膨胀土巴西劈裂强度及其破坏能量演化规律

为探究膨胀土的抗拉强度及破坏特征演化规律,完整描述其拉伸破坏特性,通过试验验证巴西劈裂试验在膨胀土试样抗拉强度测定中的适用性,并在此基础上较为系统地探讨含水率和干密度对膨胀土抗拉强度及加载过程中能量演变的影响。结果表明：巴西劈裂试验对试验范围内的重塑膨胀土样具有较好适用性;试样抗拉强度随含水率升高而减小,且干密度越大减幅越大,随初始干密度增加而增大,且含水率越高增幅越小;膨胀土试样的破坏能与抗拉强度具有类似的变化趋势,但存在一“临界含水率”使得破坏能随含水率增加近似呈现双线性降低趋势,且该“临界含水率”随试样初始干密度的增加而增大。研究结果拓展了巴西劈裂试验的应用范围,并得到了将能量指标作为土体抗破坏能力辅助指标的工程启示。     

初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力影响

膨胀力是反应膨胀潜势的重要指标之一,选取湖北宜昌小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程K25+000段膨胀土,对其进行掺风化砂改良处理,在对不同风化砂掺量下的膨胀土进行基本胀缩试验的同时,深入探究了初始含水率对风化砂改良膨胀土膨胀力的大小以及增长速度的影响.试验研究结果表明,掺入风化砂后,膨胀土的各项胀缩指标均有明显改善,且均能达到路基填料的标准;在同一风化砂掺量下,随着初始含水率的增加膨胀力逐渐降低,且膨胀力可以用初始含水率的幂函数很好地描述,两者相关性较好;初始含水率越低土样所具有的的膨胀潜势及膨胀力越大,膨胀力随时间的变化曲线越陡,浸水后改良膨胀土的膨胀力的增长主要集中在1h以内,稳定速度较快;综合考虑经济性以及初始含水率和风化砂掺量对膨胀力大小的影响,建议将风化砂掺量控制在30%~40%,初始含水率控制在略大于最佳含水率1%~2%内,此时对膨胀力的抑制效果较好.     

膨胀土一维湿化变形时效特性的半经验法研究

为探索膨胀土渗透作用下湿化变形时间效应的预测方法,设计一系列具有一定初始含水率和干密度的标准环刀试样的一维吸水膨胀试验,对试样的膨胀变形随时间变化规律进行分析.采用室内试验、数据统计分析与有限单元法相结合,理论计算出膨胀土的吸水膨胀率随时间的变化关系.室内无荷载膨胀试验获取了隆起量随时间的变化规律;将滤纸法获得的膨胀土的土-水特征曲线,应用于有限元分析软件中,获得了试样渗透吸水过程中体积含水率随时间的变化规律;最后将试验获得的膨胀率-过程含水率的理论与体积含水率随时间变化的数值模拟结果相结合,获得了土体隆起变形随时间变化的理论预测曲线.研究结果表明:半经验公式获得的隆起量-时间关系与试验数据基本一致;结合已有研究验证该半经验方法的准确度,结果得到的膨胀量随时间变化的计算结果与实测相同,说明本文提出的半经验计算方法具有良好的应用前景,可用于膨胀土的一维隆起预测.     

压实黏土膨胀与收缩特性试验研究

为了研究压实黏土遇水膨胀与失水收缩特性,开展了压实黏土的膨胀与收缩试验。试验结果表明,土样的压实度和初始含水率对其膨胀与收缩影响显著。压实黏土样的膨胀量随浸水时间延长基本呈现“S”型增大。压实黏土的干缩在初期属于正常收缩;在失水干缩后期,干缩体积小于失水体积,收缩量随时间变化为下凹型曲线;最后进入稳定的零收缩阶段。压实密度越大,收缩率越小;初始含水率越高,收缩率越大。压实黏土的干缩变形具有显著的各向异性。此研究对干旱及半干旱地区黏土干缩开裂机理的研究提供理论基础。     

掺灰膨胀土的膨胀特性试验研究

通过生石灰对膨胀土的改性作用,在相同初始含水率的条件下,比较改性前后膨胀力、膨胀率的变化趋势,寻求最佳掺灰率;分析了膨胀力与初始含水率,膨胀率与初始含水率以及终止吸水量与初始含水率等关系.     

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,对南水北调中线工程南阳中膨胀土击实样进行了不同起始含水率与压实度的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膨胀特性与初始含水率、压实度、上覆荷载的规律关系.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地抑制膨胀土的膨胀;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,当荷载较小时,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,当荷载继续增大时,压实度对有荷膨胀率的影响要大于含水率对膨胀率的影响.     

废弃轮胎橡胶颗粒改性膨胀土的试验研究

废弃轮胎破碎后与土混合可改善土的工程特性,为提高废旧轮胎的循环利用和解决膨胀土工程问题提供了新途径.取湖北荆州膨胀土,掺入废弃轮胎橡胶颗粒形成改性膨胀土,完成了素膨胀土和改性膨胀土的物理特性、胀缩特性、强度特性试验.结果表明,当轮胎橡胶颗粒的掺量(质量百分数)小于23%时,改性膨胀土的液限和塑性指数随掺量的增加而增大,但塑限基本不变;最大干密度较素膨胀土降低,最优含水率基本不变化;改性膨胀土的粘聚力和抗剪强度较素膨胀土明显下降;粘聚力总体上随掺量的增加而减小,但抗剪强度和内摩擦角随掺量的增加变化不大;改性膨胀土的胀、缩性明显减弱,当橡胶颗粒的掺量为23%时,对胀缩特性的改善效果最佳.     

初始干密度对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度影响

以三峡库区广泛分布的风化砂来改良膨胀土,通过在膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,变换各自的干密度,然后静压制样,进行无侧限抗压强度试验。研究表明:风化砂可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;在初始干密度一定时,无侧限抗压强度随着掺砂比例的增加先增大后减小,在掺砂比例为10%时达到最大;风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度与掺砂比例呈良好的多项式关系;风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随着初始干密度的增加逐渐增大,无侧限抗压强度与初始干密度有很好的二次多项式关系。     

膨胀土增湿变形特性的试验研究

为研究膨胀土的增湿变形特性,应用室内试验手段,以西安-汉中高速公路穿越膨胀土路段为依托工程,对膨胀土的增湿变形特性与初始含水量、初始干密度及荷载水平的相关关系进行了研究,实验结果表明:对于干密度一定的原状膨胀土,天然含水量越大,增湿至饱和时膨胀变形量越小.土样干密度越大,含水量变化导致的增湿膨胀变形越大,增湿变形的水敏性越强.对于天然含水量一定的膨胀土土样,增湿膨胀变形随干密度的增大而增大,这一规律对低含水量膨胀土尤为显著.膨胀土天然含水量越小,增湿变形对干密度变化的敏感性越强.当荷载比较小时,荷载对增湿膨胀变形的约束作用(膨胀变性减小)最为显著,随着荷载增加,荷载对增湿膨胀变形的约束作用逐渐减弱.重塑膨胀土和原状膨胀土具有相同的增湿变形规律,但重塑土的增湿膨胀变形量明显大于原状土.     

干湿循环条件下陕南膨胀土力学特性研究

为保证陕南膨胀土地区工程施工安全,以陕南膨胀土为研究对象,通过常规三轴试验,分析初始含水率和干湿循环次数两个因素对陕南膨胀土应力-应变关系和抗剪强度特性的影响。结果表明:初始含水率和干湿循环次数均与膨胀土峰值强度呈负相关;第一次干湿循环对膨胀土峰值强度和抗剪强度的降低幅度远大于后续干湿循环;膨胀土在多次干湿循环作用下,黏聚力大幅降低造成抗剪强度衰减;黏聚力和内摩擦角随着初始含水率的增大而减小,且基本呈线性关系。     

等幅干湿循环条件下膨胀土的低应力抗剪强度特征

为研究膨胀土的真实强度特征,采用室内常规直剪试验,对等幅度干湿循环条件下的重塑膨胀土进行低应力抗剪强度测试。研究了重塑膨胀土低应力抗剪强度参数随循环次数、循环幅度的变化关系,并建立了包含初始含水率、循环幅度、干湿循环次数为变量的粘聚力的非线性特征函数。试验结果表明：在相同循环幅度和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环次数的增加而衰减;在相同循环次数和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环幅度的增加而衰减;内摩擦角与循环幅度和循环次数之间的关系无法用函数来表达;本文建立的非线性粘聚力衰减函数是利用室内简单试验得到的,可用来计算等幅度干湿循环条件下膨胀土的粘聚力。     

尿素改性膨胀土的变形试验研究

将相同含水量、相同干密度的邯郸地区膨胀土,在不同的尿素含量、不同龄期和不同竖向压力作用下进行变形试验。研究结果表明,改性处理后膨胀土的膨胀力、膨胀率和自由膨胀率分别由原来的111.16kPa、6.02%、72%下降为19.81kPa、0.01%、7.9%。尿素对膨胀土的膨胀性有很好的抑制作用。     

中等膨胀土填筑路堤的可行性试验研究

对中等膨胀土进行不同击实功和含水量条件下的击实试验，CBR试验，收缩试验和50kPa荷载下的膨胀量试验，以查明其含水量，干密度和膨胀收缩特性对CBR值的影响，研究结果表明：中等膨胀土的CBR值主要受控于含水量和干密度，在最佳含水量附近压实虽可获得较高的压实度，但CBR均小于3．0％，增大含水量压实可使CBR值提高，但压实度难以达到90％，因此，中等膨胀土不宜直接用于填筑路堤。     

非饱和膨胀土水分迁移的试验研究

在等温条件下,分组对不同初始干-湿段土体含水量、不同时间间隔对非饱和膨胀土的气态水迁移和气液态水混合迁移的规律及其关系进行试验研究,揭示了其随时间的变化过程。试验结果表明,土质情况、含水量水平及含水量梯度对其有重要影响,气态水迁移量与气液混合迁移量都随含水量梯度增加而增加,与时间和位置呈复杂的非线性关系;含水量较小时,土粒对水分的吸附能力较强,致使含水量梯度较大,含水量较大时,土粒周围自由水较多,水分分布较均匀。     

弱膨胀土特性及路堤填筑控制标准的探讨

对弱膨胀土进行不同击实功和含水量条件下的击实实验、CBR试验和50kPa荷载下的膨胀量度难，查明其含水量、干密度和膨胀特性对CBR值的影响。研究结果表明：弱膨胀土的CBR值主要受控于含水量和干密度，采用超过最佳含水量约3.0％的填筑含水量进行压实，压实度大于95％，CBR值可达到6.0％以上。最后对弱膨胀土用于路堤填筑的控制标准进行了探讨。     

干湿循环对合肥地区膨胀土渗透特性的影响

合肥地区膨胀土在干湿循环下,土体裂隙不断发育,其渗透特性也随之变化,也常常会影响到膨胀土的蓄水能力。这种情况会加速雨水的汇流,对于城市排水管网的过流能力造成冲击。因此,通过模拟土体的干缩湿胀,测定其初期含水率,液限、塑限、变水头渗透系数等实验方法,并运用MATLAB处理裂隙图片,用裂隙度来表征在干湿循环下,膨胀土裂隙发育对膨胀土渗透性能的影响。     

Stabilization of Expansive Soil by Lime and Fly Ash

An experimental program was undertaken to sudy the individual and admixed efects of lime and fly ash on the getechnical charateristics of expansive soil .Lime and fly ash were added to the expansive soil at 4%-6% and 40%-50% by dry weight of soil respectively ,Testing specimens were detemined and examat 4%-65 and 40%-50％ by dry weight of soil ,respectively ,Testing specimens were detemined and examined in chemical composition .grain size distrbution ,consistency limits,compaction ,CBR,free suell and suell capacity ,The effect of lime and fly ash addition on reducing the swelling potenial of an expansive soil is presented.It is revealed that a change of expansive soil texture takes place when lime and fly ash are mixed with expanive soil .Plastic limit increases by mixing lime and liquid limit decreases by mixing fly ash ,which deceases plasticity index,As the amount of lime and fly ash is increased ,there are an apparent reduction in maximum dry density ,free swell and swelling capacity under 50 kPa pressure ,and a corresponding increase in the percethage of coarse particles,optimum moisture content and CBR value.Based on the results,it can be conculded that the expansive soil can be successfully stabilized by lime and fly ash.