中线工程中的膨胀土问题,探讨了非饱和土理论在渠道工程设计中的应用前景,重点论述了非饱和土抗剪强度理论及其简化计算方法,并从膨胀土的破坏机理、变形特点和强度特征出发,探讨了膨胀土渠坡工程处理措施和处理原则,为南水北调中线工程膨胀土渠段的设计和施工开拓了新的思路.     

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。     

裂土挡土墙土压力分布、实测和对比计算

在考虑裂土（膨胀土）遇水膨胀对挡土地产生膨胀压力的基础上，结合粘性土挡土墙的土压力分布，提出了裂土挡土墙土压力分布的一种计算方法。此法概念明确、计算简单、比较符合裂土工程性质的特点。     

膨胀土电化学改性试验研究

为了研究改善膨胀土性质的方法,同时了解膨胀土改善后的性质,通过以羟基铝溶液为电解液的电化学试验方法对膨胀土的性质进行改善,将改性后的试样土分为A区(阳极区)、C区(阴极区)和M区(中间区)3个部分,并分别对3个部分试样土以及原状土进行宏观和微观试验分析。试验数据分析得到:电化学改性后的试样土的黏粒含量减少而粉粒含量增多,比表面积和孔径减小,颗粒间连接更紧密,内摩擦角增大,同时土颗粒的持水量减少,亲水性减弱,自由膨胀率大大降低。试验结果表明:膨胀土的性质变化是由[Al₁₃]⁷⁺的离子交换和局部pH值变化等使带电土颗粒的扩散双电层变薄、颗粒间斥力变弱导致的,试样土A,C,M区的改善效果差异是受到外加电场对双电层的影响和土体微结构的各向异性等因素造成的。