非饱和膨胀土边坡中土水相互作用机理

为了探讨非饱和膨胀土中强烈土水相互作用对边坡稳定的影响，进行了大型现场降雨入渗模拟试验和综合的室内试验研究.研究了包括土水特征曲线的测试、胀缩试验和吸湿软化试验的室内试验.试验成果分析表明，在干湿季节循环过程中，非饱和膨胀土中水分、吸力、变形、应力和抗剪强度之间发生强烈耦合作用.膨胀土的丰富裂隙在土水相互作用中起关键作用，它直接破坏了土体的完整性，并显著增加了表层土的入渗速率.降雨入渗使得浅层的非饱和膨胀土体发生吸水膨胀而软化，还造成浅层土体中水平应力显著增加，这可能导致土体发生局部被动破坏.季节性干湿循环使得边坡浅层土体逐渐发生向坡下蠕变，以致边坡发生渐进累积破坏     

冻融循环作用下膨胀土边坡稳定性模型试验研究

采用重塑膨胀土进行室内边坡模型试验,研究膨胀土边坡在冻融循环作用下边坡模型的位移,土压力,含水率和孔隙压力的变化特性,反应冻融循环对膨胀土边坡稳定性影响.试验发现,冻融循环作用下膨胀土边坡表面裂隙由初始数量较少的直线型长裂隙向数量较多的网络状短裂隙发展,对沿深度方向上的裂隙发育亦存在显著影响.土压力在单次冻融中表现随温度降低土压力增大,反之亦然.边坡在冻融过程中始终表现冻缩融胀,但整体上表现出向临空面逐渐变形的趋势.且单个冻融循环周期内位移变化速率与温度绝对值呈正相关关系.含水率在单个冻融循环周期内呈现随温度降低而降低,温度升高反之,随试验进行含水率在深度方向表现出明显水分迁移现象.孔隙压力随温度降低先小幅度升高后大幅度下降,温度升高孔隙压力先升高后下降.孔隙压力受温度传导速度影响很大.首次冻融对边坡变形、含水率和孔隙压力影响很大,随着试验进行其变化都会趋于稳定.     

干湿循环条件下水泥改性膨胀土变形和强度试验

为了探究干湿循环作用对水泥改性膨胀土力学性质的影响,以合肥地铁1号线太湖路车站基坑膨胀土为试验对象,进行了不同水泥掺入比和不同养护龄期的水泥改性膨胀土直剪试验,确定了最佳水泥掺入比以及最佳养护龄期.在此基础上,进行了干湿循环条件下膨胀土和水泥改性膨胀土的胀缩变形试验和直剪试验.试验结果表明:膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆,随干湿循环次数的增多,抗剪强度逐渐减小,绝对胀缩率逐渐增大,并最终趋于稳定;水泥改性后的膨胀土抗剪强度明显提高,水稳性显著提升,胀缩性明显减弱;经水泥改性后,膨胀土受干湿循环作用的影响显著减小.     

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.     

干湿循环对膨胀土变形指标的影响

对经历室内干湿循环后的膨胀土进行胀缩性试验,研究了胀缩变形指标的变化规律,结果表明：除缩限外,其余胀缩性指标随干湿循环次数的增加发生衰减,前1～3次循环时衰减速度较快,此后逐渐趋于一稳定值,循环次数与胀缩性指标可用指数关系拟合,缩限在干湿循环过程中不发生变化。     

非饱和原状膨胀土平面应变剪切试验性状

介绍了非饱和土孔隙压力的测试技术和轴平移技术,利用改装的土工真三轴仪,模拟膨胀土边坡开挖过程的应力状态,对河南南阳原状膨胀土进行了平面应变等应力比卸荷试验,试验中同时测定了土中孔隙压力值,分析了膨胀土中吸力在剪切过程中的变化.试验表明,非饱和土原状膨胀土的吸力状态不仅与土的应力状态有关,还与土体的变形有关,其稳定表现出明显的滞后现象.土体吸力不仅取决于σ1、σ3,还与土中偏应力状态(σ1-σ3)有关.     

水位升降对库区非饱和土质岸坡稳定性的影响

针对传统的饱和土理论在分析库岸边坡渗流和稳定问题中存在的不足,以非饱和 饱和渗流分析程序模拟水位升降过程中岸坡内孔压场（包括浸润线以上的基质吸力场）.在此基础上,考虑基质吸力对抗剪强度的贡献及其对安全系数的影响,进行了边坡稳定的极限平衡分析,并对影响岸坡渗流场的主要水力参数进行了敏感性分析.分析结果表明,坡外水位升降时,坡内浸润线及其上的基质吸力场发生显著变化,进而影响岸坡稳定;水位升降过程中,岸坡安全系数的变化规律非常复杂,坡内孔隙水压力、坡外水推力和土体容重对稳定安全系数的贡献规律随水位变化而变化;土体的渗透性能和土 水特征曲线的斜率显著影响了水位升降过程中岸坡稳定安全系数的变化规律.     

考虑轴平移技术系统误差的边坡稳定性分析

为分析非饱和土边坡的稳定性,研究了渗透系数与基质吸力的关系,考虑了饱和度对渗透系数的影响,建立了非饱和土不同强度下的土-水特征曲线(soil water characteristic curve,SWCC).利用Abaqus有限元模拟软件分别模拟了轴平移技术实测的SWCC和应用修正计算方法修正的SWCC,分析了坡内孔隙水压力变化、坡体变形和坡内塑性区出现的区域.研究表明,直接应用轴平移技术测试的SWCC进行边坡稳定性分析时,得到的坡内土体变形、等效塑性区较实际情况偏小,土的真实强度将被放大,存在安全隐患;应用SWCC修正计算方法,更接近边坡内土体的实际情况,并能降低工程隐患.     

废弃轮胎橡胶颗粒改性膨胀土的试验研究

废弃轮胎破碎后与土混合可改善土的工程特性,为提高废旧轮胎的循环利用和解决膨胀土工程问题提供了新途径.取湖北荆州膨胀土,掺入废弃轮胎橡胶颗粒形成改性膨胀土,完成了素膨胀土和改性膨胀土的物理特性、胀缩特性、强度特性试验.结果表明,当轮胎橡胶颗粒的掺量(质量百分数)小于23%时,改性膨胀土的液限和塑性指数随掺量的增加而增大,但塑限基本不变;最大干密度较素膨胀土降低,最优含水率基本不变化;改性膨胀土的粘聚力和抗剪强度较素膨胀土明显下降;粘聚力总体上随掺量的增加而减小,但抗剪强度和内摩擦角随掺量的增加变化不大;改性膨胀土的胀、缩性明显减弱,当橡胶颗粒的掺量为23%时,对胀缩特性的改善效果最佳.     

干湿循环对合肥地区膨胀土渗透特性的影响

合肥地区膨胀土在干湿循环下,土体裂隙不断发育,其渗透特性也随之变化,也常常会影响到膨胀土的蓄水能力。这种情况会加速雨水的汇流,对于城市排水管网的过流能力造成冲击。因此,通过模拟土体的干缩湿胀,测定其初期含水率,液限、塑限、变水头渗透系数等实验方法,并运用MATLAB处理裂隙图片,用裂隙度来表征在干湿循环下,膨胀土裂隙发育对膨胀土渗透性能的影响。     

降雨条件下非饱和土边坡渗流-应力耦合分析

以广西兴业县某滑坡为研究对象,利用Geo-Studio软件对非饱和土边坡渗流场、应力场、变形场进行直接耦合数值模拟分析,进而总结出了非饱和土边坡稳定性及滑移面的演化规律.结果表明:边坡浅层土体对降雨响应剧烈,孔隙水压力、体积含水量与降雨强度呈正相关性,基质吸力、有效应力锐减,引起抗剪强度下降,不利于边坡稳定;浅层土体受...     

膨胀土边坡破坏机理及加固措施分析

膨胀土边坡失稳的主要原因是膨胀土在不同含水率条件下的反复胀缩导致抗剪强度随时间的变化而逐渐衰减。分析了膨胀土边坡运动特征和破坏机理,针对膨胀土自身特性和外部环境条件,提出了膨胀土边坡的加固措施。     

基于FLAC3D的膨胀土边坡渐进变形失稳机理研究

以安徽省北沿江高速公路（马鞍山至巢湖段）的膨胀性黏土边坡为对象,通过分析边坡变形失稳特点探究了此类边坡变形失稳机理,并基于FLAC3D软件针对某典型边坡开展了边坡稳定性的数值模拟分析。分析结果表明：该类膨胀土边坡失稳受水作用影响显著,膨胀性黏土遇水膨胀,且强度参数折减程度较大,膨胀土路堑边坡浸水后的破坏主要是发生在坡面浅层,且浸水程度愈深,边坡稳定系数愈低,这表明膨胀土路堑边坡的稳定性受浸水湿化效应的控制,通过在坡脚设置支挡工程防护,使得坡体的水平位移发生了显著的减小,加强了坡体的整体稳定性。     

地下水雍高诱发黄土滑坡离心模型试验研究

为了研究地下水位雍高条件下坡体的变形破坏特征和失稳的机理,以黑方台焦家滑坡为地质原型。通过在离心模型后部安置排水挡板和临时水箱,其能较好得模拟灌溉水通过集中通道快速入渗补给坡体地下水,再现地下水位雍高诱发黄土滑坡变形破坏的全过程。此外,在离心模型试验期间,对边坡的孔隙水压力、土压力和变形演化特征进行实时监测和研究。研究表明:地下水雍高造成底部黄土层软化,潜蚀作用和不均匀沉降致使边坡产生塑性流动,从而导致滑坡的顶部形成不同程度的平行错拉裂缝。造成这类滑坡的后壁形态大多呈现直立状。地下水位雍高造成坡体内土体的局部剪缩变形导致孔隙水压力持续以及急剧增高,最终诱发此类滑坡发生突发性破坏,呈现出高速泥流破坏特征。因此地下水位雍高诱发滑坡的形成机理过程为:牵引式蠕滑-半坡以及后缘拉裂-锁固段累进性滑移剪断-滑带贯通高速溃滑破坏。     

干湿循环作用下膨胀土裂隙发育规律及影响因素

工程实践中不同类型膨胀土裂隙发育程度与其对应的胀缩强弱等级有着不完全一致的现象, 为探明原因, 以广西地区4 种不同胀缩等级的膨胀土为研究对象开展室内干湿循环试验, 用CT 扫描、图像数字处理等手段进行裂隙观测, 以体积裂隙率作为膨胀土裂隙发育量化指标, 同时通过土性特征、微观结构、抗拉强度等方面分析膨胀土裂隙发育程度的主要控制和影响因素。试验表明: 4 种膨胀土裂隙发育程度随干湿循环次数增加而增加, 自由膨胀率、黏土矿物相对含量、比表面积等指标与膨胀土胀缩强弱程度有关; 而微观结构特征是裂隙发育的内因, 不同的微观结构特征裂隙发育程度有所不同, 且闭式絮凝状结构的裂隙发育最大; 膨胀土抗拉强度指标与裂隙发育程度有一定的相关性, 可为膨胀土裂隙发育程度的预测提供参考依据。     

等幅干湿循环条件下膨胀土的低应力抗剪强度特征

为研究膨胀土的真实强度特征,采用室内常规直剪试验,对等幅度干湿循环条件下的重塑膨胀土进行低应力抗剪强度测试。研究了重塑膨胀土低应力抗剪强度参数随循环次数、循环幅度的变化关系,并建立了包含初始含水率、循环幅度、干湿循环次数为变量的粘聚力的非线性特征函数。试验结果表明：在相同循环幅度和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环次数的增加而衰减;在相同循环次数和初始控制含水率下,膨胀土的粘聚力随循环幅度的增加而衰减;内摩擦角与循环幅度和循环次数之间的关系无法用函数来表达;本文建立的非线性粘聚力衰减函数是利用室内简单试验得到的,可用来计算等幅度干湿循环条件下膨胀土的粘聚力。     

非饱和土吸力对边坡稳定性安全系数的影响

本文在对非饱和土吸力与膨胀力的关系研究基础上,用吸力与内聚力之和代替有效内聚力,并用膨胀力代替吸力,推导出考虑吸力作用的非饱和土边坡稳定性安全系数的计算公式,并通过算例说明吸力对边坡稳定安全系数的影响。     

雨水入渗下膨胀土路堑边坡的稳定性数值分析

膨胀土路堑边坡发生滑坡的主要原因是雨水的入渗.通过分析膨胀土路堑边坡的工程特点和破坏机理,考虑雨水的入渗的情况下膨胀力变化的规律,选用合适的本构模型,对膨胀土路堑边坡的各种增湿状态进行仿真模拟,根据不同的降雨条件对膨胀土不同的入渗深度,对膨胀力进行简化,建立简单合理的膨胀力变化模型.分析发现膨胀土路堑边坡稳定性主要受雨水入渗后膨胀土的含水量影响,浸水后膨胀土边坡的安全性明显降低.这也要求在膨胀土路堑边坡的设计过程中,不仅要选用合理的坡率,而且要重点注意路堑边坡的防护和排水措施.     

NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术

由于膨胀土是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘土,所以,在膨胀土地区修建高速公路最普遍的问题就是边坡和基床的变形.本文介绍了NCS固化剂的作用原理及在膨胀土中掺入NCS固化剂改善膨胀土的结构,提高路基填筑质量的施工技术.     

NCS固化剂改善膨胀土填筑路基施工技术

由于膨胀土是具有膨胀结构、多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘土 ,所以 ,在膨胀土地区修建高速公路最普遍的问题就是边坡和基床的变形 .本文介绍了NCS固化剂的作用原理及在膨胀土中掺入NCS固化剂改善膨胀土的结构 ,提高路基填筑质量的施工技术 .