初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响

为研究初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响,选取湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程中的膨胀土,对其进行了不同风化砂掺量、不同初始含水率状态下的无荷膨胀率试验,分析了风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无荷膨胀率、膨胀时程以及最终吸水量的影响。结果表明,掺风化砂对于抑制膨胀土的无荷膨胀率效果较好,且初始含水率越低,无荷膨胀率对风化砂的掺量越敏感;在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率随着初始含水率的增大而逐渐减小,当初始含水率超过最佳含水率而继续增加时,无荷膨胀率的降幅不明显;在同一风化砂掺量下,初始含水率越低,急速膨胀阶段的膨胀速度越快,膨胀稳定时的膨胀量越大;在同一初始含水率下,风化砂掺量越大,急速膨胀阶段的膨胀速度也越快,而膨胀稳定时的膨胀量越小;土样膨胀稳定时的终止吸水量与初始含水率密切相关,在同一风化砂掺量下,终止吸水量与初始含水率呈指数函数关系。     

侧限条件下膨胀土膨胀试验研究

选取某工程段膨胀土做室内无荷膨胀率试验,研究了在侧限条件下膨胀土的膨胀时程特征,分析了无荷膨胀率与压实度、初始含水率之间的关系.结果表明:膨胀土的膨胀变形可分为急剧膨胀、膨胀衰减,膨胀稳定三个阶段;初始含水率相同时,压实度越小的土样在起始膨胀阶段的膨胀速率越大,最终膨胀量越小;压实度相同时,初始含水率越小的土样在膨胀变形的前两个阶段膨胀速率越犬,最终膨胀量也越大;无荷膨胀率与压实度线性正相关,与初始含水率线性负相关.初始含水率对无荷膨胀率的影响大于压实度.并基于试验结果建立了反映初始含水率、压实度影响的无荷膨胀率方程,与实测结果对比表明,方程合理、有效.     

风化砂掺量及上覆荷载对改良膨胀土的影响试验

鉴于公路膨胀土路基的合理覆土深度的确定是膨胀土路基设计的一个关键问题,以小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程膨胀土路基处理为背景,对采用风化砂改良后的膨胀土做了膨胀力试验及在不同上覆荷载作用下的有荷膨胀率试验,即对原膨胀土及膨胀土中掺入10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,分别在杠杆式标准固结仪上做膨胀力试验,并在杠杆式标准固结仪上按0、12.5、25.0、37.5、50.0、75.0 kPa做六级加载试验。试验结果表明,随着风化砂掺量的增加,膨胀力显著下降,同一掺砂比例下掺砂土的膨胀率与上覆荷载常对数呈线性关系,同一上覆荷载作用下掺砂土的膨胀率随掺砂比例的增加先增大后减小,可推断不同深度处膨胀土可能发生的变形量,进而确定工程上处理膨胀土时需覆土的深度。     

北疆膨胀土渠道混凝土衬砌结构变形特性研究

为研究北疆膨胀土梯形渠道混凝土衬砌结构变形和内力的变化规律,通过室内试验和数值模拟计算基土膨胀变形量,基于弹性地基梁理论,建立计算混凝土衬砌板变形和内力的力学模型,分析了基土初始含水率为6%、9%、12%、15%的膨胀土渠道运行后混凝土衬砌板变形和内力的变化规律。结果表明,混凝土衬砌板变形和内力值随基土初始含水率的减小而增加,当基土为风干含水率6%时,渠道底板和坡板膨胀变形最大值分别可达到3.48、3.94 cm;当初始含水率一定时,坡脚处膨胀反力最大,渠底板中间位置位移和弯矩最大;渠坡板距坡脚1/3处位移最大,距坡脚1/6处弯矩最大。最后,根据研究结果提出了两种“防渗保湿”工程措施。     

基于分形理论的改良膨胀土龟裂发展规律探究

为探究改良膨胀土龟裂发展规律,通过石灰改良膨胀土的室内龟裂试验,基于分形理论,采用Matlab编程技术对膨胀土干缩裂隙图像进行数字化,并对裂隙表面结构特征进行定量统计与分析。结果表明,膨胀土的龟裂发展规律主要由基质吸力引起的应力场控制;不同石灰掺量的改良膨胀土在脱湿过程中裂隙率均先迅速增大,在塑限含水率附近达到峰值之后开始缓慢减小,最终在缩限含水率附近趋于稳定;经过石灰改良后的膨胀土裂隙率峰值出现较早,随着石灰掺量的增加峰值对应的含水率逐步减小,同时裂隙率峰值和残余值有明显的减小,当石灰掺量超过6%时改良效果不再随石灰掺量的增多而增强;可利用膨胀土裂隙率与表面的分形维数的关系估算膨胀土的裂隙率。     

基于料场分区的汤坝防渗料掺配利用研究

为提高长河坝水电站汤坝土料场的土料利用率,依据详细的勘察成果与室内、现场掺配试验,研究了基于料场分区的偏粗、偏细土料相互掺合后的掺配料利用。结果表明,以P5=43%为控制掺配目标值的掺配料能最大限度地满足填筑设计要求,该掺配料与直接上坝料在渗流、强度及应力变形力学工程特性方面均差异较小,且可使土料场粗、细土料的利用率提高到76%以上,可作为250m级高土石坝心墙料的填筑使用。     

掺软岩粗粒料的湿化试验研究

堆石料填筑完成后,初次蓄水可造成不可忽略的湿化变形。采用GDS土动三轴仪对软岩含量为20%的粗粒料进行单线法和双线法湿化试验,获得了不同围压、应力水平下试样的湿化应力应变关系及其轴向变形,并对比研究了单线法和双线法的湿化变形经验公式的差异。结果表明,掺软岩粗粒料三轴剪切应力应变曲线均为应变软化型,湿化应变随围压和应力水平的增大而增大,且与应力水平呈指数型关系;在应力水平较小时,单线法和双线法湿化应变计算的经验公式计算值差距较小,在应力水平较大时,双线法经验公式计算值比单线法大。     

煤渣掺量对灰渣混合料力学性质的影响

灰场筑坝时多采用粉煤灰和煤渣的混合料,两者比例不同,混合料性质差异较大,针对目前煤渣掺量对混合料性质影响的研究较少的问题,通过压缩、渗透、抗剪强度等物理力学性质试验,研究了煤渣掺量对灰渣混合料力学性质的影响,揭示了混合料力学性质随煤渣含量多少而变化的规律。结果表明,灰渣混合料属于中等透水、低压缩性材料,其渗透系数k与内摩擦角φ随煤渣掺量的增加而增大;压缩模量Es随煤渣掺量的增加而近似线性增大;煤渣对混合料粘聚力c的影响很小。     

不同初始含水率对扰动膨胀土的影响研究

通过室内试验及回归分析对不同含水率的扰动膨胀土(湖相沉积型)的膨胀特性和强度特性进行了试验研究,建立了扰动膨胀土含水率与膨胀力、膨胀率和抗剪强度等的定量关系,可对研究膨胀土的力学特性及工程问题处理提供参考.     

膨胀土干湿循环作用下的动力特性试验研究

为研究干湿循环作用下膨胀土的动力特性,对干湿循环条件下膨胀土进行动三轴试验,研究了围压、干湿循环次数、振动次数对于膨胀土动弹模量、阻尼比的影响规律。试验结果表明,土体在动荷载作用下的变形分为稳定型和破坏型,稳定型土体的动弹模量随振动次数增加而略有增加,阻尼比则有减小趋势,破坏型土体在较少的振动次数下很快达到破坏应变。建立了膨胀土的累积变形预测模型,可用于分析土体的累积变形随振动次数的变化规律。不同动应力条件下,土体的滞回圈形态从稀疏到密集,面积逐渐减小,较大应力作用下滞回圈的高度随振动次数的增加逐渐降低。首次干湿循环后对土体的影响最为显著,随后影响趋势逐渐减弱,随着干湿次数的增加,相同应力条件下土体需更多的振动次数才能保持稳定。     

驷马山分洪道深切岭段膨胀土渠道滑坡特征分析

分析滑坡特性及其原因,可为滑坡治理提供参考。通过对驷马山分洪道深切岭段滑坡现场调查和资料归纳整理,系统分析了驷马山分洪道膨胀土渠道滑坡分布特征和产生的原因。认为滑坡具有浅层性、牵引性、长期性、反复性,滑动面为折线形,符合典型膨胀土滑坡特点;此外滑坡还具有左、右岸同时滑,背阳岸坡滑坡次数多于向阳岸坡,滑坡位置主要集中在边坡中下部,与降雨、渠道水位密切相关等特征。滑坡的主要原因是卸荷裂缝与胀缩裂缝连通形成的垂直向裂缝控制了边坡滑面的形态,认为胀缩裂缝不是边坡滑坡的主因;水的作用增大了边坡的下滑力,并使坡脚土体湿化崩解;坡顶堆弃土、干湿交替频繁、护坡防护措施失效等加剧了边坡失稳的可能。研究成果对长期运行过程中的渠道膨胀土滑坡治理有重要借鉴意义。     

不同降雨强度下黄土台塬区土壤水再分布规律

土壤水对降雨响应过程是水文循环的重要组成部分,研究黄土台塬区的土壤水与降雨之间关系尤为重要。以太原市王家峰村为例,建立了降雨蒸发条件下垂向一维土壤水分运动模型,采用试估〖CD1〗校正法似合参数对模型进行识别验证,分别模拟了四种降雨强度下土壤水分剖面体积含水率和湿润锋的变化规律,揭示了不同降雨强度下黄土台塬区土壤水分再分布过程及动态变化规律,最大限度地提高降水资源利用率,为黄土台塬区水土流失治理提供一定理论依据。     

基于DEM-CFD耦合的潜蚀细观数值模型研究

为探讨潜蚀发生后细颗粒流失与土骨架变形之间的内在细观机制。基于离散元(DEM)和计算流体动力学(CFD)耦合的方法,构建了潜蚀细观数值模型,分析了内部不稳定土体的初始细颗粒含量和相对密实度对潜蚀发生后土体内部应力传递结构、土骨架变形的细观影响机制,发现初始细颗粒含量和相对密实度显著影响土体内部的应力传递结构。初始细颗粒含量越高,相对密实度越大,发生潜蚀后,越容易诱发土体内部应力传递结构的失稳,造成土骨架明显变形。实际工程中,应重视初始细颗粒含量和相对密实度均较高的内部不稳定土体,此类土体一旦发生潜蚀,更容易诱发地基变形。     

不同应力水平砂岩颗粒料湿化变形试验研究

鉴于颗粒料湿化变形是土石坝、地基基础等工程中变形控制所考虑的重要影响因素,利用外置湿化水头的侧限压缩固结仪,对砂岩颗粒料进行了不同应力水平的湿化试验,研究了单线法湿化变形量与湿化应力、湿化时间的关系;对比了单双线法压缩固结曲线差异,总结了砂岩颗粒料湿化变形规律。试验结果表明,单双线法所测相对湿化变形随湿化应力的变化曲线均呈指数函数关系,此规律在湿化应力较低时吻合程度较高,在湿化应力较高时双线法比单线法所测湿化变形离散性大;所测相对湿化变形差值随湿化应力增大而有减小,最大差值为湿化应力0.10 MPa时的33.63%。单线法所得砂岩颗粒料湿化变形随湿化应力增大而增大,浸水时间相同时应力水平越高,湿化变形越大;随浸水时间增加,颗粒料湿化变形速率先增加后急剧减小,直至趋于稳定。     

超高心墙堆石坝长期运行应力变形研究

鉴于超高心墙堆石坝的长期变形规律对其正常运行维护具有重要意义,基于广义塑性模型,综合考虑坝料流变和湿化特性,采用三维固结有限元法对300m级超高心墙堆石坝进行变形和应力分析,分别讨论了循环水荷载、坝料流变及湿化特性对大坝长期变形的影响。结果表明,三维固结有限元计算得到的坝体变形满足安全要求,符合土石坝变形基本规律;统一广义塑性模型可反映坝体心墙在循环加、卸载作用下的塑性变形累积现象,流变对超高心墙堆石坝的长期变形有重要影响;大坝长期运行过程中,上游坝壳的湿化特性所引起的大幅湿陷变形是后期沉降的主要原因,同时会导致坝体向上游倾斜;竣工期大坝心墙内存在一定的孔隙水压力,水库蓄水运行后,随着大坝变形趋于稳定,坝体应力分布亦趋于稳定状态。