安康地区膨胀土膨胀变形与计算模式

为探究膨胀土的膨胀变形规律及计算模式,以陕西安康地区的膨胀土为研究对象,通过室内试验,开展了不同干密度及不同初始含水率的无荷载膨胀率试验、同一干密度下的有荷载膨胀率以及膨胀力试验。并基于试验结果提出了同时考虑初始含水率、初始干重度和上覆荷载3种因素耦合情况下的膨胀率计算模式。试验结果表明：安康地区膨胀土的膨胀量随初始含水率增大、初始干密度的减小、上覆压力的增大而减小;膨胀土的无荷载膨胀率与时间关系曲线满足Logistic模型,且均可根据膨胀速率的不同分为3个阶段;膨胀力随着初始含水率的增大、干密度的减小而减小,且在低干密度下(干密度ρ_d<1.47 g/cm³）膨胀力变化的速率较小,膨胀力大小差异也较小;验证计算结果证明了所提出的考虑3种因素的膨胀率计算公式是正确的,可为预测安康地区膨胀土的膨胀变形及工程建设提供参考。     

李家坪隧道膨胀性围岩力学特性试验及塌方原因分析

为研究三淅高速公路李家坪隧道膨胀土软弱围岩性质,通过三轴强度试验和膨胀特性实验等室内试验研究了含水率、干密度对膨胀土三轴强度的影响。试验结果表明:含水率和干密度对膨胀土强度影响较大,对黏聚力的影响尤为显著,但在膨胀土的干密度较大时,干密度对内摩擦角的影响不明显。较小初始含水率的膨胀土吸水膨胀时将产生非常大的膨胀率和膨胀力,因此,工程上应对膨胀土区域采取防渗措施。此外,根据收敛约束法的理念推导了膨胀土围岩特征曲线,结果表明含水率的变化会使围岩压力发生很大变化。基于此,进一步分析了李家坪隧道塌方冒顶的原因,雨季施工造成膨胀土含水量增大,产生巨大的膨胀力,而支护体系薄弱,造成隧道冒顶塌方。     

四川盆地某边坡膨胀土的力学特性试验研究

为了研究四川盆地某高速公路边坡膨胀土的膨胀及力学特性,对相同条件下增湿程度不同的膨胀土膨胀特性进行了试验研究。结果表明:膨胀土的自然膨胀力和荷载条件下膨胀率都随着含水率的增大而逐渐增大并最终趋于稳定;同时,对不同增湿程度膨胀土进行了剪切试验,获得了强度参数(粘聚力、内摩擦角)与含水率关系曲线。应用此方法,监测膨胀土的含水率可以获得实时膨胀特性和强度参数,可以直接应用于实际工程中。     

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,选取南水北调中线工程南阳中膨胀土,对击实样进行了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初始含水率、压实度、上覆荷载与膨胀特性的规律关系.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的抑制膨胀土的膨胀;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,当荷载不大于25 kPa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,当荷载大于25 kPa时,则相反.     

初始状态对膨胀土膨胀特性影响的试验研究

含水量、干密度是影响膨胀土胀缩特性非常重要的指标。在南水北调中线总干渠的南阳段普遍遇到了膨胀土深挖路堑、渠道边坡稳定、地基处理等问题。为了解决该问题,给现场施工提供一定的理论依据与技术支持,文章通过控制膨胀土的含水量和干密度,进行了膨胀力、膨胀率等膨胀特性试验研究,分析了含水率和干密度对膨胀土膨胀特性的影响,对试验结果进行了比较与分析,得出了含水量和干密度对膨胀土的影响关系。     

膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

为了研究膨胀土增湿过程中膨胀规律, 取某高速铁路地基膨胀泥岩土样, 研究其无荷膨胀率随含水率增大过程中的变化规律。试验结果表明:膨胀土无荷膨胀率随含水率变化过程分为3个阶段, 分别为快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段和趋于稳定阶段, 得到3个变化节点含水率。然后使用蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率、液限这4个指标作为模型因子, 利用主成分分析法得到能够表征膨胀土膨胀能力强弱的膨胀特性Z值。分析3个变化节点含水率与膨胀特性Z值的关系, 得到3个含水率与Z值的函数关系式。在实际工程中, 可以测定土样的当前含水率和4个指标值, 由4个指标值得到膨胀特性Z值, 由变化节点含水率与Z值的函数关系计算得到3个变化节点含水率, 然后判断土体当前含水率与3个变化节点含水率的关系, 就能判断土体在当前含水率下膨胀能力的强弱, 这可对实际工程提供一定参考。     

KCl溶液对膨胀土膨胀特性影响试验研究

通过自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率试验对比分析了KCl溶液对合肥地区膨胀土膨胀特性的影响。试验结果表明:不同浓度的KCl溶液均可以降低土样的膨胀率;自由膨胀率试验中,浓度为7%的KCl溶液的抑制膨胀作用最强,溶液浓度提高至10%后,膨胀率又略有增大;无荷膨胀率试验中,KCl溶液改变了土样的膨胀时程特征,缩短了膨胀稳定的时间;有荷膨胀率试验中,初始含水率与上部荷载是影响膨胀率的重要因素,膨胀率随溶液浓度的增大而降低,有荷膨胀率与上部荷载的对数成线性关系。根据试验现象,分析了K~+抑制膨胀土膨胀的机理。     

风化砂改良膨胀土膨胀特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程及风化砂改良膨胀土路基施工项目,对膨胀土掺入不同比例的风化砂配制试件,进行自由膨胀率、无荷膨胀率、25 kPa和50 kPa有荷膨胀率以及膨胀力的试验研究,得到了不同掺砂比例下膨胀土的膨胀率和膨胀力指标。研究发现：掺砂对抑制膨胀土的膨胀是有效的,经过风化砂改良的膨胀土的自由膨胀率小于35%,达到了路基施工规范的要求。不同的掺砂量对改良膨胀土的膨胀指标有着显著的影响：当掺砂比例为10%时,自由膨胀率、膨胀力降低最为显著;当掺砂比例为40%~50%时,25 kPa有荷膨胀率的变化最为明显;掺砂比例为30%~40%,50 kPa有荷膨胀率变化的幅度最大;掺砂比例为40%时,荷载的增加对抑制膨胀性效果最明显;掺砂比例对无荷膨胀率影响很小,基本呈平缓线性变化。通过对掺砂效果的综合比较,掺砂10%能最快最经济抑制膨胀。     

启培抗疏力改良膨胀土的自由膨胀率试验研究

膨胀土是一种广范分布的,具有遇水膨胀、失水收缩的特殊性黏土,其特殊性质使其成为困扰工程建设的世界性技术难题。本文用启培抗疏力处理剂在试验室进行膨胀土的自由膨胀率试验研究,试验发现启培抗疏力可有效降低膨胀土的自由膨胀率,在加入2%、5%、15%时,可分别使低、中、高膨胀性膨胀土降到无膨胀性,表明启培抗疏力对于膨胀土的膨胀性抑制作用明显,可用于工程中膨胀土的抗膨胀处理。     

南阳压实膨胀土膨胀变形规律研究

以南水北调中线一期工程南阳陶岔-沙河南渠段中等膨胀土为研究对象,对压实膨胀土的膨胀变形进行了研究探讨,并对不同初始含水率、压实度和上部荷载的线胀率进行了拟合分析,得到压实膨胀土在有侧限约束条件下的有荷膨胀率与上部荷载之间呈半对数关系,在此基础上,提出了同时考虑压实度、含水率和上部荷载的拟合方程,并可用此方程对实际工程的膨胀变形量进行简单计算.结果表明:用一定厚度的非膨胀土填盖中等膨胀土渠坡,可以有效抑制渠坡的膨胀变形.     

引江济汉工程渠坡膨胀土分级评判量化模型及现场监测设计

介绍了正在开展的南水北调中线引江济汉工程膨胀土渠坡快速分级判定及现场监测试验工作。分析了基于未确知均值聚类理论根据多项分级指标综合判定单一土样膨胀潜势的方法,选取土样野外判别因子,根据单样品分级方法评价结果,反分析各因子分级敏感度及分级权重程度,建立膨胀土野外快速判定多因子权重专家打分系统。提出了对渠道断面整体膨胀潜势进行分级的厚度分层统计分析法。探讨了模拟不同工况下渠坡膨胀的含水量、基质吸力、土压力及侧向变形的现场监测及设计方案。     

水泥改性膨胀土防护边坡效果分析

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的性质,给工程带来极大的危害。为研究水泥改性膨胀土防护边坡效果,选取膨胀土及不同水泥掺量的改性膨胀土进行胀缩特性试验研究。研究结果表明南阳中膨胀土水泥改性的最佳水泥掺量为6%。将其作为防护加固材料换填南水北调中线渠道边坡的表层,并利用测斜管和变形管等仪器设备对其防护效果进行现场监测。监测结果表明:水泥改性膨胀土回填覆盖坡面表层可以解决膨胀土渠坡的浅层失稳问题。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性试验研究

南水北调工程中经常遇到膨胀岩,膨胀岩的膨胀性对膨胀岩开挖料的循环再利用以及膨胀岩地区换填土的施工都有很大的影响。针对这个问题,对南水北调中线膨胀岩进行了膨胀性试验研究。试验结果表明:存在一含水率拐点,当膨胀岩的初始含水率小于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线分为4个阶段:直线匀速膨胀阶段、直线快速膨胀阶段、减速膨胀阶段、膨胀缓慢稳定阶段。其中直线快速膨胀阶段其膨胀速度大于直线匀速膨胀阶段膨胀岩的膨胀速度。当膨胀岩的起始含水率大于拐点含水率时,其膨胀率随时间的关系曲线将没有直线匀速膨胀阶段,只有后面3个阶段。随着初始含水率的增加,膨胀岩的膨胀率逐渐减小。但是不同的膨胀岩试样初始含水率与膨胀率之间的关系曲线不同。随着上覆压力的增大,膨胀岩膨胀率逐渐减小。当超过某一压力时,岩样不但不会膨胀,反而会被压缩。这一试验结果,可为对膨胀岩地区的施工提供一定参考依据。     

土工格栅对膨胀岩吸湿变形规律的影响研究

采用室内物理模型试验对多种类型土工格栅与膨胀岩相互作用条件下的土体变形特性进行研究。研究表明,在吸湿条件下,膨胀岩产生明显的膨胀变形,土体产生张拉性裂缝而破坏。铺设土工格栅后,可以使膨胀岩的侧向变形明显减小,但对土体垂直沉降的影响不大。同时,格栅可以有效抑制裂缝的发生和发展,并改变了膨胀岩膨胀变形发展的模式和规律,更重要的是,土工格栅对土体吸湿后水分的运移过程也产生了明显的影响,表现为在一维入渗条件下,格栅加筋使得水分更难以向土体内入渗,浅层含水量开始变化以及稳定的时间都远远大于未加筋土,土体内含水量场的分布与未加筋土完全不同。     

盐渍土盐胀特性与水热状态变化特征试验研究

为了研究外界自然条件下的盐渍土盐胀特性与水热传递变化特征,进行了含盐量和干密度单向控制下的室内膨胀变形试验和为期一年的地基变形、地温和含水率综合监测现场试验。结果表明:盐渍土地基温度传递呈现正弦波式的周期性变化,自然环境温度对地基土体的有效影响深度为1.8 m,在0.8 m附近存在正负温度的过渡交界面;盐渍土地基水分迁移的基本动力来自于土层温度场的变化,距离地表0.6 m以上土体的含水率随温度变化的幅值最大;盐胀变形的主要分布区在地层1 m以上深度范围内,盐渍土盐胀变形主要受温度、分水、含盐量和干密度影响,盐胀变形快速发展的温度区间为10℃^-5℃,严寒期盐胀变形发展受毛细水的冻结影响而减缓,含盐量在2%以上的盐渍土对于温度变化的敏感性增强,盐胀增长趋势更为突出,盐渍土盐胀变形快速发展所需的降温幅值随干密度增大而减小。     

土工袋修复膨胀土边坡抗滑稳定分析与摩擦特性试验

通过引入单一安全系数,基于极限平衡法,推导土工袋修复体两种滑动模式的抗滑稳定性计算公式。通过土工袋摩擦试验,研究不同袋内材料、土工袋排列方式、竖向压重以及运行环境（水上或水下）等条件下的土工袋袋体层间和袋土之间的摩擦特性,试验结果表明：袋装膨胀土土工袋堆叠为交错排列的过程中形成的咬合作用和嵌固作用将土工袋袋体无缝排列的层间摩擦因数0.714提升至0.920;土工袋浸泡于水下进行摩擦试验,水的润滑作用会导致土工袋袋体层间以及土工袋袋土之间的摩擦因数从0.920降低至0.901。采用土工袋抗滑稳定公式与摩擦试验得出的摩擦因数,对南水北调中线工程中土工袋修复膨胀土边坡案例的两种滑动形式进行抗滑稳定性分析,得出土工袋修复体最小安全系数为1.25,论证了土工袋修复膨胀土边坡的效果。     

南水北调渠道工程焦作段弱膨胀土改良研究

针对南水北调中线焦作2段渠道弱膨胀土能否作为堤身填料这一问题,通过控制初始含水率、干密度对重塑弱膨胀土进行了室内试验研究,研究表明:随着干密度的增加,土体的抗剪强度增大,压缩性降低,膨胀性增强,随着初始含水量的提高,土的抗剪强度减小,压缩性增大,膨胀率减小。讨论了非膨胀土包盖和掺入非膨胀土改良、水泥改性弱膨胀土胀缩性可行性。