南水北调渠道工程焦作段弱膨胀土改良研究

针对南水北调中线焦作2段渠道弱膨胀土能否作为堤身填料这一问题,通过控制初始含水率、干密度对重塑弱膨胀土进行了室内试验研究,研究表明:随着干密度的增加,土体的抗剪强度增大,压缩性降低,膨胀性增强,随着初始含水量的提高,土的抗剪强度减小,压缩性增大,膨胀率减小。讨论了非膨胀土包盖和掺入非膨胀土改良、水泥改性弱膨胀土胀缩性可行性。     

冻融循环下南阳膨胀土直剪试验

我国南水北调中线工程沿线的部分膨胀土渠道处在季节性冻土地区。为了探究冻融循环对膨胀土抗剪强度和体积变化的影响规律,对经历冻融循环的膨胀土和非膨胀性黏土试样进行尺寸测量和直剪试验。试验结果表明:在冻融循环初始阶段,土体抗剪强度的降低较为明显,随后由于含水率的降低,土体的强度逐渐增强;在冻融循环的过程中,非膨胀性黏土的体积变化表现为"冻胀融沉",而膨胀土的体积变化表现为"冻缩融胀"。干密度的改变不影响膨胀土的抗剪强度和体积变化的规律形态,干密度大的膨胀土最终体缩量较小。采取防蒸发措施的膨胀土在冻融循环前3次抗剪强度逐渐减小,随后趋于稳定,其最终体积几乎不受干缩的影响。     

水泥及石灰掺量对改良膨胀土抗剪强度的影响

以南水北调中线工程淅川段的膨胀土为研究对象,分别采用水泥和石灰对膨胀土进行改良,其掺量分别为2%、4%和6%,在分别养护7 d和28 d条件下,进行直剪试验,研究水泥和石灰掺量对改良膨胀土抗剪强度的影响。研究表明:水泥和石灰均能有效地抑制膨胀土的膨胀性,并且随着掺量的提高、养护时间的加长,改性膨胀土的抗剪强度、黏聚力和摩擦角进一步得到提高;水泥相对于石灰对膨胀土抗剪强度影响更大。     

ISS改性强膨胀土胀缩和强度特性试验研究

运用离子土壤固化剂(ISS)对南阳强膨胀土进行改良试验研究。依据不同配比改性土的液塑限和自由膨胀率试验结果,选定ISS溶液改良该膨胀土的最优配合比为1∶300,对膨胀土改性前后的脱湿和吸湿过程进行了试验研究。结果表明:在脱湿试验中,ISS能够较好地抑制膨胀土的垂直收缩,但不能抑制膨胀土的水平收缩;在吸湿试验中,吸湿膨胀稳定时,素土的膨胀增幅为1.72 mm,ISS改性土的膨胀增幅为1.36 mm,ISS能够较好地抑制膨胀土的膨胀性;在抗剪强度试验中,ISS能够增大膨胀土的黏聚力和内摩擦角,改变率分别达59.33%和4.96%,使其工程性质得到较好的改良。     

临淮岗副坝弱膨胀土填料试验成果分析及应用

临淮岗副坝为均质土坝,沿线料区大多具有弱膨胀性,对工程不利。为了解料区膨胀土的主要工程性质,在副坝沿线的4个料场的不同位置,分别取样进行了物理力学性试验和矿物化学分析试验,并根据击实试验结果,配制不同含水率和干容重的试样,进行膨胀力、膨胀率、收缩、常规直剪、排水反复直剪、反复胀缩剪切、三轴剪切、大试样干湿循环等试验,通过对以上各项试验结果的分析,了解了临淮岗副坝沿线膨胀土的工程性质,提出了副坝填筑时建议选用的抗剪强度、含水率、干容重等控制参考值,具有重要的实用价值。     

吸力对弱膨胀土应力应变关系和强度的影响

本文对不同吸力的南阳弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。试验结果表明:在净应力相同的条件下,试样的应力应变关系曲线随着吸力的增加而升高、剪缩体变小,并且随着吸力的增加其应力比-应变关系与强度、体变表现出类似超固结土的特性明显。其主要原因是试样受到较大的吸力,有效应力增加,弱膨胀土试样失水收缩、孔隙比减小均明显,使试样剪切过程中表现出类似超固结黏土的特性。吸力所引起弱膨胀性土体积收缩明显,不可忽视。因此预测非饱和弱膨胀性土的应力应变关系和强度特性需考虑吸力所引起的体积收缩影响。     

DAH改良剂与石灰混合溶液改良膨胀土的试验

为了研究DAH改良剂与石灰混合溶液改良膨胀土性能的效果,以广西水南路部分路段膨胀土为样本,将多种固化剂混合并采用不同剂量进行试验。通过对试验前后土样的胀缩性、击实特性、承载比和抗剪性能的分析,表明膨胀土的胀缩性显著降低,力学性质得到明显改善。更多还原     

聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的胀缩特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性,容易引起上覆构筑物的破坏。通过颗粒分析试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、膨胀率试验、收缩试验和扫描电镜试验,对聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的物理与胀缩特性进行了研究,并与硅酸钠改性土对比。结果表明:掺入PAC的膨胀土,黏粒含量降低,亲水性减弱,液限降低,塑性指数显著下降;在一定掺量范围内,PAC改性后膨胀土的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、线缩率、体缩率等胀缩性指标降低;大量的絮状物通过填充土体中的孔隙与胶结土颗粒,使土体结构性得以改善。PAC改性膨胀土的机理在于其在水介质中可电离产生大量高价[Al]^m+和[Al_m(OH)_n]^3m-n絮凝物,这些生成物通过离子交换、电中和、架桥吸附和絮凝网捕作用,降低表面电荷,使黏土颗粒相互聚集,降低膨胀土的胀缩性。     

非饱和黏性土直剪强度特性及其修正分析

为研究非饱和黏性土的直剪强度特性,采用非膨胀土及两种不同干密度的弱膨胀土进行了包含低应力状态下8种不同上覆压力的直剪试验。试验结果表明,随着上覆压力的增大,最大剪应力及所对应的剪切位移逐渐增大,试验中低应力状态下测定的土体凝聚力小于高应力状态,且试验中的上覆压力对膨胀性土凝聚力的影响大于非膨胀性黏土;而低应力状态下测定的土体内摩擦角大于高应力状态。对直剪试验中上下盒接触面积减小对抗剪强度参数测定的影响进行了分析,分析表明,接触面积减小对抗剪指标有影响,但极其微小。提出对膨胀土边坡浅层破坏进行稳定性分析时应采用低应力下的抗剪强度参数。     

不同掺加剂改性膨胀土的试验研究

运用离子土壤固化剂(ISS)、生石灰、消石灰对南水北调中线工程中的膨胀土进行改良试验。根据不同配比改性土的阿太堡试验(液塑限以及塑性指数试验)结果,选定ISS溶液改良该研究区3种膨胀土的最优配合比为1∶250。依据颗粒分析试验、界限含水量试验和膨胀试验结果,确定生石灰和消石灰的最优掺合比为6%。分析了改性前后膨胀土的基本物理特性以及变形规律。通过分析改性前后膨胀岩土的物理指标得出:原岩中,白色泥灰岩属弱膨胀土,红色泥灰岩属中膨胀土,黄色黏土岩属中-强膨胀土,各种掺加剂对3种膨胀土改性前后基本物理指标的影响是不同的。自由膨胀率试验表明:掺加剂只能抑制而不能消除膨胀岩土的膨胀性,其对中-强膨胀土的抑制效果更明显。最后初步探讨了掺加剂改性膨胀土的机理。     

膨胀土水泥改性试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良。选取南水北调中线工程南阳段中膨胀土,进行水泥改性研究。通过改性后的自由膨胀率试验,确定水泥的最佳掺量;通过胀缩特性试验,研究水泥改性对降低膨胀潜势的改良效果;并通过无侧限抗压强度、压缩等力学性质试验,研究水泥改性对抑制膨胀土强度软化、模量减小的效果。为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供科学的、有价值的依据。     

仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土试验研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不良工程性质,常采用石灰、水泥等土壤固化材料对其进行改良,但这些传统的土壤固化材料存在着污染环境、拌合不均匀等问题。以陕西省汉中市强膨胀土为研究对象,对仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土进行了自由膨胀率、无荷膨胀率、收缩、直接剪切、酸碱度和碳酸钙含量测定、粒度分析和扫描电镜试验等物理、力学、化学和微观结构试验。试验结果表明,仿岩溶碳酸氢钙可较好地降低膨胀土的胀缩性,并提高土体的抗剪强度,且仿岩溶碳酸氢钙与膨胀土的最优配比为6∶1;改良土中吸附的交换性Ca²⁺含量降低,碳酸钙含量增多,细粒含量降低,粗粒含量增多,内部孔隙减少;仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土的机理在于溶液中含有H⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-等离子,同时溶解有饱和的二氧化碳气体,通过离子交换作用,溶液中的H⁺置换了土颗粒吸附的Ca²⁺,减小了双电层厚度;通过岩溶作用,新形成的碳酸钙具有沉积胶结和填充作用,颗粒间联结强度和团粒化作用得到增强,从而降低了土体胀缩性。由此可见,仿岩溶碳酸氢钙对膨胀土具有良好的改良作用。     

微生物改良膨胀土的胀缩性及耐水性试验研究

为了探索微生物诱导碳酸钙沉淀技术对膨胀土的改良效果,开展了微生物改良膨胀土的胀缩试验、崩解试验和冲刷试验,分析了微生物固化对膨胀土的自由膨胀率、无荷载膨胀率、有荷载膨胀率、收缩率、收缩系数、缩限和耐水性的影响。研究结果表明,随着微生物诱导生成的碳酸钙含量的增加,膨胀土的膨胀率、收缩率、崩解量、冲刷量均有明显降低;总体上,养护前7 d各项指标降低迅速,养护15 d之后变化较小。     

水泥改性膨胀土的非饱和强度试验研究

改性膨胀土的主要目的是减小膨胀土的膨胀潜势和提高膨胀土的强度。选取南水北调中线工程河南南阳段膨胀土,采用非饱和直剪仪进行素土与水泥改性土控制吸力条件下的直剪试验。试验表明,3%的水泥掺量使得膨胀土的自由膨胀率由51%下降到30%。在不同的基质吸力和竖向压力下素土试样由于结构性遭到彻底的破坏应力应变关系表现为应变硬化特性,而水泥改性膨胀土的应力应变关系表现为应变软化特性。水泥改性在提高膨胀土饱和抗剪强度参数c′、φ′的同时,也使得非饱和抗剪强度参数φb有所增大。试验成果为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据。     

冻融循环下水泥改性膨胀土物理力学特性研究

为探究冻融循环作用对水泥改性膨胀土物理力学特性的影响,以南阳膨胀土为试验对象,进行不同掺灰比的水泥改性,然后对经历不同冻融循环次数后的试样进行变形测量和无侧限压缩试验。试验结果表明在冻融循环过程中,水泥改性膨胀土试样的含水率损失量较小,不同掺灰比试样的体积变化规律均呈现为“冻缩融胀”,掺灰比越大,试样体积的变化幅度越小,最大冻缩量和最大融胀量也越小,但会存在一个最优水泥掺灰比。冻融循环作用对水泥改性膨胀土力学特性的影响较大,尤其是初次冻融。随着冻融循环次数的增多,不同掺灰比试样的强度与弹性模量逐渐降低并趋于稳定,掺灰比越大,强度和弹性模量的衰减量越小。水泥改性膨胀土经历冻融后韧性变好。     

不同剪切速率对改良膨胀土抗剪强度影响研究

为了研究不同方法改良的膨胀土在不同剪切速率下抗剪强度指标的变化规律,分别在2.4mm/min和0.8 mm/min剪切速率下对风化砂、石灰、水泥以及粉煤灰改良的膨胀土样进行了室内直接剪切试验,得到了不同剪切速率下改良膨胀土的抗剪强度指标值。试验结果表明:(1)剪切速率对同一材料改良膨胀土的内摩擦角和粘聚力均有影响,并且对粘聚力的影响要大于对内摩擦角。(2)风化砂改良膨胀土的内摩擦角和粘聚力均随剪切速率的增大而增大。(3)同一剪切速率下,掺砂改良膨胀土的内摩擦角随掺砂比例的增大先增大后减小,粘聚力随掺砂比例的增大而减小。(4)同一剪切速率下,掺水泥改良膨胀土的抗剪强度指标最大。从效果上看,掺风化砂、石灰、水泥和粉煤灰均能提高膨胀土的抗剪强度。     

水泥改性膨胀土基本特性试验

通过无侧限抗压强度试验、收缩试验、X射线衍射(XRD)试验、压汞(MIP)试验、扫描电镜(SEM)测试,从宏观力学特征、物相构成演变以及微观结构特性三方面,对水泥改性膨胀土进行系统研究.结果表明:掺入水泥可以有效改善膨胀土的土体强度和胀缩特性;掺入水泥使得膨胀土微观结构发生显著变化,随水泥掺入量的增加,水化反应产生的C...     

压实弱膨胀土变形干湿循环效应试验研究

为研究干湿循环对弱膨胀土用于路堤填筑变形性能的影响,在对路堤内部和表面2种工作环境进行分析的基础上,通过模拟2种工作环境土体的干湿循环试验,对干湿循环后土样变形特征进行分析。结果显示由干湿循环造成的膨胀土胀缩变形过程并不完全可逆,土样在第2次浸水膨胀时产生的膨胀量最大,而第1次干燥收缩时的收缩量最大;随着干湿循环次数的增加,土样的膨胀及收缩变形均逐渐减小并趋于稳定;稳定后的高度比原始高度有所变化;上覆荷载及含水量的变化对土样的干湿循环变形特征具有十分重要的影响。试验结果表明,干湿循环对用于路堤内部膨胀土的变形影响均小于路堤表面的工作状态,判断膨胀土路堤填筑的可行性及处治方式时应结合膨胀土的路堤填筑位置。     

压实膨胀土抗拉强度试验研究

膨胀土干湿循环过程中土体内部干缩裂缝的产生与其抗拉强度有关,且其在抵抗干缩裂缝发育时产生重要作用,所以在研究膨胀土胀缩机理时,必须考虑抗拉强度的影响。对南京高淳膨胀土压实圆柱样采用轴向压裂法进行抗拉强度试验,研究不同压实度、不同初始含水率、不同制样方法、饱和度以及吸力对压实圆柱样抗拉强度的影响。结果表明压实膨胀土的抗拉强度随着压实度的增大而增大,随着含水率的增大而减小;失水和吸水对压实膨胀土抗拉强度有削弱作用且吸水的削弱作用更加明显;试样从非饱和状态转变为饱和状态时抗拉强度减小极为明显,减小比率高达80%。