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。     

不同改良材料对膨胀土工程性能影响的对比试验

以石灰、水泥、粉煤灰、风化砂四种材料改良同一种膨胀土,掺入不同的比例后,进行室内试验研究。试验表明:四种材料的掺入均能改善膨胀土的抗剪强度,其中掺水泥能大幅度提高膨胀土的黏聚力和内摩擦角;其次,掺石灰也能显著提高膨胀土的抗剪强度指标;掺入风化砂和粉煤灰后,膨胀土的黏聚力会有所下降,内摩擦角会随着掺量的增加,先逐渐增大后缓慢降低。掺入这四种材料均能有效改善膨胀土的膨胀特性,从对有荷膨胀率的影响效果来看,掺石灰对抑制膨胀效果最好,其次是水泥,而后是粉煤灰和风化砂。     

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%。     

不同改良材料对膨胀土工程性能影响的对比试验

以石灰、水泥、粉煤灰、风化砂四种材料改良同一种膨胀土,掺入不同的比例后,进行室内试验研究。试验表明:四种材料的掺入均能改善膨胀土的抗剪强度,其中掺水泥能大幅度提高膨胀土的黏聚力和内摩擦角;其次,掺石灰也能显著提高膨胀土的抗剪强度指标;掺入风化砂和粉煤灰后,膨胀土的黏聚力会有所下降,内摩擦角会随着掺量的增加,先逐渐增大后缓慢降低。掺入这四种材料均能有效改善膨胀土的膨胀特性,从对有荷膨胀率的影响效果来看,掺石灰对抑制膨胀效果最好,其次是水泥,而后是粉煤灰和风化砂。     

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。     

超高分子量聚乙烯纤维改良膨胀土试验研究

纤维柔性加筋处治膨胀土病害是一种有待进一步研究发展的新型技术方法。为此采用特种纤维对膨胀土特性进行改良,并对其改良特性进行试验研究,采用不同长度、不同掺量的超高分子量聚乙烯纤维,将其掺入到膨胀土中进行无荷膨胀率、快速直剪和变水头渗透试验。试验结果表明：超高分子量聚乙烯纤维的掺入能有效抑制膨胀土的膨胀性并降低它的无荷膨胀率,同时还能大幅提高膨胀土的抗剪强度,当超高分子量聚乙烯纤维的掺入量超过0.1%时,加筋土的渗透系数则会大幅上升。     

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。     

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。     

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。     

石灰改良膨胀土强度特性试验研究

结合沪汉蓉通道武康二线铁路路基膨胀土改良试验研究,通过室内试验研究了石灰改良膨胀土的工程特性。液、塑限及膨胀率试验表明掺入石灰可显著降低其塑性及膨胀性。通过强度特性试验证明:改良土强度随龄期的增长和石灰掺合量的增加而增大;石灰掺入膨胀土可以有效提高其水稳定性。     

复合方法改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究

本文以改良膨胀土标准养护7 d的无侧限抗压强度为研究对象,分别在膨胀土中掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂来进行单一方法改良,测试其无侧限抗压强度;在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,在膨胀土中分别单一掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂均能有效提高改良膨胀土的无侧限抗压强度,而且石灰、粉煤灰、风化砂的掺入量均有一个最佳值,使改良膨胀土的无侧限抗压强度达到最大值,从提高膨胀土无侧限抗压强度的角度来讲,单一方法改良的效果由好到差依次是水泥、石灰、风化砂、粉煤灰。而在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,无侧限抗压强度值均有了大幅度的提升,从提高无侧限抗压强度的角度来看,水泥和风化砂复合改良的效果要优于石灰和风化砂复合改良的效果,粉煤灰和风化砂复合改良的效果最差。通过复合改良方法与单一改良方法对比,可以发现,在相同条件下,复合改良方法的无侧限抗压强度值要比单一改良方法大得多,复合改良方法要大大优于单一改良方法。     

膨胀土的自由膨胀比试验研究

自由膨胀率是膨胀土判别与分类的一项重要指标,由于自由膨胀率的测试人为干扰因素较多,自由膨胀率的科学性和可靠性被广泛质疑,因此,寻求一种人为干扰因素少,又能反映膨胀土本质的合理而适用的指标具有重要意义。为此,引进了一种新的试验方法即自由膨胀比试验,膨胀比是10g烘干土样分别在盛有蒸馏水和煤油(或CCl4)的标准量筒(通常为50mL)中沉积稳定时的体积之比。阐述该指标的意义和试验方法,系统开展自由膨胀比试验和膨胀土物理力学指标试验,试验表明:相对自由膨胀率而言,自由膨胀比与阳离子交换量、比表面积、蒙脱石含量具有更好的相关性,能较好反映膨胀土的胀缩特性;将自由膨胀比与公路规范中常用的指标液限、塑性指数、标准吸湿含水量进行对比分析,发现自由膨胀比作为膨胀土判别与分类指标具有更高的可信度,同时自由膨胀比与这些指标相关关系也较好,可将其结合起来用于膨胀土的判别分类中。     

南阳中膨胀土水泥改性的室内试验研究

取南水北调中线工程南阳段自由膨胀率77%的中膨胀土,开展了一系列不同水泥掺灰率和不同龄期下,压实度为98%试样的物理力学特性试验。通过对素膨胀土与改性膨胀土的胀缩性、界限含水率、级配及无侧限抗压强度的对比,揭示了掺灰率及养护龄期对膨胀土改性效果的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的胀缩性指标及反映黏土亲水性的液限和塑性指数均降低、胶粒含量减小、级配曲线随趋于平缓、无侧限抗压强度和弹性模量增加;合理的掺灰率应取6%;(2)随养护龄期的增加,胀缩性指标、液限、塑性指数、胶粒含量减小,无侧限抗压强度和弹性模量则增大。     

改良膨胀土的干湿循环特性试验研究

干湿循环作用对改良膨胀土的工程性质存在重要的影响,而目前这方面的研究成果很少。以掺石灰和粉煤灰改良的典型合肥膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究在干湿循环作用下,改良膨胀土的膨胀性、界限含水量、颗粒分布以及无侧限抗压强度等方面的变化规律,深入探讨干湿循环作用对改良膨胀土工程性质的影响。结果表明,改良膨胀土的膨胀量、液限、塑性指数、黏粒含量随干湿循环次数的增加而增大,而塑限、粉粒含量以及无侧限抗压强度则随干湿循环次数的增加而减小。     

基于直觉模糊集的膨胀土胀缩性评价

膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土工作中的首要问题，为了准确评价膨胀土的胀缩性等级，以便于现场及时采取相应工程措施，减少灾害的发生，本文提出了综合考虑主、客观权重的直觉模糊集评价模型。选取液限、胀缩总率、塑性指数、天然含水率和自由膨胀率5个评价指标构成评价属性集。针对某高速公路的钻孔土样建立直觉模糊评价模型，并分析了指标权重变化对于胀缩性评价结果影响的灵敏度。研究结果表明：基于直觉模糊法的评价结果与模糊数学法、物元可拓法、变权靶心贴近度法和未知测度法的评价结果较为吻合，本文通过与4种有效模型评价结果相互印证的方式验证了直觉模糊集理论建立的评价模型应用于膨胀土胀缩性评价的合理性和可行性；针对某高速公路的局部钻孔土样的指标模糊性分析表明，自由膨胀率、塑性指数、天然含水率、胀缩总率、液限的指标权重的选取对胀缩性评价结果的敏感性依次减弱，其中自由膨胀率模糊性值最小、敏感性最强，而液限的模糊性值最大，因而随着液限权重的变化对胀缩性评价结果的影响较小。