南水北调中线工程段弱膨胀土的动力学性质研究

膨胀土在我国分布广泛,掌握膨胀土的动力学特性有重要的理论和工程意义.以南水北调中线工程禹州段弱膨胀土为研究对象,通过循环动单剪试验,研究固结压力和振动频率分别对弱膨胀土的动剪切模量和阻尼比的影响.试验结果表明:随着固结压力的增大,动剪切模量和阻尼比都增大;随着振动频率的增大,动剪切模量增大;对同一剪应变,频率愈低,阻尼比愈小,频率愈高,阻尼比愈大;随着剪应变的增加,试件的阻尼比逐渐增大.     

尿素改性膨胀土的变形试验研究

将相同含水量、相同干密度的邯郸地区膨胀土，在不同的尿素含量、不同龄期和不同竖向压力作用下进行变形试验。研究结果表明，改性处理后膨胀土的膨胀力、膨胀率和自由膨胀率分别由原来的111．16kPa、6．02％、72％下降为19．81kPa、0．01％、7．9％。尿素对膨胀土的膨胀性有很好的抑制作用。     

尿素改性膨胀土的变形试验研究

将相同含水量、相同干密度的邯郸地区膨胀土,在不同的尿素含量、不同龄期和不同竖向压力作用下进行变形试验。研究结果表明,改性处理后膨胀土的膨胀力、膨胀率和自由膨胀率分别由原来的111.16kPa、6.02%、72%下降为19.81kPa、0.01%、7.9%。尿素对膨胀土的膨胀性有很好的抑制作用。     

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.     

合肥膨胀土动弹性模量与阻尼比试验研究

以合肥膨胀土为研究对象,利用GDS真动三轴仪对土体进行循环动荷载试验,研究不同围压、固结应力比对土体动弹性模量及阻尼比的影响规律.试验结果表明,合肥膨胀土的骨干曲线可以由双曲线描述;在相同条件下,动弹性模量随着围压、固结应力比的增大而增大,随着动应变的增大先急剧减小后趋于平缓;动弹性模量的倒数与动应变呈良好的线性关系,最大动弹性模量随着围压的增大呈线性增大,给出考虑围压影响的最大动弹性模量回归方程;阻尼比随着围压、固结应力比的增大而减小,采用 Darendeli 模型及依据阻尼比与应变的经验关系,得到动模量比衰减模型及阻尼比模型;不同围压、固结应力比下阻尼比与动模量比的关系归一化后可以由修正Hardin-Drnevich公式描述.     

重塑红黏土动剪切模量与阻尼比的共振柱试验

在保证路基施工质量的前提下,对重塑红黏土在小应变幅值条件下土体动剪切模量和阻尼比的研究,可作为其是否适宜作高铁地基的判别标准之一.为此,在颗分、液塑限及击实等试验的基础上,对不同围压下标准红黏土试样进行小应变幅值的共振柱试验研究.通过对相关试验数据进行整理,得出了重塑红黏土在小应变条件下动剪切模量和阻尼比的变化规律及其影响因素.利用改进的Davidenkov模型对重塑红黏土动力指标进行了拟合,效果良好.该研究成果可为相关高速铁路路基工程提供基础数据及分析参考.     

钢渣改良膨胀土试验效果与机理分析

对膨胀土、石灰改良膨胀土、钢渣微粉改良膨胀土进行干湿循环试验、自由膨胀率试验、无侧限抗压强度试验,比较验证钢渣微粉对膨胀土的改良效果。试验结果表明:钢渣微粉对膨胀土干湿循环作用下裂隙的发展、自由膨胀率的减小、强度的增加均有明显改善效果。其中钢渣微粉对自由膨胀率的改良效果明显滞后于石灰,但最终的改良效果两者相近,强度改良效果钢渣微粉明显优于石灰。同时运用X射线能谱的方法对膨胀土、石灰改良膨胀土、钢渣微粉改良膨胀土进行矿物成分和化学组成分进行分析,发现钢渣微粉改良膨胀土与石灰改良膨胀土矿物成分相近结合,自由膨胀率和无侧限抗压强度试验结果,对比分析得出钢渣微粉改良膨胀土和石灰改良土在改良机理上有相似性。     

工业碱渣改性膨胀土室内试验研究

为验证工业碱渣改良云南蒙自地区典型膨胀土的效果,通过对比试验探讨不同掺料比的水泥、工业碱渣、水泥+工业碱渣膨胀土的基本特性。结果表明:工业碱渣使素膨胀土的自由膨胀率从71%降至18%,且工业碱渣改性土最小膨胀率仅为水泥改性土的3/4;工业碱渣、水泥、水泥+工业碱渣均可改善膨胀土的颗粒级配,工业碱渣在掺料比30%时效果最明显;工业碱渣掺比40%时,素膨胀土塑限从23%增加到37%,液限从64%降低到42%,塑性指数从41.6降低到5.3;随着工业碱渣掺料比增加,最大干密度逐渐减小,最优含水率先减小后增大,掺比为30%时,最大干密度和最优含水率达到最优。     

圆砾改良膨胀土膨胀性试验研究

针对陕南旬阳地区某电厂工程在地基处理过程中遇到的膨胀土问题,结合场址附近圆砾资源丰富的地质条件,提出了一种新的改良方法——在膨胀土中掺入圆砾.根据土工试验规程进行重型击实试验,分别按照掺加圆砾比例为0%、20%、30%、40%、45%和55%开展试验.研究结果表明:改良试样的最大干密度从1.84g·cm-3提高到2.05g·cm-3,最优含水量从18.76%降低到11.32%;对改良试样进行膨胀量试验,掺加圆砾比例为45%时膨胀性改良效果最好,浸水膨胀达到稳定的时间约为600min.而未掺加圆砾的试样在2 160min还未达到膨胀稳定状态.     

局部膨胀土作用下隧道稳定性试验研究

膨胀土在中国分布极为广泛,目前相应的研究主要集中于工程监测以及数值模拟,容易出现代表性数据缺乏,结果与实际差别较大等不足。本文通过自主研发的膨胀土隧道设备进行模型试验,对底部膨胀土和左侧膨胀土对隧道稳定性的影响进行研究,探究膨胀作用下隧道的力学响应特征以及围岩变形分布规律,得出如下结论:底部和一侧膨胀作用结束后隧道的环向压力分别达到97.23和37.75 kPa,位于膨胀土对侧位置处的压力几乎为0 kPa,呈现时间正相关和距离负相关现象,底部分布膨胀土情况下扰动范围较大,而一侧分布破坏较为集中;膨胀作用对于隧道的影响是荷载和应变缓冲的共同作用下的非线性相关变化,在膨胀时间为1/5时将出现首次应变缓冲,环向压力增幅迅速减小;当隧道底部分布均匀膨胀土层时可以将膨胀土层看作受弯结构研究隧道的力学特征;不同部位膨胀土作用下的围岩变形将产生剧烈剪切破坏带,根据膨胀土分布位置分别出现单边剪切和双边剪切。     

纤维加筋石灰改良膨胀土工程性质试验研究

摘 要：本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,主要通过室内试验研究纤维加筋石灰改良膨胀土作为路基填筑材料的工程性质。通过在天然膨胀土进行石灰砂化的基础上,加入不同比例的纤维,制备不同纤维掺量石灰土土样,分别进行了有荷膨胀试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,纤维加筋不仅可减小石灰土的膨胀性,还可以提高石灰土的无侧限抗压强度,并确定改良膨胀土中纤维的最佳掺量为0.2%。此外对最佳纤维掺量的复合改良土进行直剪试验和干湿循环试验,结果表明纤维和土颗粒之间的摩擦力增大使得纤维石灰土的c明显增大,且经过多次干湿循环后CBR值和强度指标不再随循环次数的增加而发生变化。综上研究表明纤维加筋可有效改善石灰土的膨胀性和强度等工程性质,其中0.2%纤维掺量效果最显著。     

非饱和膨胀土剪切强度参数对比试验研究

通过控制基质吸力的直剪和三轴试验,研究非饱和膨胀土强度参数随基质吸力的变化规律.试验结果表明:直剪和三轴试验得出的强度参数随基质吸力的变化规律基本相同,黏聚力随基质吸力的增加而增加,内摩擦角随基质吸力的增加而有所减小.非饱和土的内摩擦角并非常数,也受基质吸力大小的影响,当基质吸力小于或等于土样的进气值时,与基质吸力有关的内摩擦角保持不变,而土样内摩擦角随基质吸力的增大而减小.直剪试验得出强度参数相对三轴试验得出的强度参数偏大.     

时间因素对水泥改性膨胀土压实度影响的试验研究

膨胀土的膨胀性会给以膨胀上为材料的工程的稳定性带来较大影响.南水北调中线一期工程南阳段采用弱膨胀土添加水泥改性换填的方法来处理膨胀土渠坡(底).分析了水泥和土拌合后,其含水量和水泥含量会随着时间的延续而降低,从而造成质量控制指标——压实度检测结果产生误差的机理,并通过室内试验进行了验证.     

膨胀土裂隙维度及其对强度影响的试验研究

根据分形理论,利用MATLAB软件编制分形处理程序,对多次干湿循环过程中裂隙发育情况以及分形特征进行了研究,结合直剪试验,定量分析了干湿循环后分形维度与抗剪强度的关系.结果表明:在多次干湿循环过程中,分形维度与裂隙率变化规律相似,呈现出先升高后降低的趋势,最后在接近缩限含水率时趋于稳定.随循环次数增多,分形维度峰值不断增大,第2次循环增幅最大,其后逐步减小.分形维度与抗剪强度指标有很好的相关性,随着分形维度的增大,c,φ值不断减小,分形维度可以定量描述裂隙的力学效应.     

南宁非饱和膨胀土压缩蠕变特性试验研究

针对广西南宁膨胀土进行了系列室内试验研究,探讨了非饱和膨胀土非线性流变特性.试验结果表明:分级加载试验及考虑预压荷载的压缩试验中应变-时间曲线有相同的趋势,在小应力时,土体呈现一定的线性变形,在较大应力时土体变形曲线均可拟合成对数形式.通过实验,蠕变曲线可以拟合成Bu体模型,并能得出其本构方程和蠕变方程.     

石灰改良膨胀土的试验研究

对南阳某公路路段的未改良膨胀土及改良膨胀土进行对比试验,并对试验结果进行分析,得出结论：随着掺灰率的增加,膨胀土的膨胀率、收缩系数呈现减小的趋势,说明掺石灰可以有效降低膨胀土的胀缩性,并由此确定施工时的最佳掺灰率为6％。     

南宁膨胀土考虑固结与蠕变耦合的变形特性研究

针对广西南宁膨胀土进行固结与蠕变耦合试验研究,探讨了非饱和膨胀土固结与蠕变变形特性,并且得到了对数形式的考虑固结与蠕变耦合的方程,拟合曲线与实测曲线较为吻合.考虑固结效应的蠕变方程比用流变模型得到的蠕变方程更符合膨胀土的实际情况,研究成果为分析膨胀土提供了新的理论方法.