溶液作用下黏土的界限含水率及渗透试验

黏性土的界限含水率是用于土的分类和评价的重要指标,并可能与渗透系数等参数具有一定的相关性,但溶液作用下界限含水率的变化规律没有一致的结论。选取填埋场渗滤液中的几种代表性溶液,对0~15%含量的膨润土改性黏土的界限含水率及渗透性进行了试验。研究发现,CaCl₂溶液和乙酸溶液具有絮凝作用,使高液限黏土变为高液限粉土;膨润土改性黏土的液限和塑性指数与膨润土掺入量正相关;改性黏土的液限随CaCl₂溶液浓度的增大而减小;渗透系数与液限之间没有显著相关性,溶液作用下土的渗透性能还需要深入研究。     

关于液塑限联合测定法试验几个问题的探讨

在我国《公路土工试验规程》中液限和塑限联合测定法是界限含水率试验的主要试验方法之一。液限和塑限联合测定法试验的主要目的是联合测定土的液限和塑限,用于划分土的类别、计算天然稠度和塑性指数,供公路工程设计和施工使用。     

水化学效应对自然土物理力学特性的影响

目前的水化学效应影响研究主要针对于膨润土和高岭土展开,针对于自然土的研究较少。本文利用NaCl、CaCl_2调配不同浓度无机盐溶液作为孔隙水溶液,研究自然粘土的液塑限、渗透系数和强度受水化学效应的影响。试验结果表明:随着无机盐溶液浓度增大,NaCl、CaCl_2溶液可以降低土体的液限、塑限和强度,增大土体的渗透系数;另外,盐溶液作用能提高土体内摩擦角,减小粘聚力,甚至出现负值粘聚力。此外,试验土体的液限改变主要受扩散双电层厚度影响;渗透性增大则是由于扩散双电层厚度变薄,土体颗粒发生絮凝,孔隙结构变大造成;而强度受无机盐溶液的影响主要归结于物理化学力改变引起的土体孔隙结构的变化,使剪切区域颗粒的接触点数量减小;负值粘聚力的出现主要是由于摩尔库伦准则求粘聚力时掺杂了物理化学力和摩擦角的影响。     

酸碱度值对土体液、塑限的影响

采用室内浸泡方法,研究污染土的液、塑限以及塑性指数随酸碱度值的变化规律。用不同酸碱度值的盐酸和氢氧化钠溶液浸泡土样,测定浸泡前、后土样的液、塑限值,总结其变化规律。试验表明：随着酸碱度值的增大,液限和塑性指数逐渐增大而塑限呈现两端大中间小;在酸碱度值一定的情况下,随着浸泡时间的增长,土样有液限值逐渐减小、塑限值逐渐增大...     

ISS减小红色黏土结合水膜的试验研究

红色黏土结合水膜的厚度对其塑性、吸附性、渗透性、膨胀性和导电性等物理性质及强度、变形等力学性质起着控制性的作用。为了分析和计算离子土壤固化剂(ISS)处理红色黏土前后其结合水膜厚度的变化,进行了阿太堡试验、Zeta电位试验、电导率试验和比表面积试验。根据扁平状黏土颗粒结合水膜形成模型,推导了结合水膜厚度计算公式。根据液限含水率、比表面积和结合水密度,计算了ISS加固前后结合水膜厚度的变化。得出ISS加固红色黏土,能够降低其塑性指数,减小Zeta电位和电导率,从而使结合水膜厚度减薄,但不会改变黏土颗粒的双电层结构,不能完全去除红色黏土中的结合水。试验与理论计算结果表明,用塑性指数的降低来表征ISS减小红色黏土结合水膜是可行的、有效的。     

氯盐渍土的工程特性研究

对新疆地区的氯盐渍土进行了勘察和室内试验分析,该地区盐渍土的含盐量在2.87%～3.369%,pH值最大为10.42,洗盐前后的颗粒组成有着明显的不同,洗盐前黏粒含量较少。同时,含盐量对盐渍土的塑性指标影响较大,液限和塑限随着含盐量的增大有减小的趋势,含盐量为2%时液限为28.5%、塑限为16.2%;当含盐量增加到8%时,液限和塑限分别降低到24.1%和13.6%。通过剪切试验得出,含水量不变时,抗剪强度随着含盐量的增大先减小后增大,在一定含盐量下,随着含水量的增加而减小。盐渍土的溶陷系数随着初始含水量的增大而减小,随着含盐量的增加而逐渐增大。     

电渗软黏土电导率特性及其导电机制研究

在自制的Miller soil box中采用4相电极法分别模拟和研究电渗过程中含水率、温度和孔隙水含盐量的变化对软黏土电导率的影响.结果表明,黏土电导率随含水率变化经历3个阶段:含水率小于塑限时,电导率随含水率的增大而迅速增大;含水率大于液限时,电导率随含水率增大而缓慢减小;含水率在塑限和液限之间时,电导率随含水率的增大而缓慢增大.黏土导电性与受含水率影响的土体结构相态有关,导致土体电导率变化的导电途径依次为固液相互层、双电层和液限.温度的升高会导致电导率增大,二者成良好的线性关系,并且含水率越高电导率随温度增长的速率越慢.黏土电导率也随孔隙水含盐量的增大而增大,但是黏土含水率越高,孔隙水含盐量变化对电导率的影响越大.     

路基黏土-砂混合填料的工程特性

为研究路基黏土-砂混合填料的工程特性,本文选取高岭土和石英砂,分别制备不同含砂率与含水率的黏土-砂混合物试件,开展轻型击实、液限塑限联合测定、自由膨胀率、承载比(CBR)、无侧限抗压强度试验。结果表明,随着含砂率增加,黏土-砂的最大干密度升高,最佳含水率、塑限、液限、塑性指数降低。在相同含砂率下,黏土-砂的CBR值随着含水率上升先增后减。若含砂率上升,则黏土-砂的最大CBR值升高,最大CBR值所对应的含水率降低,黏土-砂满足作为路基填料的CBR值要求时,所对应的含水率范围明显收窄。随着含水率或含砂率增加,黏土-砂的自由膨胀率与无侧限抗压强度均减小。相比于含砂率,含水率对黏土-砂无侧限抗压强度的影响更显著。     

重金属污染土物理性质强度定量关系试验研究

通过室内试验研究土体孔隙液中重金属离子影响土体物理力学性状的机理,采用不同浓度的重金属Cu2+、Zn2+、Pb2+掺入高岭土、伊利石类黏土和钠基膨润土,研究土体界限含液率、不排水抗剪强度随重金属离子浓度的变化规律。试验结果表明:以高岭石、伊利石为主要黏土矿物的低活性土的液限、塑性指数随离子浓度的增加而增大,钠基膨润土则表现出相反的变化规律;低活性黏土的不排水抗剪强度随离子浓度增加而增大,高活性黏土强度则随之减小;基于已有的无污染土体物理力学性状定量联系,分析重金属污染土的不排水抗剪强度与液性指数的定量关系,发现重金属离子引起的不排水抗剪强度的变化可以归结于重金属离子引起的液塑限变化,表明重金属Cu2+、Zn2+、Pb2+污染过程基本没有产生化学反应,其物理力学定量关系与已有的无污染土经验关系式一致。     

改善高塑性有机质红黏土强度试验研究

桂林石灰岩地区其基岩面处的红黏土常处于高塑性状态,含有机质时其强度低。通过对高塑性有机质红黏土的加固试验,研究其在有无外加高效减水剂的情况下,水泥掺量、养护时间及水灰比对其无侧限强度的影响。试验表明:高塑性有机质红黏土在水泥加固条件下,其无侧限抗压强度会随着水泥掺量及养护时间的增加而增加,随着水灰比的提高而减小;高效减水剂能明显提高和改善高塑性有机质红黏土的强度力学性质。该试验研究可为红黏土地区的水泥土加固优化设计及施工提供科学依据,以满足实际工程的需要。     

碱液加固黄土的电阻率特征试验及其效果评价

为建立快速无损的评价碱液处理黄土场地体系,探寻电测无损检测结果与场地工程力学特性之间的联系,在室内开展了不同浓度碱液处理原状黄土试样的电阻率测试及直剪试验,得到了碱液处理后黄土试样的剪应力-应变曲线变化趋势; 进一步分析碱液处理黄土场地的抗剪强度特性和电阻率特征,得到了指标间的定量联系,并以碱液浓度为关键变量对抗剪强度指标与电阻率、液限、塑限等物理力学参数进行关联分析。基于硬化型曲线的数学模型,给出了考虑碱液处理浓度和电阻率影响的剪应力-剪应变预测关系。最终根据抗剪强度、最大干密度、塑性指数等工程力学参数的变化情况,提出了基于电阻率变化的碱液处理黄土工程力学性能变化的量化评价。结果表明:随着碱液浓度的增加,液限、塑限均出现增大的趋势,最大干密度随着碱液浓度的增加而减小; 处理后的黄土试样剪应力-剪应变曲线呈现硬化型曲线的特征,且随着碱液浓度的增大,抗剪强度逐渐增加,电阻率值逐渐减小。     

基于有效孔隙比的黏性土渗透系数经验公式研究

 粗粒土的渗透系数可由与渗透性能相关且较易量测的常规参数估算,研究黏性土的类似经验公式具有重要的理论意义。首先考虑结合水膜对黏性土渗透特性的影响,定义了黏性土的无效孔隙比和有效孔隙比的概念,利用黏性土的稠度界限指标液限、渗流的起始水力坡降和双电层参数3种方法,推导了无效孔隙比和有效孔隙比的计算公式,然后对常用的粗粒土渗透系数经验公式进行修正,得出了适用于黏性土的渗透系数经验公式。最后选取泾阳黄土、南海软黏土和科威特盐渍土的相关物理参数,分别代入粗粒土和黏性土的渗透系数经验公式中,得到渗透系数的计算值,将其与室内试验的实测值进行对比,验证了黏性土渗透系数经验公式的合理性。在比较分析了渗透系数经验公式及3种有效孔隙比计算方法的优缺点后,推荐采用稠度指标法修正的柯森–卡门和斯托克斯经验公式作为黏性土渗透系数的计算公式。     

砂砾改良高液限红黏土的试验研究

为合理利用高液限红黏土作路堤填料,针对其易开裂、可压实和水稳定性差等特点,开展了砂砾改良试验研究,提出了以收缩开裂宽度、液塑限为指标确定最佳掺配率的方法,通过湖南衡大公路试验段的修筑,检验了砂砾改良方法的施工可行性和实际效果,为高液限红黏土路堤处治提供了具有实用价值的参考。     

滇中原生红粘土先期固结压力特性分析

针对某大型工程地处滇中岩溶地貌区,工程地质条件和水文地质条件复杂的情况,分析了该地区红粘土的物理力学性质,探讨了红粘土高液限粘土层、高液限粉土层固结特性及差异,并总结了分区土样的固结情况,为类似工程设计提供了参考借鉴。     

Mechanical behavior of micaceous clays

This study aims to investigate the effect of mica content on the mechanical properties of clays.Commercially available ground mica was blended with a locally available clayey soil,at varying nica contents by mass of 5%,10%,15%,20%,25% and 30%,to artificially prepare various micaceous clay blends.The preliminary testing phase included consistency limits and standard Proctor compaction tests.The primary testing program consisted of unconfined compression(UC),direct shear(DS) and scanning electron microscopy(SEM) tests.The test results showed that the liquid and plastic limits exhibited a linear,monotonically increasing trend with increase in mica content.The rate of increase in the plastic limit,however,was found to be greater than that of the liquid limit,thereby leading to a gradual transition towards a non-plastic,cohesionless character.The soft,spongy fabric and high water demand of the mica mineral led to higher optimum water contents and lower maximum dry unit weights with increasing mica content.Under low confinement conditions,i.e.the UC test and the DS test at low normal stresses,the shear strength was adversely affected by mica.However,the closer packing of the clay and mica components in the matrix under high confinement conditions offsets the adverse effects of mica by inducing frictional resistance at the shearing interface,thus leading to improved strength resistance.     

重金属锌污染淤泥质粉质粘土物理特性试验研究

重金属污染在我国已受到普遍关注,而对重金属污染土的物理特性的研究还处于起步阶段。采用南京地区特有的粉质粘土、长江漫滩相淤泥质粉质粘土,进行相关的重金属锌污染后的物理特性研究。通过室内添加硝酸锌溶液配制3种不同浓度的重金属锌污染土,并进行土壤污染前后粒度成分、液塑限、活动度、土粒比重以及pH值等试验的测试分析,研究比较了粉质粘土污染前后随着重金属锌的浓度不同其相关物理性质的变化规律。试验表明,随着Zn浓度的增加,土粒比重,液塑限,粉粒含量和pH值减小,而粘粒含量和塑性指数呈增大趋势。其土体的活动度也随着Zn浓度的增加在不断的降低,并且降低趋势逐渐减缓。     

Relationship Between the Atterberg Limits and Clay Content

This study investigates the liquid limit (Casagrande's method) and plastic limit (rolling and thread method) of six inorganic soils and their respective mixtures with fine silica sand. It was observed that the liquid limit and plastic limit values of the mixtures tested, except those with a low clay percentage, are linked to the respective clay size contents by a linear relationship. The Atterberg limits were subsequently recalculated using the equations of the regression lines of the mixtures governed by linear law with the clay percentages. The plotting of the plastic limit as a function of the liquid limit of these data made it possible to determine the relationship among the liquid limit, the plastic limit and clay fraction valid for inorganic soils that contain platey clay minerals and for clay size contents that are not too low. Hence, on the basis of the interdependence among the parameters considered (W_L, W_p, I_p, CF, A), for a given inorganic soil, knowing only two of three parameters (W_L, W_p, CF) that are measurable using standard tests, the values of other three parameters can be obtained.