冻融循环下风化砂改良膨胀土有荷膨胀率试验及模型预估

为研究风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率与风化砂掺量、冻融循环次数之间的关系,通过向膨胀土中分别掺入0、10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,经过0,1,3,6,9,12次冻融循环后,利用杠杆式固结仪进行25,50 k Pa下有荷膨胀率测试。试验结果表明:在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率随冻融循环次数的增大而减小,但变化的幅度各不相同;在同一冻融循环次数下,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率随掺砂比例的增大呈先增大后减小的变化趋势,且均在掺砂比例为10%时,有荷膨胀率达到最大。在同一掺砂比例下,当上覆荷载为25 k Pa时,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率与冻融循环次数之间呈对数函数衰减,当上覆荷载为50 k Pa时,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率与冻融循环次数之间呈线性下降关系。     

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。     

碎石改良膨胀土膨胀特性实验研究

掺碎石改良膨胀土在实际工程中已有应用,但常规固结仪尺寸有限,少有定量的研究。本文采用自制大型固结仪对碎石改良膨胀土进行实验研究,研究不同初始含水率和不同碎石掺量下,膨胀土的无荷膨胀率和膨胀力的变化。实验结果表明:初始含水率与碎石掺量都对改良膨胀土的效果有明显影响;碎石掺量一定的情况下,最优含水率时改良膨胀土的膨胀力、无荷膨胀率最小;初始含水率一定的情况下,随掺入碎石量的增加,膨胀力、无荷膨胀率逐渐减小,当碎石掺量超过25%时,膨胀力与膨胀率下降趋势减弱。中等强度膨胀土建议在最优含水率条件下掺碎石25%以达到较好优改良效果。     

低黏土矿物含量泥岩浸水膨胀变形的试验研究

针对兰新二线地基中低黏土矿物泥岩分别进行了现场原位和室内原状及重塑样的浸水-加荷膨胀变形试验,得到了现场0.7 m浸水深度下上覆荷载与膨胀变形的关系以及室内不同上覆荷载下泥岩原状和重塑试样的膨胀变形特性。试验及分析结果表明:此处地基泥岩虽无蒙脱石,但具膨胀性;在不同上覆荷载(9.75,38.99,58.49,77.99 k Pa)下的现场原位泥岩浸水试验过程中,泥岩地基的膨胀变形表现出二次曲线特性;上覆荷载为9.75 k Pa时,地基膨胀变形量最大为40.94 mm。在不同上覆荷载情况下的室内泥岩浸水试验中,室内原状土样膨胀变形规律也近似为二次曲线;在无上覆荷载情况下,原状土样最大膨胀变形值为1.98 mm。由于土样内部结构受到扰动,重塑土变形特性与原状土差异很大;在无上覆荷载情况下,重塑土随着干密度增大,膨胀变形增大;随着含水率减小,膨胀变形增大;在无上覆荷载时,含水率为8%、干密度为1.7 g/cm3时的最大膨胀变形值最大,为1.37 mm;在一定荷载情况下,重塑土直接表现出压缩固结的变形特性。     

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。     

原状与重塑膨胀土增湿变形特性研究

通过对原状膨胀土和重塑膨胀土进行无荷载和有荷载膨胀试验,研究了膨胀土的增湿变形特性与土体结构性的相关关系。试验结果表明,在初始干密度和初始含水量相同的情况下,重塑膨胀土的增湿变形量明显大于原状膨胀土,但两者的的增湿变形量均随初始含水量增大而减小。     

水泥+粉煤灰改良膨胀土路基动态力学特性试验研究

采用室内试验方法,在水泥+粉煤灰改良膨胀土基础上,掺入不同量的玄武岩纤维或天然砂对其进行进一步的改良,重点研究改良膨胀土在冲击荷载作用下的动态力学特性。研究结果表明:冲击荷载作用下,改良膨胀土应力—应变曲线分为弹性变形、塑性屈服硬化以及破坏变形三个阶段;当玄武岩纤维掺量为0.6%或者天然砂掺量为8%时,改良膨胀土的动态力学性能最佳;掺入玄武岩纤维的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而呈线性减小,掺入天然砂的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而逐渐增大;玄武岩纤维对水泥+粉煤灰膨胀土路基动态特性的改良效果要略优于天然砂的改良效果。     

考虑压力和密度影响的膨胀土增湿变形研究

基于考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响,研究了膨胀土竖向增湿变形问题,得到了膨胀土膨胀变形的规律,揭示出相同初始含水量时,初始干密度越大膨胀率越大;相同初始干密度时,初始含水量越大膨胀率越小;其他条件相同时上覆压力越大膨胀率越小。文章还总结出考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响的膨胀率回归方程,提出用有限的试验数据得到任意组合条件的膨胀率计算方法。由此可进一步求得膨胀土地基的膨胀变形量,为工程计算提供可靠的理论依据。     

铁尾矿砂改良膨胀土基本工程性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对尾矿砂改良土的基本物理性质指标、膨胀性指标、强度指标以及微观结构进行了研究。试验结果表明,随着掺砂率的增大,试验土样的界限含水率及塑性指数都减小;自由膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力等膨胀特性指标随掺砂率的增大均降低。无侧限抗压强度和黏聚力随着掺砂率的增加先增大后减小,在掺砂率为30%时达到最大;内摩擦角随着掺砂率增大而增大。通过观察SEM试验结果,发现在掺砂率为30%时,改良土结构处于最稳定状态,说明掺铁尾矿砂改良膨胀土具有显著效果,为膨胀土改良提供了一种新方法。综合考虑各项指标,认为铁尾矿砂改良膨胀土的最佳掺入比应为30%。     

客运专线无碴轨道泥岩地基原位浸水膨胀变形试验

 在兰新铁路第二双线一处典型泥岩地基工点处,采用开挖不同深度浸水孔并施加上部荷载方法,进行3个试验基坑的泥岩地基原位浸水膨胀变形试验,分别研究在9.75,21.44,38.99,58.48,65.31,77.99 kPa六种上覆荷载情况下,以及0.7,1.1,1.5 m三种浸水深度情况下,泥岩地基的膨胀变形特性。结果表明：泥岩浸水膨胀变形表现为短暂软化沉降、膨胀骤增、膨胀减缓、膨胀平衡稳定4个阶段;得出不同浸水深度与膨胀变形值为非线性关系;在浸水孔深度1.5 m,上部荷载9.75 kPa时,地基最大膨胀量约41 mm;在上覆荷载值一定的情况下,浸水后地基泥岩含水率会达到最大限值,约14%,且浸水量不会随着外界水分补给而增大;当泥岩内部含水率在限值范围内增大时,会储存有膨胀能,在上覆荷载减小或浸水深度增大的情况下,泥岩地基以稍滞后的膨胀变形体现出其膨胀能;拟合得出泥岩地基膨胀量与上覆荷载的非线性关系曲线及关系式;总结泥岩加荷–浸水膨胀以塑性变形为主,卸载情况下泥岩的回弹量值占总变形量的6.39%～7.00%。     

重金属污染膨胀土膨胀变形试验研究

通过不同初始含水率、初始干密度和不同重金属离子(Pb2+、Zn2+、Cu2+)含量的无荷载膨胀变形试验,研究南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率、初始干密度以及重金属离子含量的关系。研究结果表明,膨胀土无荷载膨胀率随初始含水率的增加而减小,随初始干密度的增加而增大,回归分析发现,无荷载膨胀率与初始含水率和初始干密度成线性关系;重金属污染膨胀土中Pb2+、Zn2+、Cu2+含量存在界限值,当重金属离子含量小于界限值时重金属污染膨胀土无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而增大,当重金属离子含量大于界限值时无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而减小,但污染膨胀土无荷载膨胀率始终大于未污染膨胀土。     

红河蒙自改良中膨胀土的路用特性试验研究

文中以红河蒙自市某工程膨胀土为研究对象,对其进行了素土,石灰、粉煤灰以及水泥改良膨胀土的路用特性试验研究。结果表明,石灰、粉煤灰、水泥三种改良膨胀土的最大干密度均随着掺量的增加而逐渐减小,石灰和水泥改良的膨胀土最佳含水率随着掺量增加而增大,粉煤灰改良的膨胀土最佳含水率则随着掺量增加而减小。三种改良膨胀土的膨胀量均随掺入比的增大而减小,CBR值则与之相反。从改良后减小的膨胀量来看,改良效果由好到差依次是粉煤灰、石灰、水泥;从提高CBR值上看,水泥效果更好,其次是石灰,粉煤灰效果最差。     

压实膨胀土膨胀特性的试验研究

研究南水北调东线江苏段沿线压实膨胀土的膨胀变形特性,得到了压实膨胀土的无荷膨胀率与初始含水率之间呈线性关系以及压实膨胀土发生膨胀变形的上限含水率,得到压实膨胀土的有荷膨胀率与上覆荷载之间呈半对数关系。在实际工程中,根据实际含水率与上覆荷载,可预测土体可能发生的膨胀变形量。     

膨胀土膨胀力的改进测定及其规律研究

通过改进的测试手段,对膨胀土膨胀力与初始含水量、初始干密度和竖向压力的相关关系及其对各因素的敏感性进行研究。结果表明,在800kPa范围内,膨胀土的膨胀力随初始干密度的增大而增加,随初始含水量和竖向压力的增大而减小;膨胀力与初始干密度和初始含水量几近呈线性关系,而与竖向压力呈半对数线性关系;影响膨胀力发挥的最大因素是干密度,其次为含水量,最后为竖向压力。     

膨胀土变形特性的影响因素分析

为了更好地预防和减少因膨胀土在实际工程中所引发的危害,总结了膨胀土变形特性的研究现状,归纳分析了初始含水率、干密度和上覆荷载对于膨胀率和膨胀力的变化规律影响,并分析了初始含水率、干密度和上覆荷载间的相互耦合作用对膨胀率的影响,以及初始含水率和干密度两者的耦合作用对于膨胀力的影响。强调了对膨胀土变形特性的重要性,并指明了今后膨胀土的研究方向。     

砂石粒径对改良膨胀土的影响研究

为研究砂石改良膨胀土工程特性随砂石粒径的变化规律,通过直剪试验、收缩试验、膨胀力试验、无荷膨胀率试验,分析了膨胀土抗剪强度、胀缩特性与砂石掺量、砂石粒径的关系。试验结果表明:随着砂石掺量增加,膨胀土的抗剪强度有所提高,内摩擦角增大,黏聚力先增大后减小,膨胀土的胀缩特性逐渐改善,相同掺量下,掺砂石的粒径越大,膨胀土的黏聚力和内摩擦角越大,胀缩特性改善效果越明显,掺入砂石粒径越大,胀缩特性得到改善并趋于稳定的砂石掺量越小,最优砂石掺量逐渐减小。建议不同粒径砂石改良膨胀土的最优掺量分别为:风化细砂40%,风化中砂30%,碎石25%。掺大粒径的砂石改良膨胀土更加经济有效。     

重塑膨胀岩土微变形条件下膨胀力试验研究

 通过对南宁膨胀性泥岩重塑土样进行变形量分别为0,0.2,0.5和1 mm的微变形膨胀力试验,分析膨胀力的主要影响因素,建立膨胀力与干密度、初始含水率双因素之间关系,研究微变形条件下膨胀力变化机制。结果表明：(1) 零变形时,膨胀力随干密度增大呈指数形式增大,并与初始含水率呈幂函数关系。(2) 微变形时,膨胀力随变形增大而衰减明显,在干密度大、初始含水率低时衰减幅度较大,反之较小;在干密度及初始含水率一定时,微变形膨胀力随着变形率增大而呈指数衰减。(3) 微变形与零变形膨胀力之比随变形率增大而呈指数减小,当变形率为1%,2.5%和5%时,微变形膨胀力与对应零变形膨胀力之比分别为75%,55%和35%。     

原状泥岩膨胀变形试验及计算模型研究

高铁无砟轨道对路基上拱要求极为严格,泥岩地基遇水后将导致路基上拱,进而影响到高速铁路行车的安全性。以兰新高铁一典型路基上拱地段地基泥岩为研究对象,开展了2 cm、4 cm和6 cm共3种不同高度,10 kPa、20 kPa、30 kPa、40 kPa和50 kPa共5种上覆荷载,以及5.5%、7.5%、9.5%、11.5%和13.5%共5种含水率下的膨胀变形试验。试验结果表明:原状泥岩膨胀量随吸水率增大而增大;上覆荷载对膨胀量起抑制作用,当荷载较小时,抑制作用较弱,荷载较大时抑制作用较强;原状泥岩高度越大,膨胀量越大,且膨胀量与高度不成比例增加;建立了综合考虑泥岩上覆荷载、含水率和高度耦合作用下膨胀量计算模型,模型计算结果与实测数据吻合较好,具有一定推广性。     

蒙自重塑膨胀土膨胀变形特性与施工控制研究

利用普通固结仪,进行了蒙自重塑膨胀土浸水、浸盐、浸酸的膨胀变形试验,系统研究了不同初始状态下膨胀土膨胀变形特性。利用Does Response模型较好地模拟了膨胀土浸水膨胀时程规律。通过膨胀土变形三元回归分析,得出了蒙自膨胀土膨胀变形与上覆压力、初始含水率、初始干密度的定量关系。膨胀土浸盐、浸酸膨胀变形规律与浸水时相似,但由于盐溶液的渗透压力,使得浸盐膨胀变形率降低;酸溶液浓度越高,其膨胀变形率越大,稳定时间越长。膨胀土膨胀变形规律的研究,为工程设计、施工与边坡稳定性评价提供了重要指标。     

重塑膨胀土膨胀特性变化规律的试验研究

对南水北调中线南阳中膨胀土重塑样进行了不同初始含水率和干密度下的膨胀力试验和有荷条件下的膨胀率试验,研究了南阳中膨胀土极限膨胀力与初始含水率和干密度、膨胀率与上覆压力之间的规律关系,并建立了能够系统考虑初始含水率和干密度耦合变化的膨胀力与允许膨胀变形关系的计算公式,对科学认识膨胀土性质、优化相关设计具有重要的理论和实践价值。