邯郸击实膨胀土的胀缩特性研究

基于室内膨胀土测试试验,对邯郸膨胀土的击实土样的胀缩特性进行了研究。分析了膨胀力与初始含水量、初始干密度及膨胀率与压力、初始含水量及初始干密度的定量关系,并根据膨胀土胀缩变形的物理机制对各因素对膨胀土的影响机制进行了分析。     

膨胀土湿胀干缩特性试验

为研究膨胀土湿胀干缩变形与含水率变化的一般规律,采用压缩仪和收缩仪对重塑膨胀土进行了无荷载条件下的分级浸水膨胀试验和收缩试验。结果表明:试样的初始干密度越大,初始含水率越小,土体的膨胀系数越大,最终膨胀率也越大;初始干密度越大,初始含水率越小,土体的收缩系数越小,最终线缩率和体缩率也越小;膨胀系数和收缩系数反映了膨胀土受含水率变化而产生变形的特性,可作为评判膨胀土胀缩性能的指标。     

膨胀土胀缩变形与渗透性规律试验研究

大气和地下水共同影响下,膨胀土路基或边坡工程在一定深度范围内将出现明显的干缩湿胀变形,其渗透性能也会出现显著变化,并进一步诱发膨胀土路基或边坡的失稳破坏。为系统研究竖向荷载和干湿循环作用下膨胀土胀缩变形与渗透性能变化规律,采用温控气压固结渗透仪分别进行不同荷载和干湿循环作用下的膨胀、收缩与渗透试验,研究膨胀土在不同荷载和干湿循环条件下的胀缩变形规律,确定膨胀土水渗透系数和气渗透系数变化规律。研究成果能够用于确定膨胀土容许胀缩变形量和容许竖向荷载,提出明确的膨胀土路基或边坡的最小防护深度和限制荷载,优化膨胀土路基和膨胀土边坡设计方案。     

干湿循环下膨胀土胀缩性能试验

采用压缩仪和收缩仪,对重塑膨胀土进行了无荷条件下的反复膨胀和收缩试验。试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,试样的最终膨胀率和最终收缩率逐渐减小;膨胀变形明显减小,而收缩变形减小的幅度不大;试样的最终高度均呈现减小趋势;收缩系数不断减小,最终趋于稳定;采用绝对膨胀率、相对膨胀率、绝对收缩率和相对收缩率等参数可以合理描述干湿循环作用下膨胀土的胀缩变形特征。     

基于云模型的膨胀土胀缩等级分类

由于膨胀土胀缩性受多种因素的综合影响,膨胀土胀缩等级的分类是膨胀土处理中的一个难题。选取影响膨胀土胀缩性的5个主要因素作为评判指标,根据分类标准,构建云模型及云的不确定性推理,将各评判指标的定性评语量化为分值,实现定性与定量的转换。在此基础上,利用在各级别区间内随机插值得到的20个标准样本,基于优化理论求出评判指标的客观权重,结合主观权重,得到组合权重。最后,将建立的膨胀土胀缩等级分类模型应用到某实际工程,结合权重和云的不确定性推理,得到待判样本的综合得分,并确定样本的胀缩等级,分类结果与实际情况相吻合,验证了模型的可行性和适用性,该模型可以用于类似工程的膨胀土胀缩等级分类。     

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。     

北疆供水一期工程膨胀土不同循环模式条件下的胀缩特性

为深入探讨北疆供水一期工程膨胀土渠坡胀缩机理,通过对膨胀土进行了3种不同循环模式条件下的无荷膨胀率、有荷膨胀率和收缩试验,从宏观角度分析了其胀缩特性规律,并采用扫描电镜试验从微观上揭示其物理机制。结果表明：膨胀土的膨胀变形随时间的延长可分为快速、匀速及稳定3个阶段,膨胀变化主要集中在快速膨胀阶段,上覆荷载越大,有荷膨胀率越小,上覆压力抑制了膨胀土的吸水膨胀作用;随着循环次数的增加,无荷膨胀率、有荷膨胀率和线缩率均呈逐渐减小的趋势,第5次循环后逐渐趋向于稳定值,其中干湿-冻融循环减小幅度最大,干湿循环次之,冻融循环最小。微观机制方面,试样经过循环后,土体孔隙和颗粒总数呈逐渐增大趋势,颗粒总面积等微观指标逐渐减小;土颗粒大小及含量是影响胀缩性的主要因素,循环作用影响黏土颗粒的大小、含量及排列等因素的变化,其中干湿-冻融循环颗粒总面积变化程度最大,膨胀土试样胀缩变化程度最大,冻融循环对微观结构影响最小,膨胀土试样胀缩变化程度最小。     

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。     

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。     

漳州平原变性土胀缩特性研究

漳州平原的干湿季气候会引起变性土含水率的变化,导致土体发生胀缩效应。研究胀缩的本质规律有重要意义。研究从剖面形态、颗粒组成及水分物理性质等方面,系统地揭示了该区变性土的胀缩特征。该类土壤剖面均一,质地黏细,线性膨胀系数大于0.08。土壤膨胀收缩性能强,土表易生网状裂隙。在此基础上,以变性原状土及其扰动土为研究对象,进行了胀缩性能的对比试验,结果表明,土样经过一个胀缩过程后,土样的高度有所增加,质地越黏细,胀缩性越大;扰动土的膨胀量及收缩量均大于原状土。最后提出工程管理建议,为类似土壤分布区提供参考。     

基于遗传投影寻踪模型的膨胀土胀缩等级分类

由于膨胀土的胀缩特性受多种因素的综合影响,膨胀土胀缩等级分类是膨胀土处理中的一个难题。选取影响膨胀土胀缩等级分类的5个主要因素,通过在各评价等级范围内按均匀分布随机构建标准样本,结合遗传算法和投影寻踪方法,获得最佳投影方向和样本最佳投影值,利用逻辑斯谛曲线函数拟合最佳投影值与经验等级之间的非线性关系,建立了膨胀土胀缩等级分类的遗传投影寻踪模型。最后,将该模型应用到某实际工程中,分类结果与实际情况相吻合,验证了该模型的可行性和适用性,该模型可以作为一种膨胀土胀缩等级分类的新方法。     

湿干循环作用下膨胀土胀缩裂隙演化特征

压实度是各类填筑工程施工中的关键指标,自由膨胀率是衡量膨胀土膨胀性的核心指标,探明压实度、自由膨胀率与胀缩裂隙演化特征的关系对工程建设是必要的。选择自由膨胀率分布于51%～115%的5种膨胀土并将其压实度分别控制为85%、90%、95%和100%,研究其在历经4次湿干循环作用后的裂隙特征参数。研究结果表明:增大压实度能有效地抑制裂隙在长度和宽度上的开展并减少裂隙条数,尤其是对具有中、高自由膨胀率的膨胀土,进而有效地降低表面裂隙率;裂隙宽度的大幅减小是压实度增大后表面裂隙率下降的主要原因;裂隙特征参数均会随着自由膨胀率的增大而增大,尤其当自由膨胀率达到强膨胀潜势时,裂隙特征参数的增幅更为显著。     

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。     

膨胀土胀缩等级评价的熵值-理想点模型

针对膨胀土胀缩等级评定中单指标和多指标评价方法的不足,将液限、总胀缩率、塑性指数、天然含水率以及自然膨胀率作为膨胀土胀缩等级评价的指标,采用熵值法评价各不同指标的权重,以理想点原理为依托,提出了膨胀土胀缩等级评价的熵值-理想点模型。首先建立胀缩等级的理想点和反理想点矩阵,通过构造距离函数来表征样本与不同胀缩等级的理想点和反理想点距离,然后引入理想点贴近率的概念评价样本等级,即理想点距离越小,贴近率越小,样本越接近于该等级。该模型在某工程膨胀土胀缩等级评价中的应用表明:采用熵值-理想点模型评价的膨胀土的胀缩等级与实际情况吻合较好,说明该模型具有合理性和实用性。     

膨胀土胀缩变形的试验研究

采用取自江苏淮安地区的弱膨胀土，对其进行不同含水率不同上覆压力下的膨胀率试验，同时对不同初始含水率的土样进行收缩试验。研究的结果表明：上覆压力及初始含水率大的膨胀土产生的膨胀变形小，而初始含水率大的试样产生的收缩变形大，土体的线缩率与初始含水率呈线性相关。     

河南安阳第三系黏土岩胀缩特性研究

从膨胀、收缩、胀缩循环3方面对黏土岩进行了试验研究,结果表明:无上覆荷载时,重塑黏土岩随初始含水率的增大膨胀率直线减小,且无侧限约束时,膨胀率不及有侧限时的一半;重塑黏土岩的有荷膨胀率随上覆荷载和初始含水率的增大而减小;重塑黏土岩的收缩特性与膨胀土类似,缩限随初始含水率的增大而增大,且增长速率越来越慢,最终趋于稳定值;重塑黏土岩的胀缩特性随胀缩循环次数的增加而减弱,膨胀稳定时的高度越来越低,收缩稳定时的高度越来越高,其胀缩特性削弱得较快。     

微生物改良膨胀土的试验研究

利用微生物对南宁—百色地区膨胀土进行改性试验研究,通过添加不同菌株的自由膨胀率试验,筛选出对膨胀土胀缩性影响较大的菌株。将筛选出的菌株添加至膨胀土中,对土体进行直剪试验、膨胀性试验、收缩试验等。试验结果表明,改性土抗剪强度增大,膨胀性指标降低,线缩率减小,膨胀土经改性为弱膨胀土。     

膨胀土分类的分形插值评价方法

膨胀土胀缩等级的判别与分类是在膨胀土地区建设工程首要进行的工作,准确评价膨胀土所处的分类状态,可为工程设计和施工提供合理的参数和科学依据。选取影响膨胀土评价的液限、胀缩总率、塑性指数、天然含水率、自由膨胀率等5个主要因素,依据膨胀土分类标准,采用随机插值生产40个标准样本构建膨胀土分类的分形插值模型,并根据最大似然分类原则计算各个指标的分维数;同时结合样本综合评价值与经验等级之间的关系分析建立分形插值评价模型。通过实例分析表明,该方法简单、可靠,计算得到的每个样本具体得分值及等级优劣顺序合理,且精度可满足工程应用要求。     

高等级公路工程中的膨胀土研究

结合宁—连一级公路相应试验资料，对路基膨胀土进行工程地质研究，认为塑性图是判别、划分膨胀土胀缩等级的可靠手段；路基土经击实后胀缩性有明显提高，施工应采用重型击实标准；掺６％～８％生石灰是膨胀土的理想改良措施，中、弱膨胀土经改性处理后可作为高等级公路的路基填料。