膨胀土的变形性能

本文对膨胀土在复杂应力状态下的吸、失水三向和单向变形性能进行了系统的分析和讨论，提出膨胀上不但具有应力路径的依附性，同时还具有初始含水量的依附性的新观点，并用试验结果给予了验证。此外，还提出了一些实用的变形计算公式以及设计计算参数，将膨胀土极其复杂的胀、缩变形性能用较简单的形式和参数给予概化描述，为膨胀土基和边坡的计算设计提供了一种简明的计算模式。     

膨胀土增湿变形规律及计算公式

通过对仪器改进实施了不同程度增湿对膨胀变形影响方面的试验,结果表明:无荷及有荷膨胀率均与增湿程度有关,呈近似线性正相关关系。对影响膨胀土胀缩变形的起始干密度、起始含水率及上覆压力水平分别作了试验研究及相关性分析,得到了各影响因素单独变化时膨胀率的变化规律及其公式,并给出了各因素综合影响的膨胀土增湿变形的一般性建议公式。     

膨胀土地基上建筑物的变形

膨胀土地基上建筑物的变形十分复杂，影响因素很多。为此，我们对我国不同地区，建在不同胀缩性能的膨胀土地基上的建筑物，进行了垂直变形、水平位移、侧向压力、墙体裂缝的产生与发展等多项野外观测工作，以了解结构与地基共同工作的条件下，建筑物的实际变形。本文根据试验研究结果，阐述我国膨胀土地基上建筑物变形的一般规律；建筑物变形特征；以及在某些特殊条件下，加剧建筑物开裂破坏的原因。     

膨胀土中热工建筑的变形

介绍了建于膨胀土地基上的烟囱热工建筑产生不均匀收缩变形的工程事故实例 ,对烟囱变形进行了长期观测 ,通过钻孔取样对烟囱地基土的温度和含水量进行了实测 ,分析了其产生收缩变形的原因 ,提出了减少热工建筑不均匀变形的措施     

比奥模型在井点降水引起地面变形中的应用

井点降水引起的地面变形是工程施工中经常遇到的问题,80年代之后这一问题开始受到重视,由于沉降的机理复杂,目前这一问题仍然没有很好的解决。作者在分析了降水引起地面变形的机理的基础之上,即把地面变形归结于有效应力的增加,动水压力的作用,以及井点的真空作用,提出采用比奥模型进行预测,并结合南京地铁某基坑降水工程,从而为其合理的降水方案提供了依据。     

宁夏膨胀土的膨胀变形规律

宁夏膨胀土的膨胀变形规律徐永福史春乐（河海大学岩土工程研究所，南京，２１００２４）（无锡市勘察设计院，２１４０２６）１前言引起膨胀土地基破坏的原因很多，其中之一是地基的膨胀量过多或不均匀膨胀量过多所造成的。因此，对于膨胀土地基，研究在不同压力作用下...     

非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究

利用可控吸力的VJ非饱和三轴仪对新疆膨胀土的强度和变形特性随干密度和吸力的变化规律进行了试验研究,结果表明:非饱和膨胀土的胀缩特性不仅取决于其干密度及所承受的围压,而且还与其吸力大小密切相关,且随吸力增大其剪胀特性增强。非饱和膨胀土的吸力和干密度对黏聚力影响也十分明显,随吸力和干密度增大,非饱和膨胀土的黏聚力呈非线性增大,且增幅明显,而对有效内摩擦角则几乎没有影响,Fredlund双变量理论中的吸力内摩擦角?b并不是一个常量,而是吸力区间内的连续减函数。     

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。     

合肥膨胀土轴向卸荷回弹变形的试验研究

为研究轴向卸荷路径下的土体回弹变形特性以及初始含水率和蒙脱石粉含量等指标的影响,以合肥膨胀土为研究对象,开展了一系列的室内一维压缩回弹试验。试验结果表明:卸荷时合肥膨胀土样的e-p曲线具有明显的先缓后陡特征;每级卸荷量越大,膨胀土产生的回弹变形量也就越大;与其他土质相比,合肥膨胀土的一维压缩回弹变形偏低;最大轴向荷载、卸荷比等指标与回弹变形指标之间具有良好的拟合函数关系;相同卸荷比条件下,试样回弹变形量随初始含水率增高而相应增大;当初始含水率较低时,试样的非饱和吸力会抑制土样的回弹变形;蒙脱石粉含量与试样的一维压缩回弹变形之间具有很好的正相关性。这表明膨胀土的胀缩性会影响到膨胀土基坑坑底土体产生的回弹变形量。     

邯郸击实膨胀土变形规律的试验分析

采用室内实验对邯郸击实膨胀土的膨胀变形进行测试,根据试验结果对击实膨胀土变形规律及膨胀变形速率进行了定性分析,分析得出膨胀率与初始含水率、初始干密度、竖向压力相关关系,并给出了膨胀率与它们的综合定量关系。     

渝湛高速公路重塑膨胀土的判别研究

介绍了渝湛高速公路膨胀土的物理力学指标,研究了其膨胀性的评判。通过大量试验和对其判别指标的选取分析,简化了重塑膨胀土胀缩总率的公式,得出浸水CBR膨胀率与胀缩总率的线性关系,有利于工程推广应用。     

电阻率指标在膨胀土结构研究中的应用探讨

针对黏性土及非饱和土结构定量分析的困难 ,介绍了能反映土在变形过程中的内部结构特征变化的三个电阻率结构特性指标 :平均结构因子 F 、平均形状因子 f、各向异性系数A。通过电阻率测试技术 ,获取膨胀土样在膨胀过程中电阻率结构特性指标的变化规律 ,建立描述膨胀土、膨胀改良土在膨胀过程中结构变化的电阻率评价方法。同时探索了应用电阻率结构特性指标预测膨胀量的可行性。     

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%。     

击实膨胀土的循环膨胀特性研究

主要研究了干湿循环对击实膨胀土胀缩特性的影响。研究结果表明,击实膨胀土的胀缩变形并不是完全可逆的,随干湿循环的发展,膨胀土的膨胀速率加快,绝对膨胀率总是增大而相对膨胀率则降低。这种变化在第Ⅱ、Ⅲ级循环时最明显,第Ⅲ级循环后便趋于稳定。这些变化特性主要是粘粒集聚、微结构改变的结果。     

膨胀土胀缩等级分类中的距离判别分析法

膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土工作中的首要问题。本文将距离判别分析方法应用于膨胀土胀缩等级的分类问题中,建立了膨胀土胀缩等级分类的距离判别分析模型,选用黏粒含量、粉粒含量、液限、塑限和塑性指数5项指标作为距离判别分析模型的判别因子,以膨胀土实测数据作为学习样本进行训练,建立相应线性判别函数对待判样本进行分类。研究结果表明:距离判别分析模型分类性能良好,预测精度高,交叉确认估计的误判率很低,是膨胀土胀缩等级分类的一种有效方法,可以在实际工程中进行推广。     

Theoretical prediction of ground movements induced by tunnelling in multi-layered soils

The theoretical predictions of ground movements induced by tunnelling are usually based on the assumptions that the ground is homogeneous. Actually, layered formations with different soil properties are usually encountered in situ and effects of soil stratification should be taken into account. This paper presents the displacement controlled boundary integral method aimed specially at investigating the effect of soil stratification on the tunnelling-induced ground movements. The modified elastic layered half-space model is combined with the method to consider the soil non-homogeneous characters, whereas the Kelvin and Mindlin solution based on homogeneous materials are employed previously. The applicability of the proposed method is verified with other available published results as well as the displacement controlled finite element analysis. Surface settlements and lateral displacements induced by tunnelling on the layered soil condition are compared with those based on the homogeneous soil. The results discussed in this paper show that the soil stratification, neglected in previous solutions, have a significant influence on the tunnelling-induced ground movements in multi-layered soils.     

膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究

中国膨胀土分布十分广泛且与人类活动密集区高度重叠。由于其胀缩性、裂隙性与超固结性（“三性”）特征,膨胀土极易受气候变化和工程活动影响而诱发滑坡灾害。然而,传统的防治技术无法适应具有“三性”特征的膨胀土滑坡与工程边坡治理要求,导致滑坡屡治不止,成为工程“癌症”。“十三五”国家重点研发计划项目“膨胀土滑坡与工程边坡新型防治技术与工程示范研究”紧扣膨胀土的“三性”及其互馈作用,揭示了膨胀土滑坡和工程边坡的失稳机理与关键致灾因子,突破了膨胀土边坡多场信息监测与滑坡灾害早期预警技术,研发了“表-浅-深”一体化的膨胀土边坡韧性生态防护技术,形成了膨胀土边坡防护工程健康诊断方法与快速修复技术,初步集成了膨胀土边坡生态防护综合技术体系并实施工程示范三处。项目研究成果为膨胀土滑坡与工程边坡防治提供了新理论、新技术和新工法,社会、经济和环境效益显著,应用前景广阔。     

软土层中类矩形盾构掘进施工引起地层竖向变形实测与分析

 类矩形盾构断面形状、机械配置与圆形盾构的差异必然引起地层变形规律有所不同,以国内首例软土层中类矩形盾构地铁隧道工程为背景,依据现场实测地表变形、土体分层沉降数据,分析类矩形盾构隧道施工引起地层竖向变形的基本规律,并结合变形机制对施工控制提出建议。结果表明：类矩形盾构施工引起地表沉降最大值约50 mm,开挖面前方影响范围约20 m;地表竖向位移随时间发展呈现出缓慢沉降(隆起)、急剧隆起、快速沉降、平稳沉降4个阶段,沉降主要发生在盾构通过后,由软土地层受扰动后固结引起。地层竖向变形主要受土仓压力、盾尾注浆、盾构姿态等因素的影响,其中,盾构掘进姿态控制是盾构两侧土体竖向位移方向相反的主要原因,盾构姿态对周围地层变形影响比单圆盾构更显著。     

GPS monitoring and analysis of ground movement and deformation induced by transition from open-pit to underground mining

To trace the potential hazards of open-pit slope in Longshou mine,global positioning system(GPS) is applied to monitoring ground movement and deformation induced by transition from open-pit to underground mining.Through long-term monitoring from 2003 to 2008,huge amounts of data were acquired.Monitoring results show that large-scale ground movement and deformation have occurred in mining area,and the movement area is ellipse-shaped.The displacement boundary of settlement trough is 2.0 km long along the exploratory line,and 1.5 km long along the strike of ore body.GPS monitoring results basically agree with the practical deformation state of open-pit slope.It is indicated that the long-term GPS monitoring is an effective way to understand the mechanism of ground movement and deformation in mine area.     

水泥搅拌桩和砂桩在真空预压防护工程中应用与分析

基于南沙港区格栅水泥搅拌桩和砂桩联合防护真空预压影响区内高压电缆沟的工程实例,分析了该真空预压影响区的防护方案,对比试验研究影响区防护和未防护断面的表层位移、深层侧向位移和地层中孔隙水压力变化规律;位移测试结果表明该防护方案是有效的,保护了高压电缆沟的安全;地层中孔压变化结果表明深层格栅水泥搅拌桩周围土体有渗流发生,该地层土体中孔隙水压力降低及地下水渗流使土中有效应力改变是周围土体发生变形的主要原因。