基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.368 7,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca²⁺浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO₃百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。     

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.     

膨胀土膨胀量测定方法比较及改进

以高淳胥河某边坡膨胀土为研究对象,在对现行土工规范要求的以及部分科研人员采用的膨胀土有荷线膨胀率测定方法进行研究的基础上,分析了两种方法存在的问题,进而提出线膨胀率测定的改进方法。基于不同试验方法开展了膨胀土膨胀力及有荷线膨胀率试验,并对结果进行了比较研究。试验结果显示,在初始状态相同的情况下,改进方法测得的膨胀土线膨胀率最大,土工试验规范方法次之,部分科研人员采用方法所测得的线膨胀率最小,3种试验方法所测得的膨胀土线膨胀率都可以采用同一个公式来表示。不同试验方法对初始干密度较小、上覆压力小的膨胀土的线膨胀率、膨胀力测定影响较大。     

膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

为了研究膨胀土增湿过程中膨胀规律, 取某高速铁路地基膨胀泥岩土样, 研究其无荷膨胀率随含水率增大过程中的变化规律。试验结果表明:膨胀土无荷膨胀率随含水率变化过程分为3个阶段, 分别为快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段和趋于稳定阶段, 得到3个变化节点含水率。然后使用蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率、液限这4个指标作为模型因子, 利用主成分分析法得到能够表征膨胀土膨胀能力强弱的膨胀特性Z值。分析3个变化节点含水率与膨胀特性Z值的关系, 得到3个含水率与Z值的函数关系式。在实际工程中, 可以测定土样的当前含水率和4个指标值, 由4个指标值得到膨胀特性Z值, 由变化节点含水率与Z值的函数关系计算得到3个变化节点含水率, 然后判断土体当前含水率与3个变化节点含水率的关系, 就能判断土体在当前含水率下膨胀能力的强弱, 这可对实际工程提供一定参考。     

初始状态对膨胀土膨胀特性影响的试验研究

含水量、干密度是影响膨胀土胀缩特性非常重要的指标。在南水北调中线总干渠的南阳段普遍遇到了膨胀土深挖路堑、渠道边坡稳定、地基处理等问题。为了解决该问题,给现场施工提供一定的理论依据与技术支持,文章通过控制膨胀土的含水量和干密度,进行了膨胀力、膨胀率等膨胀特性试验研究,分析了含水率和干密度对膨胀土膨胀特性的影响,对试验结果进行了比较与分析,得出了含水量和干密度对膨胀土的影响关系。     

四川盆地某边坡膨胀土的力学特性试验研究

为了研究四川盆地某高速公路边坡膨胀土的膨胀及力学特性,对相同条件下增湿程度不同的膨胀土膨胀特性进行了试验研究。结果表明:膨胀土的自然膨胀力和荷载条件下膨胀率都随着含水率的增大而逐渐增大并最终趋于稳定;同时,对不同增湿程度膨胀土进行了剪切试验,获得了强度参数(粘聚力、内摩擦角)与含水率关系曲线。应用此方法,监测膨胀土的含水率可以获得实时膨胀特性和强度参数,可以直接应用于实际工程中。     

冻融循环对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度影响研究

研究了风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度与风化砂掺量、冻融循环次数之间的定性和定量关系。在膨胀土中分别掺入0,10%,20%,30%,40%,50%的风化砂,在经过0,1,3,6,9,12次冻融循环后,在万能试验机上进行无侧限抗压强度测试。试验结果表明在同一冻融循环次数下,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随掺砂比例的增大总体呈现先增大后减小的趋势,当掺砂比例为10%时,风化砂改良膨胀土试样的无侧限抗压强度最大;在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度随冻融循环次数的增大而减小,其降低的幅度随冻融循环次数的增大也呈减小的趋势;对试验数据进行回归分析,建立无侧限抗压强度与冻融循环次数之间的数学模型,二者之间表现出良好的自然对数关系,且无侧限抗压强度与冻融循环次数的自然对数呈线性负相关关系。     

干湿循环对风化砂改良膨胀土回弹模量影响研究

以湖北宜昌弱膨胀土为研究对象,通过掺砂改良后的室内回弹模量试验,研究了改良膨胀土的回弹模量与干湿循环次数、风化砂掺量之间的关系.结果表明:①在相同的风化砂掺量下,改良膨胀土的回弹模量随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,回弹模量的衰减幅度在第1次干湿循环时达到最大,之后逐渐减小,当干湿循环进行至4～5次时,回弹模量基本趋于稳定,回弹模量与干湿循环次数可以用指数函数关系进行拟合,且相关性较好;②在经历相同的干湿循环后,随着风化砂掺量的增加,回弹模量衰减幅度以及土体微裂缝的数量逐渐减小;③通过综合考虑干湿循环次数以及风化砂掺量的耦合影响,建立了干湿循环作用下掺砂改良膨胀土回弹模量的三维非线性预估模型,该预估模型参数较少,形式简单,准确性较高,具有一定的推广价值.     

启培抗疏力改良膨胀土的自由膨胀率试验研究

膨胀土是一种广范分布的,具有遇水膨胀、失水收缩的特殊性黏土,其特殊性质使其成为困扰工程建设的世界性技术难题。本文用启培抗疏力处理剂在试验室进行膨胀土的自由膨胀率试验研究,试验发现启培抗疏力可有效降低膨胀土的自由膨胀率,在加入2%、5%、15%时,可分别使低、中、高膨胀性膨胀土降到无膨胀性,表明启培抗疏力对于膨胀土的膨胀性抑制作用明显,可用于工程中膨胀土的抗膨胀处理。     

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10%,20%,30%,40%,50%比例掺入膨胀土中,分别进行0~5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定。综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30%时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全。     

粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性试验研究

为探讨粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性,对改良膨胀土进行了击实试验、无侧限抗压试验和三轴试验。试验结果表明:粉煤灰掺量一定时,最大干密度随天然砂掺量增加呈先增大后减小趋势,而最优含水量逐步减少;天然砂掺量一定时,最大干密度及最优含水量随粉煤灰掺量增加均逐渐减小;在粉煤灰和天然砂之和占比20%不变条件下,随天然砂占比减小,无侧限抗压强度与三轴抗剪强度先增大后减小,天然砂掺量5%和粉煤灰掺量15%时强度最大;随着粉煤灰和天然砂掺量的增加,内摩擦角先增加后减小;粉煤灰和天然砂掺量之和一定时,随着粉煤灰的增加和天然砂掺量的减少,黏聚力逐渐减小。研究成果可供致力于改良膨胀土工程性质的研究人员参考。     

水泥改性膨胀土干密度与自由膨胀率试验研究

掺加一定比例的水泥对膨胀土进行改性是目前处理膨胀土的主要方法之一,通过在南水北调中线一期工程总干渠膨胀土试验段工程（南阳段）施工现场进行室内不同水泥掺量比的系列试验,研究不同水泥掺量、击实试验前后掺加水泥的膨胀土放置时间对水泥改性土干密度、自由膨胀率的影响,用以更好的指导工程施工。试验表明,随着水泥掺量的增大,水泥改性土的最大干密度逐渐减小;随着水泥改性土放置时间的增长,自由膨胀率逐渐变小并最终趋于稳定,水泥对膨胀土膨胀性的改良是一个渐进的、长时间的过程。     

秸秆灰渣改良膨胀土三维膨胀特性试验研究

利用秸秆灰渣作为添加剂,进行室内改良膨胀土试验,研究改良后膨胀土的三维自由体变化特性及无侧限抗压强度特征。秸秆灰渣以(干质量之比)0%,10%,15%,20%的比例与素膨胀土混合进行击实试验,在最大干密度及最佳含水率条件下进行三维自由体膨胀、膨胀力和无侧限抗压强度3个试验,在液限状态下进行三维自由体收缩试验。根据三维自由体应变及膨胀压力特征,拟合出秸秆灰渣最佳含量的线性方程,得出灰渣的最佳含量为17%。试验结果表明:膨胀土的体应变、塑性指标和膨胀压力随着秸秆灰渣含量的增加而逐渐降低,无侧限抗压强度随着秸秆灰渣的增加逐渐提高;对未养护的试样,秸秆灰渣对无侧限抗压强度影响不明显,而试样养护7 d后的强度提高较为明显。     

石灰、水泥及砂改性膨胀土工程特性的试验研究

膨胀土灾害治理一直是岩土工程界的重要课题之一,掺加改性材料是改善膨胀土工程特性的重要方法。制作掺加不同比例的石灰、水泥以及砂的改性膨胀土试样,通过物理性质试验、膨胀性试验和强度试验结果的比较,确定三种改性材料的最佳掺比。在此基础上,进一步比较三种改性材料最佳掺比下对膨胀土的改性效果。试验结果表明,水泥和石灰比砂能更好地减小膨胀土的膨胀率,提高膨胀土的强度。研究结果为工程实践中改性材料的合理选择提供了重要参考。     

膨胀土土工袋浸水变形及强度特性试验研究

膨胀土具有强胀缩性、多裂隙性和超固结性,是工程上一种难以处理的＂麻烦土＂或＂不老实土＂。笔者近年提出了将这种＂不老实土＂约束在土工袋中的处理方法,并通过大量的室内、现场试验研究,验证了该处理方法的有效性。现概述了膨胀土的基本特性和膨胀土的处理原则,着重介绍了土工袋处理膨胀土的基本原理。通过土工袋浸水变形和膨胀力等室内试验分析,验证了土工袋具有提高膨胀土的强度和限制其膨胀变形等作用特点。     

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。