考虑初始状态影响的膨胀土一维膨胀特性研究

以南阳中膨胀土为研究对象,通过室内一维膨胀特性试验和土水特性试验探究不同初始状态(包括吸力、含水率和干密度等)影响下非饱和重塑土膨胀率或膨胀力的演化规律。试验结果表明,在不同初始含水率下,无荷膨胀率与初始吸力呈幂函数关系,且与初始干密度无关;膨胀力随初始干密度的增加呈幂函数增大,而膨胀力随初始含水率的增加却是先增大后减小;膨胀力与初始干密度和最终吸水量均呈幂函数关系,给出初始干密度–最终吸水量–膨胀力的三变量模型;构建了全吸力范围内初始含水率–初始干密度–初始吸力–膨胀力的统一模型;所提模型不仅参数少,方程左右量纲统一,且与试验数据具有良好的一致性,便于工程应用。     

初始含水率对膨润土-砂混合物膨胀性质的影响

通过对高庙子膨润土-砂混合物压实试样进行膨胀试验,研究了初始含水率对混合物试样膨胀性质的影响。膨润土-砂混合物试样的掺砂率分别为0%、10%、20%、30%、40%和50%,初始含水率范围为5%~45%,所制备试样的初始干密度范围为1.30~1.90g/cm3。试验结果表明,随着初始含水率的增大,混合物试样的膨胀速度减慢。在较低初始含水率范围内,随着初始含水率的增大,最大膨胀力降低;在较高的初始含水率范围内,随着初始含水率的增大,最大膨胀力的值基本不变。另外,初始含水率对最大膨胀力的影响,随试样初始干密度的增大而增大,随试样掺砂率的增大而降低。所以,试样的最大膨胀率随着初始含水率的增大而线性降低;初始含水率对最大膨胀率的影响随着试样初始干密度的降低或掺砂率的增大而降低。     

邯郸强膨胀土三向膨胀力特性试验研究

对在不同干密度、初始含水率、温度下的邯郸强膨胀土和复合改性后的膨胀土进行三向膨胀力试验研究。结果表明,在试验条件范围(干密度:1.2,1.35,1.5,1.65 g/cm~3;初始含水率:15%,18%,21%,24%;温度:20℃,35℃,45℃,55℃,65℃)内,竖向与水平向膨胀力的比值随干密度增加而增加,干密度等于1.2g/cm~3时,比值接近1;干密度是决定平衡时间的关键因素,干密度越大的试样膨胀平衡时间越长,且所有试样平衡时间都在3000 min内;在室内常温(20℃左右)和初始含水率相同时,竖向膨胀力随干密度呈指数关系递增;相同温度和干密度下,随着初始含水率增加,三向膨胀力皆呈线性减小的规律,且三向膨胀力与初始含水率关系曲线的斜率随干密度线性递增;经过0.8%PVA(聚乙烯醇)+5%KCl(氯化钾)的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样竖向膨胀力下降33.3%,0.8%PVA+4%CaO(氧化钙)的混合溶液改性的土样竖向膨胀力下降16.7%。未改性和经过0.8%PVA+4%CaO的混合溶液改性的土样竖向膨胀力随着温度的升高而减小,经过0.8%PVA+5%KCl的混合溶液改性,并添加0.6%聚丙烯纤维后的土样随着温度升高竖向膨胀力先增加,温度大于45℃后逐渐减小。     

合肥重塑膨胀土三向应力–应变规律探讨

以合肥重塑膨胀土为研究对象,运用改进的"三向胀缩仪"开展一系列不同初始含水率与干密度的三向膨胀力试验,以及控制竖向与侧向应变的下的膨胀力试验,旨在了解膨胀土三向应力–应变的规律。研究结果表明:(1)水平膨胀力与竖向膨胀力的比值均小于1,也即竖向膨胀力总是大于水平膨胀力,且水平膨胀力与竖向膨胀力比值R0随着试样初始含水率与干密度的不同而不同,变化范围为0.525~0.904。(2)在相同的初始含水率下,R0会随着干密度的增大而增大,这说明,随着试样干密度的增大,土样的各向异性特性减弱。(3)控制竖向变形的膨胀力变化曲线与控制侧向变形的水平膨胀力曲线变化趋势相似,同样是微小的形变就能导致膨胀力的大幅减小,并且应变越小时,膨胀力衰减速率越快。     

高庙子膨润土GMZ001三向膨胀力特性研究

为研究高庙子钠基膨润土GMZ001的三向膨胀力特性,改进了三向胀缩仪,扩大了该仪器膨胀力的测量范围,进行了一系列不同干密度和不同初始吸力的三向膨胀力试验。研究结果表明:①在所研究的干密度、含水率范围内,竖向(平行于压实方向)膨胀力、水平(垂直于压实方向)膨胀力均主要与干密度有关,初始吸力对其没有明显影响。②水平膨胀力与竖向膨胀力之比随干密度的增大而减小;当干密度较小时,竖向膨胀力与水平膨胀力基本相等;当干密度大于1.6 g/cm3时,水平膨胀力与竖向膨胀力之比变化很小,其值稳定在0.78左右。③初始吸力、干密度均会显著影响膨胀力随时间变化曲线的形状;对于高吸力高干密度试样,其膨胀力–时间关系曲线在中间一段出现"平台"。④相同初始吸力下,膨胀力变化速率随干密度的增大有所增加,但不同干密度试样的膨胀力变化速率的差异随时间逐渐缩小;相同干密度下,尽管初始阶段高吸力试样的膨胀力发展更快,但一段时间后低吸力试样的膨胀力变化速率会比高吸力试样的大。⑤膨胀力最终平衡时间随干密度增大有所增加,而初始吸力对平衡时间影响不大。     

重金属污染膨胀土膨胀变形试验研究

通过不同初始含水率、初始干密度和不同重金属离子(Pb2+、Zn2+、Cu2+)含量的无荷载膨胀变形试验,研究南阳膨胀土无荷载膨胀率与初始含水率、初始干密度以及重金属离子含量的关系。研究结果表明,膨胀土无荷载膨胀率随初始含水率的增加而减小,随初始干密度的增加而增大,回归分析发现,无荷载膨胀率与初始含水率和初始干密度成线性关系;重金属污染膨胀土中Pb2+、Zn2+、Cu2+含量存在界限值,当重金属离子含量小于界限值时重金属污染膨胀土无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而增大,当重金属离子含量大于界限值时无荷载膨胀率随重金属离子含量增加而减小,但污染膨胀土无荷载膨胀率始终大于未污染膨胀土。     

膨胀土膨胀力的改进测定及其规律研究

通过改进的测试手段,对膨胀土膨胀力与初始含水量、初始干密度和竖向压力的相关关系及其对各因素的敏感性进行研究。结果表明,在800kPa范围内,膨胀土的膨胀力随初始干密度的增大而增加,随初始含水量和竖向压力的增大而减小;膨胀力与初始干密度和初始含水量几近呈线性关系,而与竖向压力呈半对数线性关系;影响膨胀力发挥的最大因素是干密度,其次为含水量,最后为竖向压力。     

压实膨润土膨胀应变时效性试验及模型研究

本文对高庙子膨润土试样竖向膨胀应变时效性进行了试验和理论研究。首先,3种不同含水率的高庙子膨润土粉末被压实到2种不同干密度,然后保持试样含水率不变分别静置0、1、7、15、30和90天,最后利用膨胀变形仪对静置完成后的试样的水化膨胀变形进行了测量,试验结果表明:试样的水化膨胀曲线呈双曲线型,水化初期膨胀明显,之后逐渐稳定;竖向膨胀应变随初始干密度的增加而增大,与初始含水率关系不明显;最大竖向膨胀应变随静置时间的增长不断衰减,且静置前期衰减明显,后期趋于稳定;基于试验成果,通过类比,建立了压实膨润土的膨胀应变时效性经验模型,拟合结果表明该模型能够较好地反映静置时间对高庙子膨润土膨胀应变的影响。     

南水北调中线膨胀岩膨胀特性研究

对南水北调中线强膨胀岩重塑样进行了膨胀率试验,分析吸湿条件下膨胀岩膨胀变形规律。通过控制应变的广义膨胀力试验,研究了广义膨胀力的影响因素,并推导出广义膨胀力经验公式。膨胀率试验表明,邯郸强膨胀岩的膨胀率与干密度线性正相关,与初始含水率线性负相关。广义膨胀力试验表明：广义膨胀力与干密度和含水率线性相关,随干密度增加、初始含水率降低而增加,反之减小;边界约束对于广义膨胀力的影响显著,膨胀应变的略微增加,广义膨胀力大大降低。     

膨润土-砂混合材料三向膨胀力试验研究

利用改进的三向胀缩仪研究了掺砂率、干密度对高庙子膨润土-砂混合型缓冲/回填材料膨胀特性的影响。试验结果表明:混合物的三向膨胀力与掺砂率和干密度均呈指数关系,随干密度增加而增加,随掺砂率增加而减小;混合物的竖向膨胀力始终大于水平向膨胀力,在试验研究的范围内,水平向膨胀力与竖向膨胀力的比值随干密度变化较小,其值稳定在0.8左右;水平向膨胀力与竖向膨胀力的比值随掺砂率增加大致呈线性降低;混合物的三向膨胀力发展呈两个阶段,初始阶段膨胀力发展迅速可达到最大膨胀力80%左右,第二阶段膨胀力发展缓慢。最后从晶体扩张理论和双电层理论分析了混合物的膨胀特性机理。     

西北地区膨润土湿化变形特征的试验研究(英文)

通过对西北地区原生与重塑膨润土的湿化试验,研究了初始含水量、初始干密度与荷载水平对湿化变形的影响。研究表明,当初始干密度给定时,湿化变形增量随初始含水量增加而减小;当初始含水量给定时,湿化变形增量随初始干密度增加而增大。重塑膨润土也同样有此规律,但重塑膨润土的湿化变形比原生膨润土为大。     

考虑压力和密度影响的膨胀土增湿变形研究

基于考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响,研究了膨胀土竖向增湿变形问题,得到了膨胀土膨胀变形的规律,揭示出相同初始含水量时,初始干密度越大膨胀率越大;相同初始干密度时,初始含水量越大膨胀率越小;其他条件相同时上覆压力越大膨胀率越小。文章还总结出考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响的膨胀率回归方程,提出用有限的试验数据得到任意组合条件的膨胀率计算方法。由此可进一步求得膨胀土地基的膨胀变形量,为工程计算提供可靠的理论依据。     

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。     

压实膨胀土的膨胀变形规律与计算模式

以陕西安康压实膨胀土为对象,通过不同初始干重度、初始含水率和上覆压力的一系列膨胀量试验,得到了人工压实膨胀土的膨胀变形随以上3种因素变化的规律,并总结提出了考虑初始含水率、初始干重度和上覆压力3种因素的耦合变化,满足工程精度要求的膨胀量计算模式,并对该计算模式进行了验证,证实了其正确性。结果表明:在实际工程中,可以通过有限的几组膨胀量试验得到计算模式的参数,用文中提出的计算模式直接计算任意初始干重度、初始含水率的土体在任意压力下的膨胀变形量,具有重要的实用价值。     

电石渣改良膨胀土试验研究

膨胀土吸水体积膨胀,失水体积收缩的特性,给工程建设带来的危害屡见不鲜。因此如何改良膨胀土,显得尤为突出。化学改良法是膨胀土改良的常用手段之一。电石渣是工业制乙炔的主要废弃物,其堆放不仅占用大量土地,而且会造成环境及地下水污染等。通过系统的室内试验,探讨利用电石渣改良膨胀土的方法,掌握电石渣改良膨胀土的物理、力学性质及胀缩性特征。试验结果表明:随电石渣掺量的增大,改良土的最优含水率逐渐增大,最大干密度逐渐降低;塑性指数随电石渣掺量的增大先增大后降低;改良土的自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率均随着养护龄期的增长呈减小趋势;随养护龄期的增长,改良土的压缩模量呈增大趋势,压缩系数呈减小趋势;改良土的抗剪强度随养护龄期增长主要体现在黏聚力、内摩擦角及无侧限抗压强度均随养护龄期的增长而增大;通过试验得到电石渣改良膨胀土的最优掺量为10%。扫描电镜的结果也验证了随养护龄期的增长,改良土的强度增大,胀缩性减弱。     

膨胀土地基膨胀变形计算方法研究

含水率增加会引起膨胀土地基膨胀变形。室内试验和现场测试结果表明,膨胀率和膨胀力随含水率的增加呈线性增大,大气影响深度范围内膨胀土地基含水率变化随深度呈线性减小,膨胀率与上覆压力可用椭圆形曲线表示。在推导膨胀率计算公式的基础上,建议采用分层总和法计算膨胀土地基膨胀变形。计算表明,计算结果与模型试验结果较吻合,而规范方法计算结果偏大。     

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土试验研究

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土（简称灰土）试验研究包括室内和现场试验研究。室内试验研究包括：天然膨胀土与击实膨胀土的基本物理特性和胀缩特性试验、灰土击实试验以及膨胀土掺石灰改性试验等。室内试验结果表明：击实膨胀土比天然膨胀土的膨胀潜势更大；在道面下一定范围内，填料不能采用膨胀土，而必须用灰土；石灰能有效地对场区内的膨胀土进行改性，最优石灰掺合比为6％～8％：不同灰土层的最大干密度与最佳含水量差异较大，现场施工填料不能混填。现场试验包括：碾压试验、压实灰土基本物理特性和胀缩特性试验、浸水载荷试验、测定路基回弹模量和回弹弯沉试验等。现场试验结果表明：在有效控制灰土的石灰掺量和含水量情况下，采用激振力为450kN的碾压机对松铺厚度为50和30cm的灰土进行碾压，分别需碾压8和6遍，路基压路度才能达到95％，表面沉降才趋于稳定；现场压实灰土的膨胀潜势很低，仍有明显失水收缩特性，在施工时应注意采取保水措施；压实灰土具有较高承载能力、强度特性和吸水稳定性。     

影响有荷载膨胀率的因素分析

根据击实膨胀土在不同的荷载、含水量和压实度下的膨胀变形试验 ,分析了击实膨胀土在 3个因素下的膨胀变形规律 ,并通过考虑交互作用的正交试验设计 ,找出 3个因素的重要性大小 ,且两两无交互作用 ,从而推导出膨胀土地基的膨胀量的计算公式 .     

高填方土石混合料强度与变形特性及沉降预测研究

 为解决高填方土石混合料强度与变形计算难题,对不同初始含水量不同初始干密度的土石混合试样进行剪切试验和压缩试验,深入分析不同土石比试样的强度与变形特性随初始参数的变化规律。结果包括：(1) 初始压实度越小的试样侧限压缩应变越大,初始含水量越大的试样侧限压缩应变越大;压缩系数随竖向压力的增大整体先增大后减小,压缩模量随竖向压力的增大整体呈增大趋势;(2) 类似高填方工程中填筑体初始压实度宜控制在0.93以上,初始含水量控制在最优含水量±(2%～3%),土石比控制为2∶8～4∶6;(3) 粉质黏土和砂质泥岩混合料压实土的干密度与竖向压力之间呈幂函数关系,建立由填土层的初始状态和所受荷载预测填筑土层强度和沉降量的算法;(4) 考虑初始状态的填方沉降预测方法是合理的,采用其略微偏大的变形计算结果进行高填方设计或施工,可使得高填方地基质量控制偏于安全;(5) 最优含水量范围内不同压实系数引起的沉降差异较小;随着压实系数的增大,地基沉降变形明显减小;土石比为2∶8时压实度增大对地基沉降的影响程度大于土石比为4∶6的高填方地基。研究成果可用于土石混合料高填方地基变形分析与计算。