弱膨胀土在浸水膨胀过程中的微观结构变化特征

为探究膨胀约束条件对膨胀土水化稳定后微观结构的影响,对河南一处膨胀土开展了不同荷载下室内一维膨胀变形试验,并采用真空冷冻干燥法对初始和膨胀稳定后的土样脱湿,然后进行扫描电镜试验和压汞试验,测定土样微观结构类型和孔隙分布的情况。扫描电镜试验结果表明:重塑膨胀土呈紊流结构,颗粒排布没有明显的方向性;在允许体积膨胀的条件下,颗粒中的伊蒙混层羽翼状边缘被充分水化,边缘更为光滑,粒间连接也变弱,土体从紊流结构逐渐过渡为粒状堆叠结构。压汞试验结果表明:不同荷载下土样的孔径分布曲线均为三峰曲线,土中的孔隙按照等效孔径大小可以分为大孔隙、小孔隙、微孔隙和超微孔隙。与初始土样相比,恒体积膨胀条件下,土样中的小孔隙被压缩成微孔隙。在上覆荷载为0 kPa和50 kPa的侧限膨胀条件下,由于上覆荷载小于土的膨胀力,土颗粒能够推开其旁边的颗粒,所以土中各类型孔隙的体积含量均增多。     

粉煤灰改良膨胀性土的试验研究

膨胀性粘土是由颗粒高分散的亲水性的粘土矿物成份所组成,它是有别于黄土、红土、冻土、软土以及普通粘土的一类特殊粘土,其矿物成份为次生粘土矿物——蒙特石、伊利石。同时对环境的干、湿、热变化敏感的高塑性粘土,粉煤灰是燃煤电厂的废灰,     

石灰-EPS颗粒复合改良膨胀土的膨胀性研究

以河南省南阳市某基坑的膨胀土为改良对象,在最佳石灰掺量和最佳掺水量下,将EPS颗粒按0、5%、15%、30%、50%等5个体积分数掺入膨胀土中,基于有荷载膨胀率试验和膨胀力试验,探究EPS颗粒添加量对复合改良土膨胀性的影响规律。结果表明,复合改良土的膨胀力和有荷载膨胀率随EPS颗粒添加量的增加呈递减趋势;EPS颗粒添加量为5%时,改良效率A和改良效率B均最大。     

水泥改性膨胀土强度特性及微观机理研究

对水泥改性膨胀土进行抗压强度试验和扫描电镜试验,借助GIS技术建立膨胀土微观结构三维模型并计算三维孔隙率,分析水泥的掺入对膨胀土微观孔隙变化规律。结果表明,水泥对膨胀土具有良好的改性效果,抗压强度随水泥掺入比的增加而增大。基于GIS技术对水泥改性膨胀土的SEM图像建立3D Sense模型,直观、真实地展现了土体颗粒微观结构的起伏形态。对比结果,基于GIS软件对土体微观结构进行定量分析的方法是可行的,计算结果具有较高的准确性,研究结果为水泥改性膨胀土提供基础参数。     

膨胀土性质研究综述

本文回顾了膨胀土性质的研究情况，重点介绍了膨胀土性质研究在微观结构、渗透性、强度、变形等方面的研究方法、研究成果，分析了研究中存在的问题。文章认为，当前膨胀土研究的主要课题是膨胀土的微观结构研究，非饱和土理论中关于荷载－含水量－吸力之间的关系研究，通过现场试验发展新的应用性的数值分析理论和方法，膨胀土工程处理技术研究     

石灰加固膨胀土机理研究综述和展望

对石灰加固膨胀土机理的研究现状进行了综述,明确了石灰加固膨胀土性质变化的过程离子交换是石灰加入土中最先发生的反应,之后发生絮凝和结团、结块,使膨胀土的性质快速发生变化。现有机理研究成果表明硬凝反应是一个长期的过程,能提高土体的强度;碳酸化和结晶作用也有助于提高土体的强度;扩散和胶结是使土体内部产生变化的原因;微观结构和矿物组成的变化是石灰改性膨胀土的内因。提出了进一步从土中离子含量的定量变化、土的微观结构的定量分析、以及石灰加固膨胀土中吸力的变化等方面开展石灰加固膨胀土机理研究的新思路;并阐述了石灰加固膨胀土可能带来的环境污染基本上可以忽略。研究工作将有助于进一步揭示石灰改性膨胀土的机理。     

弱膨胀土筑堤碾压试验研究

膨胀土是南水北调中线工程所遇到的特殊土料,具有吸水膨胀、失水收缩的特性,可产生强烈的胀缩变形,对土工建筑物危害极大。通过现场碾压试验,研究直接利用弱膨胀土进行渠堤填筑的合理碾压施工工艺及施工参数。经过试验,天然含水率土料施工参数初定为：铺土厚30 cm,20 t振动凸块碾碾压6~8遍。施工中应注意保持开挖土料的含水率,尽量保持其原有自然含水率。上述施工参数可供其他利用弱膨胀土进行渠堤填筑的工程参考。     

弱膨胀土筑路碾压试验研究

弱膨胀土是江巷水库工程挖库垫地施工过程所遇到的特殊土料,其中道路工程所需土方为库区开挖的弱膨胀土.通过现场碾压试验,研究不同铺土厚度、不同铺土土料含水率以及不同碾压遍数情况下,弱膨胀土路基碾压填筑质量的变化规律,进而得到弱膨胀土路基的碾压试验参数与施工工艺.现场试验结果表明:当铺土土料含水率为最优含水率21.40％时,...     

崩解性砂岩-水泥改良膨胀土物理力学特征及微观机理研究

基于引江济淮工程特有的地质条件,采用常规物理力学试验及扫描电镜试验,开展渠道下层崩解性砂岩弃料及水泥改良渠道上层膨胀土的改良效果及改良机理研究.结果表明,膨胀土中掺入砂岩与水泥后,土体最大干密度与抗剪强度增大,最优含水率减小,击实曲线曲率半径增大,土体胀缩特性被有效抑制,呈现出非膨胀特性.砂岩掺入能有效改善膨胀土颗粒级...     

微观结构对膨胀土土-水特征曲线的影响

为了探究膨胀土吸湿过程土-水特征曲线与微观结构变化的关系,采用渗析法和气相法对南阳原状膨胀土的持水特性进行研究,获得了土样在全吸力(0.01~309 MPa)范围内的土-水特征曲线。利用Van Genuchten模型对试验结果进行拟合;采用扫描电镜试验和压汞试验测定吸湿过程中土样微观结构的变化,从微观的层面对膨胀土土-水特征曲线的趋势进行分析。研究表明:在吸湿过程中,膨胀土的微孔隙和大孔隙体积含量增多,小孔隙体积含量减少;吸湿过程中小孔隙和微孔隙体积含量的动态变化使得膨胀土表现出在土-水特征曲线没有拐点的情况下持续增湿的特性;大孔隙体积含量的变化只影响土-水特征曲线的边界效应段,但是影响较小。     

新开挖边坡膨胀土膨胀变形量模拟方法研究

膨胀土膨胀变形量的量测对边坡的变形累积研究具有十分重要的意义。新开挖边坡土样的膨胀变形受到卸载及含水率变化的综合影响,而现行规范中线膨胀率测定方法的含水率变化较小,无法模拟新开挖边坡含水率实际状态。为此,按新开挖边坡的含水率及荷载变化方式设计了模拟试验,并将试验结果与现行规范方法的结论进行对比分析。分析结果表明:采用规范试验方法测得的线膨胀量值偏高;土体位置越浅,含水率及上覆荷载的变化方式对线膨胀率的测定影响越大,对新开挖边坡土体线膨胀率的测定应考虑含水率的变化。研究结果可为膨胀土边坡工程建设提供理论支持。     

膨胀土膨胀量测定方法比较及改进

以高淳胥河某边坡膨胀土为研究对象,在对现行土工规范要求的以及部分科研人员采用的膨胀土有荷线膨胀率测定方法进行研究的基础上,分析了两种方法存在的问题,进而提出线膨胀率测定的改进方法。基于不同试验方法开展了膨胀土膨胀力及有荷线膨胀率试验,并对结果进行了比较研究。试验结果显示,在初始状态相同的情况下,改进方法测得的膨胀土线膨胀率最大,土工试验规范方法次之,部分科研人员采用方法所测得的线膨胀率最小,3种试验方法所测得的膨胀土线膨胀率都可以采用同一个公式来表示。不同试验方法对初始干密度较小、上覆压力小的膨胀土的线膨胀率、膨胀力测定影响较大。     

膨胀土膨胀变形试验研究

为了研究不同注水方式对膨胀土膨胀量的影响,以及大尺寸重塑膨胀土浸水膨胀的变化规律,取某高速铁路地基膨胀泥岩重塑土样,进行开孔与不开孔的膨胀土浸水膨胀试验,并对不同厚度的大尺寸膨胀土试样进行浸水膨胀变形试验。试验结果表明:开孔注水与不开孔注水的膨胀土膨胀时程曲线有很大不同,开孔注水的土样膨胀时程曲线可以分为初始快速膨胀、减速膨胀、趋于稳定3个阶段;不开孔注水的土样膨胀时程曲线可分为初始缓慢膨胀、快速膨胀、减速膨胀和趋于稳定阶段4个阶段。分析得到土样损失体积率与膨胀量损失量的关系。不同厚度的大尺寸膨胀土试样膨胀时程曲线整体呈外凸形增长趋势,并且每级注水后,膨胀量也呈外凸形增长趋势;大尺寸膨胀土试样的真实膨胀量随着厚度的增加而增大,但增幅减小,真实膨胀量随着上覆荷载的增大而减小,减幅也降低。     

干湿循环下膨胀土裂隙发育与导电特性

干湿循环引起膨胀土裂隙开展,进而对土体的土水特性产生重要影响。首先进行了不同干密度、含水率状态下均质无裂隙试样的导电性能试验,认为试样电导率与干密度、含水率呈线性关系,可采用多元线性函数进行拟合。用远距离光学显微镜观测了膨胀土裂隙发生发展过程,利用图像灰度熵评价裂隙形态,试验过程中同时测定了试样的含水率和电导率,获得了干湿循环下土体灰度熵-含水率-电导率的关系。结果表明:随着含水率的降低,灰度熵逐渐增大,电导率逐渐减小;含水率对电导率的贡献逐渐降低,裂隙对电导率的贡献逐渐增大。当失水到一定程度时,裂隙对电导率的贡献几乎不变,此时表明裂隙已开展稳定;浸水过程中,裂隙部分闭合,灰度熵减小,电导率增大。经历多次干湿循环的试样,灰度熵和电导率均有所降低,表明土体结构产生了不可逆的改变。     

膨胀土湿胀干缩特性试验

为研究膨胀土湿胀干缩变形与含水率变化的一般规律,采用压缩仪和收缩仪对重塑膨胀土进行了无荷载条件下的分级浸水膨胀试验和收缩试验。结果表明:试样的初始干密度越大,初始含水率越小,土体的膨胀系数越大,最终膨胀率也越大;初始干密度越大,初始含水率越小,土体的收缩系数越小,最终线缩率和体缩率也越小;膨胀系数和收缩系数反映了膨胀土受含水率变化而产生变形的特性,可作为评判膨胀土胀缩性能的指标。     

水泥改性膨胀土强度与变形特性试验研究

以驷马山中-弱膨胀土为研究对象,以水泥作为改性材料,通过室内常规三轴试验,研究水泥改性膨胀土的强度与变形特性。试验结果表明:掺入水泥后,能提高膨胀土的塑限,降低塑限指数和自由膨胀率;水泥改性膨胀土三轴应力-应变曲线存在弹性、非线性强化、应力软化等三个阶段,并随围压的增大,由软化型逐渐向硬化型发展;峰值强度、残余强度均随围压的增大而增大,试样为剪切破坏形态,剪切破坏角符合摩尔-库伦理论计算值。     

有荷条件下石灰改良膨胀土物理性能试验研究

为了解南阳地区膨胀土在常见单层、多层建筑荷载下的膨胀变形特点,开展了有荷载条件下不同石灰掺量改性膨胀土的膨胀率及水稳定性试验研究。试验结果表明：掺入石灰改良后,膨胀土的膨胀率显著下降,且水稳定性大大提高,尤其是当石灰掺量为3%时,其膨胀率低于1%,经历2~5次干湿循环即可达到稳定状态。相关成果可为膨胀土地区多层建筑的地基处理提供参考。     

南水北调中线工程膨胀土渠道保护层厚度研究

为有效确定膨胀土渠道保护层厚度,以南水北调中线工程河南南阳境内膨胀土渠道为例,从平衡膨胀力和维持膨胀土含水率相对稳定两个方面,对中、强膨胀土进行了研究。结果表明：平衡膨胀力时所需的膨胀土保护层厚度,可根据膨胀土的膨胀率、天然密度和保护层填筑施工前的初始含水率,通过K0应力状态下膨胀土的有荷膨胀率模型计算;根据现场试验数据的分析结果,水泥改性土的渗透系数不大于10-5 cm/s时,埋深1 m以下的膨胀土含水率已基本不受外部环境影响。     

干湿循环下膨胀土胀缩性能试验

采用压缩仪和收缩仪,对重塑膨胀土进行了无荷条件下的反复膨胀和收缩试验。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样的最终膨胀率和最终收缩率逐渐减小;膨胀变形明显减小,而收缩变形减小的幅度不大;试样的最终高度均呈现减小趋势;收缩系数不断减小,最终趋于稳定;采用绝对膨胀率、相对膨胀率、绝对收缩率和相对收缩率等参数可以合理描述干湿循环作用下膨胀土的胀缩变形特征。