风化细砂改良膨胀土胀缩特性室内试验研究

针对目前膨胀土化学改良方法存在的缺陷,提出了一种采用风化细砂对膨胀土胀缩特性进行物理改良的方法．通过在膨胀土中掺入不同比例的风化细砂,并进行膨胀试验和收缩试验,研究不同掺砂比例对膨胀土的膨胀和收缩指标的影响．通过对不同比例掺砂膨胀土的胀缩特性数据分析发现,随着掺砂比例的增加,膨胀和收缩指标减小．当掺入风化细砂的比例达到10％时,对胀缩指标影响最显著,且胀缩总率为0．67％,自由膨胀率为31％,达到路基填料的标准．综合经济性和实用性考虑,最佳掺风化砂比例为10％．     

风化砂不同掺入率对膨胀土特性影响的研究

针对目前膨胀土改良措施中存在的问题,提出了一种新的改良方法——在膨胀土中掺入风化砂,对膨胀土实施物理改良。对风化砂不同掺入率的膨胀土进行颗分试验,液、塑限试验,活性指数试验,相对密度试验。试验表明:随着掺砂比例的增大,活性指数急剧下降,液性指数发生了降低;对风化砂不同掺入率改良膨胀土进行的自由膨胀率、有荷膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力试验表明,随着掺砂比例的增加,膨胀土的膨胀性得到显著的抑制;最后对掺砂膨胀土进行了直剪试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验和回弹模量试验,探讨不同掺砂率对强度指标的影响及其变化规律。试验研究结果表明,掺砂能较好地改良膨胀土的基本工程性质指标,有效抑制膨胀土的膨胀特性,改善膨胀土的力学强度性能,掺砂后膨胀土的各项指标均可达到路基填料的要求。     

初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响

为研究初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响,选取湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程中的膨胀土,对其进行了不同风化砂掺量、不同初始含水率状态下的无荷膨胀率试验,分析了风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无荷膨胀率、膨胀时程以及最终吸水量的影响。结果表明,掺风化砂对于抑制膨胀土的无荷膨胀率效果较好,且初始含水率越低,无荷膨胀率对风化砂的掺量越敏感;在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率随着初始含水率的增大而逐渐减小,当初始含水率超过最佳含水率而继续增加时,无荷膨胀率的降幅不明显;在同一风化砂掺量下,初始含水率越低,急速膨胀阶段的膨胀速度越快,膨胀稳定时的膨胀量越大;在同一初始含水率下,风化砂掺量越大,急速膨胀阶段的膨胀速度也越快,而膨胀稳定时的膨胀量越小;土样膨胀稳定时的终止吸水量与初始含水率密切相关,在同一风化砂掺量下,终止吸水量与初始含水率呈指数函数关系。     

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.     

不同垂直荷载与剪切速率条件下水泥稳定风化砂直剪试验研究

以湖北宜昌三峡库区风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同量的水泥,然后改变剪切速率、改变上覆垂直荷载,进行室内直接剪切试验,研究了剪切速率、垂直荷载对不同掺量水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响。试验结果表明:剪切速率、垂直荷载对水泥稳定风化砂抗剪强度指标有明显影响。在相同的剪切速率和垂直荷载下,水泥稳定风化砂的黏聚力会随着水泥掺量的增加显著提高,但内摩擦角会先增大再减小;在相同的水泥掺量下,增大剪切速率和垂直荷载均会显著增大水泥稳定风化砂的黏聚力而减小其内摩擦角。剪切速率较大时,试样在剪切破坏过程中不仅要克服颗粒间的滑移,还要克服颗粒的旋转、滚动与换位阻力,使黏聚力增大。较大的垂直荷载会使试样产生较大的压缩固结,粒间的孔隙减少,孔隙间的水应力和垂向附加应力增大,砂颗粒间的相互作用力加强,抗剪强度提高。     

掺砂率及初始干密度对改良膨胀土无荷膨胀率影响研究

本文通过室内无荷膨胀率试验,对宜昌市某一级公路改建工程项目路段的膨胀土进行了研究。重点分析了无荷膨胀率与时间、掺砂比例、初始干密度之间的关系,试验研究表明:无荷膨胀变形主要分为快速膨胀、减速膨胀和最终稳定3个阶段;在初始干密度一定时,风化砂改性土的无荷膨胀率会随着掺砂比例的增大先迅速降低然后缓慢降低,风化砂改性土的无荷膨胀率对较大的掺砂量不敏感;在相同的掺砂比例下,风化砂改性土的无荷膨胀率随着初始干密度的增大会迅速增大,它们之间有很好的线性相关性,膨胀土在进行路基填筑时,控制初始干密度有助于减小其膨胀变形,保证路基填土的稳定性。     

初始干密度对风化砂改良膨胀土有荷膨胀试验研究

本文以宜昌某一级公路改建项目路段的膨胀土为研究对象,利用普通杠杆式固结仪,通过对上覆荷载分别为25kPa和50kPa下不同初始干密度对风化砂改良膨胀土膨胀变形的系统研究,得出了不同初始干密度和掺砂比例对有荷膨胀量的影响结果。研究表明:在上覆荷载和掺砂比例一定时,改良膨胀土的有荷膨胀量随着初始干密度的增加迅速增大;在上覆荷载和初始干密度一定时,改良膨胀土的有荷膨胀量随着掺砂比例的增加先增大后减小,总体上显著增大;同时,上覆荷载为25kPa时的膨胀量与初始干密度成很好的对数关系,在路基的填筑过程中,增大上覆荷载和控制好压实度可以有效抑制膨胀土的膨胀变形。     

初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0 g/cm³,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。     

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10%,20%,30%,40%,50%比例掺入膨胀土中,分别进行0~5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定。综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30%时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全。     

干湿循环对风化砂改良膨胀土回弹模量影响研究

以湖北宜昌弱膨胀土为研究对象,通过掺砂改良后的室内回弹模量试验,研究了改良膨胀土的回弹模量与干湿循环次数、风化砂掺量之间的关系.结果表明:①在相同的风化砂掺量下,改良膨胀土的回弹模量随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,回弹模量的衰减幅度在第1次干湿循环时达到最大,之后逐渐减小,当干湿循环进行至4～5次时,回弹模量基本趋于稳定,回弹模量与干湿循环次数可以用指数函数关系进行拟合,且相关性较好;②在经历相同的干湿循环后,随着风化砂掺量的增加,回弹模量衰减幅度以及土体微裂缝的数量逐渐减小;③通过综合考虑干湿循环次数以及风化砂掺量的耦合影响,建立了干湿循环作用下掺砂改良膨胀土回弹模量的三维非线性预估模型,该预估模型参数较少,形式简单,准确性较高,具有一定的推广价值.