压实条件对膨胀土裂隙发育影响的试验研究

裂隙是影响膨胀土力学特性的重要因素之一。以河南南阳地区高速公路路用膨胀土为研究对象,通过制备不同初始含水率和压实度的大尺寸压实膨胀土土样,观察压实膨胀土在脱湿过程中的表面裂隙发育,并拍摄数码图像,然后利用基于MatLab自编程序的改进裂隙图像特征参数提取方法对图像进行定量化分析,获得裂隙的各种特征参数,进而探讨膨胀土表面裂隙发育的相关规律。研究结果表明:压实膨胀土脱湿开裂过程可分为细小裂隙发育、主裂隙发育及裂隙回稳3个阶段;初始含水率越高,膨胀土表面裂隙发育速率越快,发育程度越高,持续时间越长;初始压实度越大,膨胀土表面裂隙率和裂隙总长越小,但宽度较大。上述裂隙发育规律可用表面蒸发和土体内部水分传输机理进行解释。     

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,选取南水北调中线工程南阳中膨胀土,对击实样进行了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初始含水率、压实度、上覆荷载与膨胀特性的规律关系.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的抑制膨胀土的膨胀;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,当荷载不大于25 kPa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,当荷载大于25 kPa时,则相反.     

土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究

针对常规单一方法改性膨胀土效果不佳的问题,利用土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土物理力学特性,抑制内部裂隙扩展。基于自由膨胀率、水稳试验、无侧限抗压强度试验获得单掺土壤稳定剂的最优稀释比及单掺聚丙烯纤维的最佳纤维掺量。同时在干湿循环条件下,基于宏观力学强度试验及细观裂隙、微观孔隙观察,分析土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果。研究表明:土壤稳定剂可有效降低膨胀土的自由膨胀率,增强膨胀土的水稳性,改性膨胀土的最优稀释比为1∶150（体积比）;聚丙烯纤维的加筋作用能有效提高膨胀土的无侧限抗压强度,且最佳纤维掺量为0.20%（质量比）;聚丙烯纤维与土壤稳定剂共同发挥作用,复合改良膨胀土后能有效提高土体的无侧限抗压强度,且强度衰减速率得到抑制,膨胀土细、微观裂隙扩展速率得到有效控制。本研究可为土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土的工程应用提供参考。     

膨胀岩击实样胀缩特性试验研究

选取泥灰岩和黏土岩 2 种代表性的膨胀岩,通过大尺寸的胀缩特性试验,研究了膨胀岩击实样的胀缩特性,及其与起始含水率、压实度的关系。成果表明：随起始含水率增大,膨胀岩的无荷膨胀率呈较好的线性递减关系;压实度越大,无荷膨胀率越大,且随起始含水率的减小,压实度对膨胀率的影响呈增强的趋势;在相同压实度下,起始含水率低于塑限值时,起始含水率变化对线缩率的影响很小,随起始含水率增大,线缩率开始呈较平缓的线性增大;当起始含水率达到塑限值附近后,起始含水率变化对线缩率的影响开始显著增强;在相同起始含水率下,起始含水率低于塑限值时,压实度对线缩率的影响很小,随压实度增大,线缩率呈较好的线性递减;当起始含水率达到塑限值附近后,压实度对线缩率的影响略微增强。膨胀岩的收缩系数和体缩率与线缩率的规律基本一致。     

全风化软岩填料的工程特性及其高填路堤沉降特性分析

为研究全风化软岩填料的工程特性,对压实度为96%、94%、93%的全风化软岩开展了室内承载比试验以及压缩试验,并据此对其特殊填筑路段高填路堤开展了数值模拟研究。结果表明,全风化软岩填料的膨胀率为1.29%～1.87%,不属于膨胀土;压实度越大则CBR值也呈增大的趋势,其值符合规范要求,可用作路堤填料。压缩模量随压实度的增大而增大,不同压实度对应的湿化变形率分别为2.03%、3.24%、3.86%,其湿化变形率总体不高。软岩高填路堤沉降随深度的增加呈先增大后减小的趋势,在路堤高1/3处取得最大值。随着软岩高填路堤压实度的增加,其沉降量逐渐减小,但差距不大;随着含石量的增加,其沉降量先减小后增大,在含石量为55%时达到最小沉降。因此在软岩填筑过程中,依靠提高压实度来减小路堤沉降不够经济,可采取增大含石量至55%左右来减小路堤沉降量。     

KCl溶液对膨胀土膨胀特性影响试验研究

通过自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率试验对比分析了KCl溶液对合肥地区膨胀土膨胀特性的影响。试验结果表明:不同浓度的KCl溶液均可以降低土样的膨胀率;自由膨胀率试验中,浓度为7%的KCl溶液的抑制膨胀作用最强,溶液浓度提高至10%后,膨胀率又略有增大;无荷膨胀率试验中,KCl溶液改变了土样的膨胀时程特征,缩短了膨胀稳定的时间;有荷膨胀率试验中,初始含水率与上部荷载是影响膨胀率的重要因素,膨胀率随溶液浓度的增大而降低,有荷膨胀率与上部荷载的对数成线性关系。根据试验现象,分析了K~+抑制膨胀土膨胀的机理。     

马汊河膨胀土特性室内试验研究及数值计算分析

膨胀土是导致边坡失稳的不利因素之一,对其进行特性研究是十分必要的。通过室内物理参数试验以及原状土干湿循环试验,分析膨胀土自由膨胀率、含水率等基本物理性质随土层深度的变化规律,研究其裂隙变化及强度变化规律,并建立数值计算模型,进行堤防迎水坡坡比、堤防高度及宽度对其安全稳定的敏感性计算分析。研究表明,马汊河膨胀土含水率大部分集中在20%左右,土体处于硬塑态;膨胀性土层分布与地质土层分布不一致,有呈沿坡面等深分布现象;随着干湿循环次数的增加,约在4次干湿循环后,试样开始出现大的裂隙且逐渐形成网状至破坏;其黏聚力c及内摩擦角φ值也在干湿循环过程中不断减小,经历8次干湿循环后,膨胀土的强度参数基本趋于稳定;膨胀土边坡安全系数与迎水坡坡比及堤防宽度成正比,与堤防高度成反比;且在经过4或5次干湿循环试验后,其安全系数下降速度最快,下降量约占初始安全系数数值的83%,为膨胀土地区边坡设计提供参考依据。     

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。     

风化砂改良膨胀土膨胀特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程及风化砂改良膨胀土路基施工项目,对膨胀土掺入不同比例的风化砂配制试件,进行自由膨胀率、无荷膨胀率、25 kPa和50 kPa有荷膨胀率以及膨胀力的试验研究,得到了不同掺砂比例下膨胀土的膨胀率和膨胀力指标。研究发现：掺砂对抑制膨胀土的膨胀是有效的,经过风化砂改良的膨胀土的自由膨胀率小于35%,达到了路基施工规范的要求。不同的掺砂量对改良膨胀土的膨胀指标有着显著的影响：当掺砂比例为10%时,自由膨胀率、膨胀力降低最为显著;当掺砂比例为40%~50%时,25 kPa有荷膨胀率的变化最为明显;掺砂比例为30%~40%,50 kPa有荷膨胀率变化的幅度最大;掺砂比例为40%时,荷载的增加对抑制膨胀性效果最明显;掺砂比例对无荷膨胀率影响很小,基本呈平缓线性变化。通过对掺砂效果的综合比较,掺砂10%能最快最经济抑制膨胀。     

引江济淮试验工程弱膨胀土水泥改性配方实验

本文选取引江济淮工程弱膨胀土,并对不同水泥掺量改性土进行了自由膨胀率、液塑限、无侧限抗压强度、水泥初凝时间试验研究。试验结果表明:随着水泥掺量增加,改性土自由膨胀率、液限、塑性指数降低,无侧限抗压强度增大;随着养护龄期增加,改性土自由膨胀率、液限、塑性指数降低,无侧限抗压强度增大;随掺拌时间的增加,改性土最大干密度先增大后减小,最优含水率先减小后增大。