初始含水率 容重及载荷对膨胀岩特性影响的试验研究

本文重点研究了未扰动膨胀性岩石的初始含水率与其膨胀势显现强弱的关系和初始干容重与膨胀率之间的关系,并对膨胀性围岩的膨胀变形与支护抗力之间的关系进行了探讨。     

膨胀岩三轴膨胀试验的研究

本文介绍了作者所开展的膨胀岩三轴膨胀试验的设计和试验方法,并通过试验证实了膨胀应变是由于应力第一不变量的改变所引起的结论,得出了膨胀岩吸水饱和值是体积应力函数的结论。     

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。     

南京长江第四大桥膨胀岩问题研究

膨胀岩石作为特殊性岩体,其分布范围广,其物理力学强度随含水量的变化而变化。膨胀、收缩变形可随环境变化反复发生,导致岩石的强度逐渐衰减,由于各地区膨胀岩的矿物组成、结构和构造、沉积环境、土层埋藏深度、岩体厚度及分布范围等的不同,膨胀岩的性态各异。膨胀岩反复胀缩变形的特性以及杂乱分布的多裂隙结构,会对建筑(构)物造成较严重的破坏。研究膨胀岩石的工程性质,划分其分类,做好其工程地质勘察,为设计与施工提供充分的工程地质资料,是确保工程建设质量的关键。     

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。     

压实膨胀土膨胀特性的试验研究

研究南水北调东线江苏段沿线压实膨胀土的膨胀变形特性,得到了压实膨胀土的无荷膨胀率与初始含水率之间呈线性关系以及压实膨胀土发生膨胀变形的上限含水率,得到压实膨胀土的有荷膨胀率与上覆荷载之间呈半对数关系。在实际工程中,根据实际含水率与上覆荷载,可预测土体可能发生的膨胀变形量。     

膨胀土的化学改良试验研究

通过对广西南宁南友路地段膨胀土进行了化学改良试验，选用多种化学药品对膨胀土进行化学改良试验，研究了改性材料的选择及掺入的最佳百分比，其结果对类似工程有指导意义。     

膨胀土的自由膨胀比试验研究

自由膨胀率是膨胀土判别与分类的一项重要指标,由于自由膨胀率的测试人为干扰因素较多,自由膨胀率的科学性和可靠性被广泛质疑,因此,寻求一种人为干扰因素少,又能反映膨胀土本质的合理而适用的指标具有重要意义。为此,引进了一种新的试验方法即自由膨胀比试验,膨胀比是10g烘干土样分别在盛有蒸馏水和煤油(或CCl4)的标准量筒(通常为50mL)中沉积稳定时的体积之比。阐述该指标的意义和试验方法,系统开展自由膨胀比试验和膨胀土物理力学指标试验,试验表明:相对自由膨胀率而言,自由膨胀比与阳离子交换量、比表面积、蒙脱石含量具有更好的相关性,能较好反映膨胀土的胀缩特性;将自由膨胀比与公路规范中常用的指标液限、塑性指数、标准吸湿含水量进行对比分析,发现自由膨胀比作为膨胀土判别与分类指标具有更高的可信度,同时自由膨胀比与这些指标相关关系也较好,可将其结合起来用于膨胀土的判别分类中。     

膨胀岩三维膨胀本构关系的研究

本文根据三轴膨胀试验结果分析了Ｅｉｎｓｔｅｉｎ和Ｗｉｔｔｋｅ关于三维膨胀本构的假说,指出了其不完善之处。并建立了可综合考虑应力和含水量两个因素的新型三维膨胀本构关系。     

微生物对膨胀土自由膨胀率的研究

地球表面的土体里含有丰富活跃的微生物,是地质环境中重要的组成部分.采用混合平板法从膨胀土和农田土壤中分离出菌株,制成固体菌剂.利用自由膨胀率试验,对接入不同菌剂并经不同时间培养的膨胀土进行测试.结果表明,加入微生物菌剂后膨胀土的自由膨胀率有明显改善,由原来的70％降低至48％,降幅达32％,将膨胀土由中等膨胀土变为弱膨胀土.     

非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究

利用可控吸力的VJ非饱和三轴仪对新疆膨胀土的强度和变形特性随干密度和吸力的变化规律进行了试验研究,结果表明:非饱和膨胀土的胀缩特性不仅取决于其干密度及所承受的围压,而且还与其吸力大小密切相关,且随吸力增大其剪胀特性增强。非饱和膨胀土的吸力和干密度对黏聚力影响也十分明显,随吸力和干密度增大,非饱和膨胀土的黏聚力呈非线性增大,且增幅明显,而对有效内摩擦角则几乎没有影响,Fredlund双变量理论中的吸力内摩擦角?b并不是一个常量,而是吸力区间内的连续减函数。     

用电导率测定自由膨胀率的方法研究

自由膨胀率是膨胀土分类判别的重要指标之一, 室内自由膨胀率试验周期长、影响因素多,试验成果重复性较差 。自由膨胀率和土壤电导率均与土壤的 阳离子交换量 、比表面积密切相关,在土壤的含水率一定的条件下,电导率是一个相对稳定的指标。因此,探索用电导率测定膨胀土的自由膨胀率可以解决自由膨胀率试验困难的问题。采用制备一定含水率条件下的膨胀土样测试了其电导率和自由膨胀率,试验成果表明：土壤电导率的量级可以用来反映膨胀土的膨胀等级。用特定含水率条件下膨胀土样的电导率可以推求土样的自由膨胀率。该成果对于研究采用电导率判别膨胀土的膨胀等级具有重要的实用意义     

南宁地区膨胀土膨胀力的现场测试

以广西南宁膨胀土为研究对象,考虑气象因素的影响,进行了现场膨胀力测试。测试场地设置桩和框锚结构,在土体中沿水平方向和垂直方向设置土压力盒,测试浅层土体水平向和竖向膨胀力,膨胀力的测试经历了一个完整的雨季。测试结果表明,土体膨胀力的变化与降雨入渗息息相关,"旱涝急转"的过程会造成土体膨胀力骤然变化,但雨季的持续又会对土体水平向和竖向膨胀力带来不同影响。现场对膨胀土竖向和水平向膨胀力的测试结果可为工程设计的优化提供参考。     

铁路路基下膨胀土地基浸水响应现场试验

在工程建设中,膨胀土大都属于非饱和土范畴。对高速铁路无砟轨道路基而言,膨胀土的胀缩变形可能加剧线路的不平顺性,影响高速铁路的正常运营。为研究铁路路基荷载下非饱和膨胀土土层在人工浸水后的变形特征,结合云桂铁路建设,设计并开展了铁路原型路基荷载下膨胀土地基现场浸水试验,并监测了从路基填筑开始到人工浸水结束时膨胀土地基与路基本体变形及浅层土水分的时程变化。试验结果揭示了膨胀土地基浸水饱和后的极限相对膨胀量、膨胀变形沿路基横向与地基深度的分布规律以及地基表面膨胀变形沿路基本体的衰减特征。基于试验成果,初步提出了以路基表面膨胀变形为0作为控制标准确定路基临界填高的设计思路。现场试验的设计原则与实施方法也可为今后研究铁路路基下膨胀土地基胀缩特性提供参考。     

重塑膨胀土三轴增湿变形及力学特性的试验研究

通过三轴增湿变形试验和直接剪切试验,对膨胀土的变形和抗剪强度规律进行了研究.结果表明,膨胀土的极限剪应力、凝聚力和内摩擦角都随着含水率的增大而减小,试样含水率越接近饱和含水率,试样的抗剪强度减小的越快;膨胀土的应力随应变增加呈衰减趋势,并且在增湿变形中以体积变形为主,轴向变形较小;在同一应力状态下,随着含水率的增大,体应变逐渐减小,土样表现为膨胀,在含水率相同的条件下,应力越小,膨胀土在浸水过程中的体积变化就越大.     

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。     

非饱和膨胀土变形和强度特性的三轴试验研究

为了研究吸力变化对非饱和膨胀土变形和抗剪强度特性的影响,利用三套新研制的双压力室非饱和土三轴仪,进行一系列吸湿试验、等吸力压缩固结试验和等吸力剪切试验。试验土样取自鄂西北的中膨胀性土,采用静力压实方法制备试样。试验成果表明:该非饱和膨胀土在低围压吸湿过程中的体变性状呈明显的屈服特性,因此验证了Barcelona膨胀土本构模型中SD屈服包线的存在。在等向压缩固结过程中,该非饱和膨胀土的屈服应力随吸力增加而增大,而屈服后的压缩系数随吸力增大而减少,表明吸力对土体具有硬化作用。该非饱和膨胀土的有效内摩擦角不随吸力变化而变化,吸力对抗剪强度的贡献(似凝聚力)随吸力呈非线性增加,吸力对该膨胀土抗剪强度的贡献明显高于压实高岭土和砂性土。     

渗水膨胀岩隧洞黏弹塑性蠕变解及变形特性分析

渗水膨胀岩隧洞变形是一个受渗流、膨胀与扩容等多因素影响的复杂时变问题。探讨了其变形机制,建立渗水膨胀围岩受力平衡方程,进而得到反映扩容角影响的弹塑性解,并证明余东明解和侯公羽解是本文解的两个特例。以此为基础,借助改进的西原模型,获得了考虑膨胀应变影响的渗水膨胀岩隧洞黏弹塑性蠕变解,并分析了渗流、膨胀与扩容等因素对洞壁时效变形的影响规律。结果表明：随着内外水头比减小或扩容角增大,时效变形逐渐表现为黏弹塑性;膨胀系数α₂只影响围岩黏弹性变形,位移为α₂的单调递增线性函数;在隧洞开挖扰动初期,封闭应变迅速发展成位移,对渗水膨胀围岩变形影响极大。所得结论对渗水膨胀岩隧洞施工和变形控制具有一定指导意义。