红砂岩膨胀力学特性试验研究

针对南京红山窑水利枢纽工程提供的红砂岩岩芯,采用MTS 815.02型岩石刚性伺服试验系统和岩石膨胀测量仪,对膨胀红砂岩进行了力学特性试验研究。并进一步探讨了膨胀红砂岩膨胀力与吸水率的相关性,继而研究膨胀红砂岩膨胀力与膨胀变形的规律。通过膨胀红砂岩力学特性试验结果分析,膨胀红砂岩的初始吸水率对其膨胀力有着强烈的影响。这一结果对水利工程地基处理方案设计与施工具有重大的参考价值。     

非饱和膨胀岩饱和度及胀缩特性试验研究

膨胀岩变形破坏导致的工程灾害时有发生,深入研究膨胀岩的变形破坏机制很有必要。通过室内膨胀及收缩试验,并结合吸力理论,对南宁非饱和强膨胀岩原状样饱和度及胀缩特性进行研究,探讨膨胀岩胀缩变形机制。膨胀试验分为不同初始含水率下的无荷载膨胀率试验和不同垂直荷载下的有荷膨胀率试验,收缩试验在试样充分饱和后自然风干条件下进行。研究结果表明:非饱和膨胀岩吸水膨胀过程中,无荷载及荷载小于膨胀力条件下,饱和度和膨胀率均呈三阶段模式增长,前者饱和度和膨胀率之间呈指数渐进递增关系,后者饱和度和膨胀率之间呈非线性增长趋势,膨胀率变化均滞后于饱和度,即先达到饱和状态;等于膨胀力的有荷载膨胀时,膨胀岩吸水体积不变但饱和度变化直至饱和状态;膨胀岩吸水初期饱和度变化趋势受初始含水率影响,缩限附近的初始含水率的影响尤其显著,膨胀稳定后的饱和度对上覆荷载不敏感;收缩试验的饱和度呈三阶段衰减模式发展,饱和度与线缩率间呈负相关关系;对南宁非饱和膨胀岩,饱和度在80%～90%时,主要发生饱和度变化。研究成果可为合理构建膨胀岩胀缩本构模型提供科学依据,也可为非饱和膨胀岩工程稳定性的评估提供参考。     

初始含水率对膨润土膨胀特性的影响

为了获得初始含水率对膨润土膨胀特性的影响规律,进行了不同初始含水率条件下无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力室内试验。试验结果表明:中等膨胀势膨润土在吸水饱和过程中无荷膨胀率、有荷膨胀率逐渐增大,且经历快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段。初始含水率越小,快速膨胀期历时越短,膨胀速率越快。随着初始含水率的增加,膨润土的无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力均呈减小趋势,且无荷膨胀率、有荷膨胀率线性递减,而膨胀力与初始含水率呈现良好负指数关系。     

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。     

贵广高铁某区域大桥桥墩下覆岩土体膨胀特性研究

贵广高铁某区域大桥桥墩经过现场监测数据显示在雨季出现抬升,旱季下沉,研究发现这种现象是由于桥墩下覆膨胀岩土造成的。文章在此研究背景下,通过自主设计研制的PZY-1型膨胀仪研究桥墩下覆岩土体的膨胀特性。模拟岩样在一定的干密度、初始含水率、轴向荷载和内压下的膨胀变形特征以及产生的膨胀应力值,获得岩土体在膨胀变形过程中吸水量与岩土体体积变化关系;干密度、含水率与膨胀应力应变的变化关系。主要关系如下:岩体发生膨胀变形过程中吸水量大于土体膨胀量;相同干密度下,初始含水率越大对应的膨胀应力应变越小;相同含水率下,干密度越大对应的膨胀应力应变越大。通过得到的桥基覆盖层下膨胀岩土的变形特征和膨胀力学性质,为今后该地区的勘察设计提供帮助。     

重塑膨胀岩土微变形条件下膨胀力试验研究

 通过对南宁膨胀性泥岩重塑土样进行变形量分别为0,0.2,0.5和1 mm的微变形膨胀力试验,分析膨胀力的主要影响因素,建立膨胀力与干密度、初始含水率双因素之间关系,研究微变形条件下膨胀力变化机制。结果表明：(1) 零变形时,膨胀力随干密度增大呈指数形式增大,并与初始含水率呈幂函数关系。(2) 微变形时,膨胀力随变形增大而衰减明显,在干密度大、初始含水率低时衰减幅度较大,反之较小;在干密度及初始含水率一定时,微变形膨胀力随着变形率增大而呈指数衰减。(3) 微变形与零变形膨胀力之比随变形率增大而呈指数减小,当变形率为1%,2.5%和5%时,微变形膨胀力与对应零变形膨胀力之比分别为75%,55%和35%。     

BEHAVIOR OF SOAKING ROCK AND ITS EFFECTS ON DESIGN OF ARCH DAM

泥钙质胶结砾岩遇水后软化，力学性质会发生较大变化，其强度及刚度均大幅度降低；同时，软岩吸水后会膨胀。首先，通过试验研究泥钙质胶结砾岩在自由状态、受压状态下由于浸水而产生膨胀变形；然后，通过数值计算，分析几种拱坝运行期间可能出现的工况；最后，结合原型观测得出结论，在砾岩上修建结构物如拱坝时，除了要考虑岩体由于自重等因素产生的初始应力场外，还需根据实际情况，考虑浸水对砾岩力学性质的影响。     

用数字图像处理技术进行膨胀红砂岩细观结构动态劣变特征研究

针对南京红山窑水利枢纽工程红砂岩具有微膨胀、易风化、易湿化的特点,采用扫描电子显微镜、X射线衍射仪、MTS81503岩石力学刚性电液伺服试验机等先进设备为测试手段,获得大量红砂岩在不同吸水时间下的细观结构照片,并对图片进行灰度处理,提出用数字图像相关技术处理不同含水状态下红砂岩试验随时间动态劣化过程的灰度分布图;进一步探讨不同注水时间的红砂岩细观结构劣变状态及裂纹扩展的定量描述,从而为分析与定量评价膨胀红砂岩随时间膨胀变形破坏机制,寻求一种可靠的研究方法.这一结果对南京红山窑水利枢纽工程地基处理方案设计与施工具有重大的参考价值.     

延吉膨胀岩变形特性的水-力路径效应与机制浅析

膨胀岩的体积变形受加荷模式和增湿过程的共同影响,为了研究不同水-力路径下延吉膨胀岩的变形特性,以延吉膨胀岩为研究对象,针对不同初始含水率的压实试样开展了3种水-力路径(1吸水膨胀(无荷)—加载压缩—卸荷回弹;2浸水吸湿(体积不变)—加载压缩—卸荷回弹;3加载压缩—浸水吸湿(有荷)—卸荷回弹)的一维压缩试验。试验结果表明:试样在路径1下的压缩指数和回弹指数最大,路径2下次之,路径3下最小,随着初始含水率的增加,试样在路径1和2下压缩指数和回弹指数逐渐减小,而在路径3下压缩指数逐渐增大;无荷状态下试样吸水膨胀,当上覆荷载较大时试样发生轻微的湿陷现象,无荷膨胀率和潜在湿陷率均随初始含水率的增加而减小;膨胀反压法和平衡加压法确定的膨胀力均随初始含水率的增加而减小,对于相同初始状态的试样,膨胀反压法确定的膨胀力较平衡加压法大;延吉膨胀岩的体变规律具有强烈的水-力路径效应,其强烈的水敏性是其中的根本原因。     

黑棉土力学特性和单桩承载特性试验研究北大核心CSCD

黑棉土是一种特殊的强膨胀土,为避免其胀缩导致的基础和结构损坏,需研究其力学特性及桩基承载特性。首先通过室内试验测定黑棉土的有荷膨胀特性、侧限压缩特性和剪切特性。试验结果表明,当上覆压力由0k Pa增加到300k Pa时,土体的有荷膨胀率从36.6%减小至3.3%;含水率增大时,土体平均侧限压缩模量和抗剪强度均减小;含水率为52.0%的黑棉土在较大剪切位移(6mm)时的黏聚力较峰值强度下的黏聚力下降70%。之后通过离心机试验比较不同含水率的黑棉土地基中单桩的承载特性发现,相比含水率为23.0%的黑棉土地基,含水率为52.0%的黑棉土地基中单桩的刚度和承载力均明显降低,桩端阻力的下降尤为明显。建议在工程桩基设计中,湿化下黑棉土的摩阻力宜采用大剪切位移下土体抗剪强度。     

南水北调中线膨胀土/岩微观特征及其性质研究

对南水北调中线工程典型的强、中膨胀土/岩开展室内土工试验与X射线衍射试验,研究了其矿物成分及与胀缩性指标的关系,利用扫描电镜SEM图像进行了微观结构的定性分析,并基于MATLAB软件对孔隙和微结构单元体的微观特征进行了定量化研究,探讨了不同类型膨胀土/岩的颗粒形态、结构类型、裂隙分布等微观特征及其与工程特性的关系。结果表明：膨胀土/岩中的蒙脱石等黏土矿物含量高,强膨胀土/岩以絮凝结构,扁平状聚集体与卷曲片状颗粒为主,中膨胀土/岩以紊流状、粒状堆叠结构为主,片状聚集体与单粒体并存,前者微裂隙发育且定向性明显,孔隙比大,孔隙分形维数与颗粒尺寸小于后者。膨胀土/岩微结构单元圆形度低,复杂度高。膨胀岩定向排列特征显著,颗粒分形维数小,颗粒分形维数与膨胀潜势和孔隙比的变化规律一致。微观组分和结构特征与物性指标分别呈线性关系与负指数幂关系。     

丽江某变电所膨胀土特性及填筑适宜性分析

220kV丽江变电所位于盆地与山麓接合地带,地层岩性主要为第四系残积型粘土和第三系粘土,土层具有中等膨胀潜势,若用非膨胀土换填或用改良膨胀土来回填工程造价均较高,因此,从膨胀土的野外特性、颗粒组成、膨胀潜势、回填特性来分析膨胀土用作填筑材料的适宜性,有重要的工程意义。     

谈破石头沟膨胀性围岩段引水隧洞施工

阐述了膨胀性土及膨胀性泥岩的基本特性及支护要求,并结合重钢西昌矿业有限公司破石头改道工程大型引水隧洞施工中膨胀性泥岩隧洞段的开挖支护经验,提出针对该类围岩隧洞的施工应坚持"短进尺、弱爆破、强支护、早封闭、勤量测"的施工理念,尽可能缩短开挖围岩的暴露时间,从而有效减少此类围岩的失稳垮塌。实践经验表明,文中介绍的施工工艺对于大断面膨胀性泥岩隧洞施工而言是合理可行的。     

灾害性膨胀土的微结构特征及其工程性质

文中研究了我国一些典型膨胀土的微观结构特征，将膨胀土中的微观结构单元归纳为三种类型，并将由结构单元组成的微结构特征分为六种。讨论了微结构特征与膨胀势的关系。研究了膨胀土中的光滑裂隙面的特征，如物质组成、微结构定向性等，并将定向特征与力学强度建立了关系，由实测资料得到摩擦角φ随定向度的增加而减小的结果     

菱苦土改性膨胀土工程性质的试验研究

通过对南京地区膨胀土的室内物理力学性质、石灰改性的系列分析,确定了膨胀土的等级、改性后土的胀缩性、强度与剂量的关系及掺入石灰的最佳配比,为膨胀土性质的进一步研究奠定了基础。     

膨胀岩相似材料水分迁移试验研究

为研究膨胀岩水分迁移规律,以石英砂、膨润土、高岭土、石膏、松香酒精溶液及水作原料,配制两种膨胀性相似材料以开展水分迁移试验研究.通过室内试验,研究了吸湿过程中膨胀岩相似材料吸湿量随时间的变化关系及水分在不同方向上的迁移规律,得到水分在材料内部的迁移特征,并探讨温度对材料水分迁移的影响.结果表明:膨胀岩相似材料靠近吸湿面...     

论膨胀剂的不可替代性

本文针对目前工程界流传的"粉煤灰、矿渣粉等矿物质掺和料以及缓凝高效减水剂、有机纤维等材料可以代替膨胀剂"的论调,从混凝土材料科学的基础理论入手,剖析了混凝土材料组成与性能的关系,详细比较了膨胀剂与粉煤灰、矿渣粉等矿物质掺和料以及缓凝高效减水剂、纤维等材料组成及性能的异同,讨论了膨胀剂的作用机理并阐述了膨胀剂的独特性,提出并深入论证了膨胀剂的不可替代性。     

膨胀土与改性膨胀土的动力特性试验研究

在成都绕城路膨胀土路基改性试验研究的基础上,利用动三轴试验研究膨胀土及改性膨胀土在重复荷载作用下的永久变形及动力特性。分析了不同围压下弹性应变、累积塑性应变和动应变与荷载重复作用次数之间的关系,在双对数坐标系中比在普通坐标系中能更好地区分累积塑性应变的3个阶段。当忽略第1和3阶段时,累积塑性应变与荷载作用次数之间在双对数坐标系中近似呈线性关系。膨胀土的动应变与荷载作用次数之间也有类似的关系。比较了膨胀土与改性膨胀土的动力特性(如动弹性模量、动粘聚力、动摩擦角、阻尼比等),表明经改性后膨胀土的力学特性得到了明显增强。     

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土试验研究

空军汉口新机场试验路段石灰改性膨胀土（简称灰土）试验研究包括室内和现场试验研究。室内试验研究包括：天然膨胀土与击实膨胀土的基本物理特性和胀缩特性试验、灰土击实试验以及膨胀土掺石灰改性试验等。室内试验结果表明：击实膨胀土比天然膨胀土的膨胀潜势更大；在道面下一定范围内，填料不能采用膨胀土，而必须用灰土；石灰能有效地对场区内的膨胀土进行改性，最优石灰掺合比为6％～8％：不同灰土层的最大干密度与最佳含水量差异较大，现场施工填料不能混填。现场试验包括：碾压试验、压实灰土基本物理特性和胀缩特性试验、浸水载荷试验、测定路基回弹模量和回弹弯沉试验等。现场试验结果表明：在有效控制灰土的石灰掺量和含水量情况下，采用激振力为450kN的碾压机对松铺厚度为50和30cm的灰土进行碾压，分别需碾压8和6遍，路基压路度才能达到95％，表面沉降才趋于稳定；现场压实灰土的膨胀潜势很低，仍有明显失水收缩特性，在施工时应注意采取保水措施；压实灰土具有较高承载能力、强度特性和吸水稳定性。