干湿循环作用下膨胀土表观胀缩变形特性

为揭示不同上覆压力及含水率幅值条件下膨胀土胀缩特性及表观不可逆变形,开展了干湿循环作用下膨胀土表现胀缩变形特性试验研究.从微观的角度分析了膨胀土吸水膨胀、失水收缩的特性及产生裂隙的原因;探讨了不同压力及含水率循环幅值条件下,膨胀土试样高度、相对膨胀率、相对线缩率、随含水率及循环次数的变化关系以及试样表观相对不可逆变形量与累计不可逆变形量随循环次数的变化关系.研究结果表明:膨胀土吸水膨胀失水收缩是土颗粒间水体变化叠加的直观反应,也是土体内部产生裂隙的主要诱因;膨胀土失水收缩过程中,基质吸力以最大程度限制含水率减小的方式逐渐增大;不同压力作用下,试件高度随含水率呈线性变化关系,而无压力作用下的变化关系波动较大;随着循环次数的增加,膨胀土相对膨胀率逐渐减小,而相对线缩率先增大后减小,且上覆压力越大,相对膨胀率越低;不同含水率幅值范围内的相对膨胀率与相对线缩率随着循环次数的增加具有逐渐减小的趋势;不同压力作用下,含水率为15%时,膨胀土的累计不可逆变形随着循环次数的增加逐渐增大,而在含水率为25%时其反而逐渐减小.     

重塑膨胀土膨胀力室内试验研究

为了进一步研究膨胀土膨胀力的发展规律,采用平衡加荷法研究南京膨胀土竖向膨胀力随时间、初始含水率、干密度的变化规律。试验结果表明:膨胀土试样初始含水率越小、干密度越大,膨胀速率越快;同一干密度的膨胀土试样随着含水率的增加,膨胀力不断下降,膨胀土试样的膨胀力与含水率基本呈线性关系;同一含水率的膨胀土试样的膨胀力随干密度的增大而增大,膨胀土试样的膨胀力与干密度基本呈幂指函数关系。     

膨胀土膨胀变形时程特性研究

为研究膨胀土膨胀变形随时间的变化,进行了2组南宁膨胀土室内单向浸水膨胀试验和膨胀土桩基灌溉模拟试验,分别对有荷、无荷膨胀土的线胀率的时程特性和基桩桩周膨胀土变形的时程特性进行了较长时间的研究.研究发现,尽管土样的初始含水量及干密度不同,但土样有荷膨胀变形的时程特性具有相似的规律:有荷(大于50 kPa)情况下,土样线胀率1gδ与时间t曲线可分为3个阶段,且该曲线可以用指数关系进行精准描述;无荷膨胀土膨胀率1gδ与t的关系用对数函数拟合更为精确;对桩基模拟试验结果进行分析和数值拟合,建立了考虑时间因素的桩周土隆起量的指数函数关系式,为进一步研究桩一土共同作用奠定了试验基础.     

掺灰膨胀土的膨胀特性试验研究

通过生石灰对膨胀土的改性作用,在相同初始含水率的条件下,比较改性前后膨胀力、膨胀率的变化趋势,寻求最佳掺灰率;分析了膨胀力与初始含水率,膨胀率与初始含水率以及终止吸水量与初始含水率等关系.     

膨胀土击实样膨胀特性试验研究

为研究膨胀土的膨胀特性,对南水北调中线工程南阳中膨胀土击实样进行了不同起始含水率与压实度的无荷膨胀率和有荷膨胀率试验,重点研究了南阳中膨胀土击实样的膨胀特性与初始含水率、压实度、上覆荷载的规律关系.试验成果表明:在相同起始含水率下,随着压实度的增大,膨胀土无荷膨胀率与压实度呈较好的线性增长关系;在相同压实度条件下,膨胀土无荷膨胀率随起始含水率增大而减小;含水率大于最优含水率可以明显地抑制膨胀土的膨胀;较小的荷载作用就可以抑制膨胀土的大部分膨胀量;由正交分析法分析可知,当荷载较小时,含水率对有荷膨胀率的影响要大于压实度对有荷膨胀率的影响,当荷载继续增大时,压实度对有荷膨胀率的影响要大于含水率对膨胀率的影响.     

缓坡率膨胀土加筋路堤局部稳定性分析

根据大气影响深度理论和调查结论,提出了加筋路堤的破坏模式,利用格栅变形和土体膨胀变形的相容关系,结合室内有荷试验结果,提出了允许变形的膨胀压力的计算方法,推导了膨胀土加筋路堤的局部稳定性计算公式并对南宁至友谊关公路的加筋路堤稳定性进行了计算。膨胀压力不同于室内试验的膨胀力,是土体允许变形以后的压力,其值小于或等于室内试验得到的膨胀力;下滑力由裂缝中土体吸水后产生的膨胀压力提供,抗滑力由滑动面上土体与筋材的摩擦力和筋材的锚固力共同提供,适当提高填筑含水量可以降低下滑力;文中提出的局部稳定性计算公式可用以验证膨胀土路堤加筋设计的合理性。     

膨胀土巴西劈裂强度及其破坏能量演化规律

为探究膨胀土的抗拉强度及破坏特征演化规律,完整描述其拉伸破坏特性,通过试验验证巴西劈裂试验在膨胀土试样抗拉强度测定中的适用性,并在此基础上较为系统地探讨含水率和干密度对膨胀土抗拉强度及加载过程中能量演变的影响。结果表明：巴西劈裂试验对试验范围内的重塑膨胀土样具有较好适用性;试样抗拉强度随含水率升高而减小,且干密度越大减幅越大,随初始干密度增加而增大,且含水率越高增幅越小;膨胀土试样的破坏能与抗拉强度具有类似的变化趋势,但存在一“临界含水率”使得破坏能随含水率增加近似呈现双线性降低趋势,且该“临界含水率”随试样初始干密度的增加而增大。研究结果拓展了巴西劈裂试验的应用范围,并得到了将能量指标作为土体抗破坏能力辅助指标的工程启示。     

玄武岩纤维加筋膨胀土强度的试验研究

对掺入玄武岩纤维的膨胀土进行力学试验,研究玄武岩纤维加筋膨胀土强度的变化。将4种不同含量(0%,0.1%,0.3%和0.5%)的玄武岩纤维掺入膨胀土中制取试样进行室内试验。试验结果表明:加筋膨胀土的抗剪强度和无侧限抗压强度随着养护龄期的增加均有所增加,其最佳养护龄期为14d、最佳加筋率为0.3%;掺入玄武岩纤维可有效提高膨胀土的延性并有效降低膨胀土的膨胀率。     

初始含水率与膨胀土力学特性关系的分析研究

通过室内试验模拟现场施工条件,采用干法重型击实试验,制备7组不同初始含水率的土样,分析膨胀力、膨胀率、终止吸水率随着初始含水率的不同而呈现的变化趋势;利用Origin7.5数值软件,进一步对膨胀力与初始含水率、膨胀率与初始含水率、终止吸水率与初始含水率进行线性拟合和S曲线拟合。数据结果证明:随着初始含水率的增加,膨胀力、膨胀率及终止吸水率呈现降低趋势;该区域膨胀土在吸水率达到5%左右时,土体可达到胀限含水率,促使土体膨胀稳定;三者的S曲线拟合均优于线性拟合结果,在S曲线拟合中,通过对Chi^/DoF值和R2值的综合考虑,探索出三者分别与初始含水率之间的最佳拟合关系即为指数函数关系。     

水泥改性膨胀土试验研究

以水泥为改性材料对中强膨胀土进行改良,对不同掺灰量膨胀土的界限含水量、自由膨胀率、击实性、抗剪强度等进行了室内试验研究。结果表明,随着水泥掺量增加,膨胀土的胀缩性显著改善。