膨胀土干湿循环强度特性的试验研究

通过室内试验，模拟了土体季节性的干缩湿胀，利用常规剪切试验，测定南阳膨胀土击实土样经过干湿循环后饱和样的抗剪强度，从而探讨干湿循环效应对于膨胀土强度的影响，具有重要的理论意义和工程意义。     

干湿循环作用下击实膨胀土胀缩变形模拟

击实膨胀土在干湿循环作用下产生的胀缩体变可以分解为一个随含水率或吸力改变而同步变化的可逆性分量和一个主要产生于干湿循环过程初期的不可逆性分量。可逆性干湿体变来源于组成土骨架的黏土微观结构变形的可逆性,主要由当前吸力或含水率的变化确定。不可逆性干湿体变分量与干湿循环引起的土的宏观结构的不可逆变化有关,其大小依赖于当前状态与平衡状态的宏观结构的差异。分别给出了可逆性和不可逆性干湿体变分量的数学描述,结合低塑性非饱和土的BBM模型,提出了一个适用于击实膨胀土的实用本构模型。该模型的参数数量少且易于确定。通过对试验结果的模拟,表明本模型比经典的膨胀土BExM模型的模拟效果更好,更易于实用。     

有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律

为获取符合工程实际的设计参数,对宁明原状膨胀土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到其胀缩变形和强度的变化规律。结果表明膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆。在一定荷载变化范围内,经历相同的干湿循环次数,荷载越大膨胀土的绝对和相对胀缩率越小;土的抗剪强度随上覆压力的增大而增大,且在同一级荷载下随着干湿循环次数的增多而衰减,但随着荷载增大其衰减率变小。荷载对干湿循环过程中膨胀土的胀缩幅度及强度衰减具有明显抑制作用。     

干湿循环过程中膨胀土的胀缩变形特征

为了了解干湿循环过程中膨胀土的胀缩变形特征,分别开展了两组干湿循环试验。在控制吸力干湿循环试验中,吸力控制范围为 0.4 ～ 262 MPa ,采用了两种吸力控制方法,分别为渗析法（吸力＜ 4 MPa ）和蒸汽平衡法（吸力＞ 4 MPa ）,当每一级吸力达到平衡时,测量试样对应的含水率和体积;在常规干湿循环试验中, 采取了两种干缩路径,分别为全干燥和部分干燥,并测量试样在每次干湿循环过程中的轴向变形及循环结束后的含水率。结果表明： 在脱湿和吸湿过程中,试样孔隙比随吸力变化可分 3 个典型阶段：大幅变化阶段（ 0.4 ～ 9 MPa ）、过渡阶段（ 9 ～ 82 MPa ）和平缓阶段（ 82 ～ 262 MPa ）; 当吸力大于 113 MPa 时,试样的胀缩变形基本可逆,而当吸力小于 113 MPa 时,试样的胀缩变形 表现出明显的不可逆性,且不可逆程度随吸力的减小而增加。试样在常规干湿循环过程中的胀缩变形随循环次数的增加逐渐趋于稳定;胀缩特征受干缩路径的影响非常明显,全干缩路径中测得的膨胀率高于部分干缩路径,膨胀速率随干湿循环次数的增加而增加;试样在干湿循环过程中的膨胀率大小在一定程度上取决于吸湿能力。     

黑龙江省北部某渠道工程膨胀土胀缩特性的试验研究

为了研究膨胀土的胀缩特性对引水渠工程的影响,对取自黑龙江省北部某渠道工程沿线10个钻孔中20个不同深度的膨胀土土样进行了膨胀率及收缩特性试验研究。结果表明,土样的膨胀率、体缩率随着取样深度的增加基本呈减小的趋势;对击实膨胀土,其含水率愈大,膨胀量愈小;膨胀率与干密度呈正相关关系;含水率对膨胀率的影响比干密度对膨胀率的影响相对较明显。     

掺石灰改良膨胀土的室内试验研究

针对膨胀土路基的改良问题,进行了一系列室内土工试验,对石灰以及石灰改良后膨胀土的基本物理性质、胀缩特性、击实特性、力学特性等进行了室内对比试验分析,结果表明,石灰改良膨胀土试样的强度主要取决于试样的含水率、掺灰率.     

麻竹高速宜保段膨胀土掺灰改性研究

对麻竹高速公路宜城至保康段膨胀土进行了掺生石灰试验研究,通过重型击实试验、承载比试验及胀缩膨胀性试验,研究了不同掺灰比时改良土最大干密度、最佳含水量、承载比、膨胀量、胀缩总率等物理力学参数的变化,从而确定了该地区膨胀土改良的最佳掺灰比。     

膨胀土的强度和变形特性研究

0　前　　言膨胀土是以蒙脱石或蒙脱石-伊利石为主要矿物成分的高塑性黏土,黏粒含量高,自由膨胀率大于等于4 0 % ;主要由蒙脱石、伊利石类强亲水矿物组成;土体含水量增加,其体积发生膨胀并产生膨胀力,土体失水时,其体积收缩并形成收缩裂缝;土体胀缩变形可随环境湿热变化往复发生,导致其强度衰减;属于液限高于4 0 %的高液限黏土。多年来,由于人们对膨胀土上述特性特别是干湿循环导致强度衰减[8] 的认识不足或处理不当,导致了大量以膨胀土作为基础的构筑物或由膨胀土组成的构筑物发生破坏,损失巨大[1] 。为此,国内外许多科研工作者基于Mohr Coulomb准则对膨胀土的强度特性进行研究,取得了许多重要成     

非饱和重塑膨胀土各向等压加载试验研究

为分析裂隙和胀缩对非饱和膨胀土屈服和水量变化特性的影响,首先对重塑膨胀土试样进行常温条件的干湿循环,使其形成不同程度的裂隙和孔洞;其次以多功能土工三轴仪为研究工具,对已产生结构损伤的重塑土试样进行控制吸力为常数、净平均应力增大的各向等压加载试验。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,膨胀土试样裂隙和孔洞发育愈加明显,排水能力相应提高;同一吸力条件下,屈服应力随着干湿循环次数的增大而减小;同一干湿循环次数条件下,试样所受吸力越大,屈服应力则相应增大;干湿循环次数增多时,膨胀土的压缩指数在发生屈服前后呈现不同规律,前者一直增大,而后者可看作一常数。     

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土试验研究

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土（简称灰土）试验研究包括室内和现场试验研究。室内试验研究包括：天然膨胀土与击实膨胀土的基本物理特性和胀缩特性试验、灰土击实试验以及膨胀土掺石灰改性试验等。室内试验结果表明：击实膨胀土比天然膨胀土的膨胀潜势更大；在道面下一定范围内，填料不能采用膨胀土，而必须用灰土；石灰能有效地对场区内的膨胀土进行改性，最优石灰掺合比为6％～8％：不同灰土层的最大干密度与最佳含水量差异较大，现场施工填料不能混填。现场试验包括：碾压试验、压实灰土基本物理特性和胀缩特性试验、浸水载荷试验、测定路基回弹模量和回弹弯沉试验等。现场试验结果表明：在有效控制灰土的石灰掺量和含水量情况下，采用激振力为450kN的碾压机对松铺厚度为50和30cm的灰土进行碾压，分别需碾压8和6遍，路基压路度才能达到95％，表面沉降才趋于稳定；现场压实灰土的膨胀潜势很低，仍有明显失水收缩特性，在施工时应注意采取保水措施；压实灰土具有较高承载能力、强度特性和吸水稳定性。     

非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究

膨胀土是一种特殊的非饱和土，经典的土力学理论在膨胀土问题中己显得无能为力。因此，用非饱和土力学理论来研究膨胀土问题在理论和实际两方面都具有重大意义。在非饱和土抗剪强度理论中，吸力的量测在工程实际中仍没有一种简单易行的方法。基于这种实际情况，试图通过其他间接的途径来代替吸力的量测，以确定非饱和土的吸附强度。对于膨胀土这种典型的非饱和土，膨胀力是其很重要的性质之一，它的大小受含水量的影响很大；另一方面，膨胀土的抗剪强度也随含水量的变化而不断地变化。进行了大量的膨胀力试验和抗剪强度试验，以确定膨胀土的膨胀力与吸附强度是否有一定的关系。通过对黑山土和梅山土的重塑试样试验得到的试验数据分析发现：膨胀力和含水量之间存在良好指数关系；粘聚力的对数和内摩擦角均随含水量的增大线性减小；非饱和膨胀土的吸附强度与膨胀力之间存在较好的线性关系，并在此基础上优化了非饱和膨胀土抗剪强度公式。     

引江济淮工程膨胀土水泥改性剂量研究

膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性,掺加一定量水泥对其进行改性是处理膨胀土的主要方法之一。选取引江济淮工程弱膨胀土,通过对素膨胀土和改性土的自由膨胀率、界限含水率及无侧限抗压强度的试验分析,揭示了水泥掺量和养护日期对引江济淮工程弱膨胀土的物理力学性质的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的自由膨胀率、液限、塑性指数均降低,无侧限抗压强度增加;(2)随养护日期的增加,自由膨胀率、液限、塑性指数减小,无侧限抗压强度增大;(3)基于本研究试验结果,同时综合考虑工程实际,建议引江济淮工程弱膨胀土水泥改性剂量为4%。     

裂土挡土墙模型试验缓冲层设置的研究

本文通过挡土墙模型试验，测试到缓冲层的设置可降低裂土夯填造成对挡土墙过大的侧压力及裂土遇水膨胀造成对挡土墙的膨胀土压力。提出了设置缓冲层的合理厚度和配置。     

基于电阻率法的膨胀土吸水膨胀过程中结构变化定量研究

针对非饱和黏性土结构定量研究中存在的困难以及现有的土的结构性研究方法所存在的不足,引入能同步反映土的微结构变化的电阻率方法,探讨土的电阻率方法在黏性土微结构定量研究中的应用。通过膨胀土击实样的无荷膨胀试验,同步测定土样的竖向电阻率与横向电阻率,计算出土的电阻率结构性参数指标,包括土的竖向与横向结构因子、平均结构因子、各向异性系数与平均形状因子的大小,通过研究土样吸水膨胀过程中的土的电阻率结构性参数指标的变化规律,建立描述膨胀土微结构变化的电阻率评价方法。试验结果表明,土的电阻率方法具有连续、快捷与测试方便等优点,其结构性参数指标可有效用于土的微结构变化定量研究。     

A laboratory-scale experimental investigation on the performance of lime columns in expansive Ankara (Turkey) Clay

Swelling of expansive soils and associated movements of foundations cause serious problems to many structures. With the existing expansive clays in Ankara, capital city of Turkey, some light buildings, road pavements and buried pipelines have shown some damage. To avoid such damage, prior to construction expansive clays may be stabilized. There has been little work concerning the stabilization of Ankara Clay and this was concentrated on the lime mixture technique. The main objective of this study was to investigate the performance of the lime column technique on laboratory-scaled models to improve the physical, swelling, strength and consolidation characteristics of this clay. The characteristics of the treated samples were determined in terms of distance to the column and curing period. In general, the results suggested that the most effective zone for the lime migration developed at a distance approximately twice the column diameter and a curing period of 28 days generally seemed to be sufficient. Application of the technique provided a gain in strength between 40 and 80% and resulted in an increase in pre-consolidation pressure and a decrease in the compressibility characteristics of the treated soils, depending on the distance to the lime column. Construction of the column caused a drastic reduction in swell pressure, between 40 and 75%. Electronic Publication     

Impact of cyclic wetting–drying on swelling behavior of lime-stabilized soil

In this study, the impact of cyclic wetting and drying on swelling behavior of lime-stabilized clayey soils has been investigated. Swelling potential and swelling pressure tests have been carried out on soil mixtures with various amounts of kaolinite–bentonite clays, and on a high plasticity clayey soil sample. The tests have been repeated after the addition of lime to the lime-treated samples in different preparation. In each cycle the tested samples were allowed air dry to their initial water content thus shrinking to their initial height, which is called ‘partial shrinkage’ method. The results showed that the initial beneficiary effect of lime stabilization was lost after the first cycle and the swelling potential increased at the subsequent cycles. On the other hand, the swelling potential and the swelling pressure of the untreated soil samples started decreasing after the first cycle and they reached equilibrium after the fourth cycle.     

荆门膨胀土的水稳定性及其力学效应

本文针对湖北襄荆高速公路膨胀土,在室内开展了原状土在脱湿吸湿过程的无侧限抗压强度演化特征与击实土的胀缩性状及力学效应试验研究,发现原状膨胀土的工程性状同时受含水率与裂隙性的耦合影响,耦合程度随裂隙发育程度和膨胀潜势等级而各异;膨胀土的CBR值随其含水率的变化规律类似于击实曲线,但CBR峰值含水率大于最佳含水率,并非压实度最大时CBR值也最大,CBR值取决于击实膨胀土浸水膨胀后的含水率与干密度以及结构所处状态;膨胀土路堤填筑除考虑压实度与CBR值要求外,尚需考虑胀缩总率的影响,为深入认识膨胀土的工程特性提供了帮助。     

三峡库区膨胀土的发现和研究

在三峡库区地质调查中 ,遇到了一种工程性质不良、易于导致滑坡等地质灾害的粘土 ,通过对物质组成、水理和物化性质的测试 ,按粘土膨胀势判别的国家标准 ,它们为弱膨胀性粘土 ,而按国外流行的WilliamsandDonaldson( 1980 )粘土膨胀势判别法 ,它们介于mediumexpansion与highexpansion势粘土之间。通过采用XRD技术对粘土矿物定量测试 ,表明主要膨胀性粘土矿物为中等混层比的I/S混层矿物。综合野外调查和室内测试结果 ,研究了它们的成因、分布和成灾机理 ,提出了治理措施。三峡库区膨胀土的发现和研究对我国膨胀土形成发展规律的认识和对三峡库区移民迁建工程规划以及地基边坡处理有重要的理论和实际意义。     

The effect of different types of water on the swelling behaviour of expansive clays

In the design of foundations of structures, especially light buildings, on clayey soils, the main soil behaviours to be considered are swelling properties and surface heave. Therefore, determination of swelling properties by means of swell percent and maximum swell pressure as well as estimation of the surface is very important in the investigation of such soils and light structures on them. In order to obtain the swelling parameters of clayey soils, experimental laboratory tests were carried out and standardised. Distilled water is generally used during these experimental tests; however, the soil in situ interacts with different types of water having different water chemistries. Therefore, the swelling behaviour of expansive soils tested with distilled water would naturally be different from the behaviour of expansive soils tested with different water types and chemistries. For this reason, it was anticipated that determination of the realistic swell behaviour in laboratory experiments requires the use of the same water as in the in situ condition. In this article, the effect of the water type and chemistry on the swelling behaviour of the clays was investigated by testing the clay samples with eight different types of water collected from the sea, river, lake and different rock formations. The main result of this research was that the anticipated clay swell percentages and pressures for different types of water were lower than for the distilled water routinely used in testing.     

非饱和膨胀土的三轴试验研究

用改装可测吸力的三轴仪，研究了宁夏膨胀上的变形性质和强度特性。试验结果表明，含水量（吸力）决定了上样的变形行为，并影响了土样的强度；随着含水量增加，土样的塑性应变量增加，强度减小。文中还研究了随吸力的变化规律及非地和上强度理论中的状态变量的选取方法。