初始干密度对风化砂改良膨胀土有荷膨胀试验研究

本文以宜昌某一级公路改建项目路段的膨胀土为研究对象,利用普通杠杆式固结仪,通过对上覆荷载分别为25kPa和50kPa下不同初始干密度对风化砂改良膨胀土膨胀变形的系统研究,得出了不同初始干密度和掺砂比例对有荷膨胀量的影响结果。研究表明:在上覆荷载和掺砂比例一定时,改良膨胀土的有荷膨胀量随着初始干密度的增加迅速增大;在上覆荷载和初始干密度一定时,改良膨胀土的有荷膨胀量随着掺砂比例的增加先增大后减小,总体上显著增大;同时,上覆荷载为25kPa时的膨胀量与初始干密度成很好的对数关系,在路基的填筑过程中,增大上覆荷载和控制好压实度可以有效抑制膨胀土的膨胀变形。     

碎石改良膨胀土膨胀特性实验研究

掺碎石改良膨胀土在实际工程中已有应用,但常规固结仪尺寸有限,少有定量的研究。本文采用自制大型固结仪对碎石改良膨胀土进行实验研究,研究不同初始含水率和不同碎石掺量下,膨胀土的无荷膨胀率和膨胀力的变化。实验结果表明:初始含水率与碎石掺量都对改良膨胀土的效果有明显影响;碎石掺量一定的情况下,最优含水率时改良膨胀土的膨胀力、无荷膨胀率最小;初始含水率一定的情况下,随掺入碎石量的增加,膨胀力、无荷膨胀率逐渐减小,当碎石掺量超过25%时,膨胀力与膨胀率下降趋势减弱。中等强度膨胀土建议在最优含水率条件下掺碎石25%以达到较好优改良效果。     

水泥+粉煤灰改良膨胀土路基动态力学特性试验研究

采用室内试验方法,在水泥+粉煤灰改良膨胀土基础上,掺入不同量的玄武岩纤维或天然砂对其进行进一步的改良,重点研究改良膨胀土在冲击荷载作用下的动态力学特性。研究结果表明:冲击荷载作用下,改良膨胀土应力—应变曲线分为弹性变形、塑性屈服硬化以及破坏变形三个阶段;当玄武岩纤维掺量为0.6%或者天然砂掺量为8%时,改良膨胀土的动态力学性能最佳;掺入玄武岩纤维的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而呈线性减小,掺入天然砂的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而逐渐增大;玄武岩纤维对水泥+粉煤灰膨胀土路基动态特性的改良效果要略优于天然砂的改良效果。     

铁尾矿砂改良膨胀土基本工程性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对尾矿砂改良土的基本物理性质指标、膨胀性指标、强度指标以及微观结构进行了研究。试验结果表明,随着掺砂率的增大,试验土样的界限含水率及塑性指数都减小;自由膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力等膨胀特性指标随掺砂率的增大均降低。无侧限抗压强度和黏聚力随着掺砂率的增加先增大后减小,在掺砂率为30%时达到最大;内摩擦角随着掺砂率增大而增大。通过观察SEM试验结果,发现在掺砂率为30%时,改良土结构处于最稳定状态,说明掺铁尾矿砂改良膨胀土具有显著效果,为膨胀土改良提供了一种新方法。综合考虑各项指标,认为铁尾矿砂改良膨胀土的最佳掺入比应为30%。     

生物酶改良膨胀土的压缩特性

为探究生物酶改良膨胀土压缩特性,通过一维固结试验,研究了生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体孔隙比、压缩系数、单位沉降量与荷载变化规律。探讨了固结压力对生物酶、石灰、水泥改良膨胀土体压缩特性的影响。试验结果表明:生物酶、石灰、水泥改良膨胀土表现出不同的压缩性,主要反映在压缩曲线与压缩系数上;掺生物酶、石灰、水泥都能改善膨胀土的压缩性,其中,生物酶配比为1∶300改良膨胀土的压缩性最小;改良膨胀土的单位沉降量与荷载的关系可用幂函数来表示:si=bpai。     

聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料的胀缩特性试验研究

为减少膨胀土所引起的工程地质灾害,同时实现废弃资源的循环利用,将不同配比聚苯乙烯泡沫塑料颗粒(EPS颗粒)与不同膨胀势的膨胀土制成混合料,开展聚苯乙烯泡沫塑料颗粒改良膨胀土的试验研究。结果表明:聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料在吸水过程中无荷载膨胀率、有荷载膨胀率逐渐增大,且都经历了快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段;聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料的自由膨胀率、膨胀率和膨胀力随聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量的增大而显著降低,膨胀特性指标与聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量之间近似呈线性关系;聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量对中膨胀潜势膨胀土收缩系数影响较小,而对强膨胀潜势膨胀土影响明显;从膨胀力改良效益角度考虑,中膨胀潜势膨胀土中聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的最优掺量为5%,强膨胀潜势膨胀土中聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的最优掺量为10%。聚苯乙烯泡沫塑料颗粒改良膨胀土的机理主要在于聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为膨胀土胀缩变形提供了空间以及柔性材料吸收了膨胀能量。     

开山石渣改良膨胀土胀缩及击实性试验研究

本文针对目前改良膨胀土施工控制困难、污染环境、成本过高等问题,提出了利用掺石渣对膨胀土进行改良的研究思路。通过室内试验,研究了掺石渣对膨胀土基本物理参数、胀缩特性、力学特性的影响。试验结果表明,掺石渣之后,改良土的渗透系数显著增大,随着石渣掺比增加,改良土的膨胀率逐渐下降并趋于稳定。掺石渣改良膨胀土的最佳掺石渣比例为40%～50%,膨胀土初始含水率应控制在17.8%附近。开山石渣的加入明显的改善膨胀土施工时的碾压密实特性。     

砂石粒径对改良膨胀土的影响研究

为研究砂石改良膨胀土工程特性随砂石粒径的变化规律,通过直剪试验、收缩试验、膨胀力试验、无荷膨胀率试验,分析了膨胀土抗剪强度、胀缩特性与砂石掺量、砂石粒径的关系。试验结果表明:随着砂石掺量增加,膨胀土的抗剪强度有所提高,内摩擦角增大,黏聚力先增大后减小,膨胀土的胀缩特性逐渐改善,相同掺量下,掺砂石的粒径越大,膨胀土的黏聚力和内摩擦角越大,胀缩特性改善效果越明显,掺入砂石粒径越大,胀缩特性得到改善并趋于稳定的砂石掺量越小,最优砂石掺量逐渐减小。建议不同粒径砂石改良膨胀土的最优掺量分别为:风化细砂40%,风化中砂30%,碎石25%。掺大粒径的砂石改良膨胀土更加经济有效。     

石灰偏高岭土改良粉砂土强度特性与微观机理

以河南地区典型粉砂土为研究对象,制备不同石灰及偏高岭土掺量下的改良粉砂土试样,对其进行了无侧限抗压强度试验、扫描电镜(SEM)与X射线衍射(XRD)测试,并与水硬性石灰改良粉砂土进行对比分析.结果 表明:随着偏高岭土掺量的增加,改良粉砂土破坏应变增大,无侧限抗压强度提高,但强度增长率呈现先增加后减小的规律,并在偏高岭土掺量为4％时达到峰值;当养护龄期从7d增至28d时,石灰偏高岭土改良粉砂土的强度增长率明显高于石灰改良粉砂土.采用6％石灰+4％偏高岭土、8％石灰+4％偏高岭土可分别有效替代8％、10％的水硬性石灰;偏高岭土掺入后形成的水化产物可联结土颗粒并填充于孔隙,使改良粉砂土微观结构更加密实,具有一定的水硬性.     

红河蒙自改良中膨胀土的路用特性试验研究

文中以红河蒙自市某工程膨胀土为研究对象,对其进行了素土,石灰、粉煤灰以及水泥改良膨胀土的路用特性试验研究。结果表明,石灰、粉煤灰、水泥三种改良膨胀土的最大干密度均随着掺量的增加而逐渐减小,石灰和水泥改良的膨胀土最佳含水率随着掺量增加而增大,粉煤灰改良的膨胀土最佳含水率则随着掺量增加而减小。三种改良膨胀土的膨胀量均随掺入比的增大而减小,CBR值则与之相反。从改良后减小的膨胀量来看,改良效果由好到差依次是粉煤灰、石灰、水泥;从提高CBR值上看,水泥效果更好,其次是石灰,粉煤灰效果最差。     

干湿循环对粉砂土改良膨胀土裂隙及强度影响

为探究黄泛区粉砂土改良膨胀土路基在干湿循环作用下裂隙发育与强度的影响规律,设计并开展了室内干湿循环试验,分别进行了11%、13%、15%、17%四种不同含水率下改良膨胀土经历不同干湿循环次数的直剪试验,然后采用MATLAB开发的图像处理技术对干湿循环作用后的土样裂隙进行定量分析,探讨改良膨胀土的裂隙率和抗剪强度的关系。结果表明：随着含水率的增大,改良膨胀土的裂隙率、黏聚力和内摩擦角逐渐减小;当含水率一定时,裂隙的发展随干湿循环次数的增加而增大,改良膨胀土的黏聚力和内摩擦角随着裂隙率的增大而减小;当含水率为11%时,前两次干湿循环作用导致改良膨胀土的裂隙快速发展,裂隙率曲线较陡,黏聚力下降较快,但是内摩擦角变化不大,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的判定系数达到0.95;当含水率为17%时,前4次干湿循环作用下改良膨胀土的裂隙虽然发育迟缓但裂隙率增长较快,4次干湿循环之后裂隙率的增长变得不明显,裂隙率曲线较平缓,黏聚力和内摩擦角下降较少,改良膨胀土的裂隙率和黏聚力的相关系数仅为0.70。     

初始干密度及掺砂比对膨胀土抗剪强度指标影响

研究了风化砂改良膨胀土对抗剪强度及其指标的影响。通过改变风化砂的掺量,研究了风化砂对膨胀土物理性质的影响。试验表明,随着掺砂比例的增加,最佳含水率逐渐下降,渗透系数逐渐增大,说明风化砂能有效降低膨胀土的塑性指数,增大膨胀土的透水性能,使之更适合用作公路路基填料。通过研究风化砂掺入比例及初始干密度对膨胀土抗剪强度指标c、φ值及抗剪强度的影响,可以得出:在掺砂比例一定时,改良膨胀土的粘聚力随着初始干密度的增大而增大,内摩擦角随着初始干密度的增大先增大后减小再增大,抗剪强度值总体逐渐增大;在初始干密度一定时,改良膨胀土的粘聚力随着掺砂比例的增大而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增大先增大后减小,抗剪强度总体变化趋势减小。当初始干密度为2.0 g/cm³,掺砂比例为30%时,抗剪强度达到最大值。     

粉粒含量对尾矿力学特性的影响

 尾矿的力学特性与粉粒含量有关,但目前对粉粒含量的影响机制研究较少。为了研究粉粒含量对尾矿力学性质的影响及其细观机制,通过显微观测、三轴试验和离散元模拟,研究砂粒和粉粒的显微特征,分析尾矿的临界粉粒含量,并讨论粉粒含量效应的细观力学机制。结果表明：砂粒和粉粒在粒径分布、棱角性和表面形貌方面存在差异,粒径小于30 µm的颗粒具有独特的显微特征;随着粉粒含量的增加,混合尾矿逐渐由砂性尾矿过渡到粉性尾矿,临界粉粒含量在30%～50%范围;理论推导证明,粉粒的粒径和弹性模量越小,相同力作用下的土体形变越大;从介观上看,粉粒含量的增加弱化了原有的强力链,是导致粉粒含量效应的重要原因。研究结果揭示了混合尾矿的细观力学行为机制,为宏细观关联性研究提供了参考。     

聚丙烯纤维加筋膨胀土强度试验研究

为了研究聚丙烯纤维对膨胀土强度的影响,进行了大量的室内试验。试验结果表明,纤维膨胀土的强度比素土有了明显的提高,且随着纤维含量的增加,无侧限抗压强度增加,当纤维含量为0.3%时,无侧限抗压强度和纤维土的粘聚力达到最大值,随着纤维含量的继续增加,无侧限抗压强度和粘聚力降低,说明0.3%的纤维含量为最优含筋量。相同纤维含量的情况下,纤维土的强度随着纤维长度的增加而明显增加。同时聚丙烯纤维还可以增加纤维膨胀土的峰值强度,降低纤维膨胀土残余强度的损失,增加土样破坏的韧性,延缓破坏。     

黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响

采用人工配制不同黏粒含量的淤泥研究黏粒含量对固化淤泥力学性质的影响。研究发现,淤泥中黏粒含量对固化淤泥的力学性质存在显著影响,当水泥量为5.0%时,固化淤泥强度随黏粒含量的增加呈增加趋势;当水泥量高于7.5%时,对于不同水泥量都存在一个对应的适宜黏粒含量CCop,在该黏粒含量时固化淤泥的无侧限抗压强度最大,破坏应变最小。适宜黏粒含量CCop随着水泥量增加而有所增加,但龄期对其没有影响。三轴试验结果发现,当黏粒含量为CCop时固化淤泥黏聚力c达到最大,内摩擦角?则随黏粒含量的增加呈现减小趋势。对于不同黏粒含量下固化淤泥的应力–应变关系的研究发现,当水泥量不超过5.0%时,固化淤泥都表现出理想弹塑性的特性;当水泥量大于5.0%时固化淤泥都存在破坏峰值,表现出脆性破坏模式,而且随着黏粒含量的增加破坏应变先减小后增加;当黏粒含量为CCop时,固化淤泥对应的破坏应变接近最小。因此,当黏粒含量为CCop时,固化淤泥将出现最大强度和最小变形。该研究结果对淤泥固化实际应用中的材料配制具有重要意义。     

冻融循环下冷却温度对粉质黏土力学性质影响的试验研究

 环境温度是土体冻结和融化过程中常见的变量。为明确冷却温度对土体冻融循环效应的影响规律,以青藏高原粉质黏土为对象,进行不同冷却温度和冻融次数的冻融循环试验及三轴剪切试验,并测定试样冻融循环后的水分重分布和体积变化特征。结果表明,冻胀和冻缩在冻结过程中是同时存在的,且均随冷却温度的降低而增大,两者正负变形量比例关系的不同是土体冻融循环效应多变的主要原因之一。随着冷却温度的降低,由于冻胀先于冻缩达到极限状态,体积增加量呈先增大、后减小的规律,转折点对应的是冻胀和冻缩在微小温差条件下变形附加量相对大小关系发生改变的临界温度值。破坏强度随冷却温度的变化与干密度一致,呈先减小、后增大的规律,以劣化为主。未冻水含量和水分迁移量均随冷却温度的降低而减小,因此冷却温度越低,破坏强度随冻融次数的变化范围越小,达到新的稳定状态所需的冻融次数也越少。黏聚力和内摩擦角随冷却温度和冻融次数的变化规律可以采用Logistic模型拟合与预测,以方便工程应用。     

不同水环境下高分子材料改性粉土的试验研究

针对粉土的不良工程特性,采用高分子材料对粉土进行改性。通过无侧限抗压强度、干密度与含水率的变化曲线确定其最优含水率;对最优含水率的改性粉土进行渗透试验、毛细水上升试验、抗冲刷试验以及干湿循环作用下强度特性试验。研究表明：①改性粉土渗透系数得到了明显的降低;②改性粉土毛细水作用得到了明显改善,毛细水作用的上升高度大幅度降低;③随降水时间的延长,试样质量损失呈递增的变化规律,但递增量很小,表明改性粉土有较好的抗冲刷能力;④随干湿循环次数的增加,强度衰减较弱,破坏应变与最大应力变化很小;⑤土经高分子材料改性后,有较好的水稳定性,适于粉土地区高速公路建设中,作为路基填土使用。