脱湿速率影响下的膨胀土工程性状与持水特征初探

通过控制恒温恒湿箱的温湿度工作参数,实现饱和膨胀土在不同脱湿速率条件下的状态变化,借助收缩试验和非饱和三轴试验,研究脱湿速率对膨胀土收缩特性、强度特性与持水特性的影响规律。试验结果表明,膨胀土的收缩系数随脱湿速率的减小而变大,并先呈现线性脱湿过程,后呈现非线性脱湿特征;在相同含水率条件下,膨胀土的吸附强度亦随脱湿速率的减小而增大,尤在含水率和围压较低时更趋明显。结合吸附强度与吸力关系的乘幂函数表达式,利用收缩系数和吸附强度反算出不同脱湿速率下的膨胀土"双线性"土水特征曲线,发现不同脱湿速率时曲线下降段接近平行趋势,脱湿速率越小,膨胀土的进气值越大,相同含水率时的吸力越高。     

脱湿速率对膨胀土堑坡稳定性的影响分析

以广西南宁膨胀土为研究对象,设置不同温湿度条件引起的脱湿环境,测试不同脱湿速率作用下,膨胀土的收缩特性以及持水能力,预测不同脱湿速率作用下非饱和土体渗透曲线,并对膨胀土边坡雨水入渗过程进行数值模拟计算。试验结果表明,脱湿速率越小,膨胀土收缩变形越大,这说明自然条件下湿度大的气候里,经过缓慢蒸发,表层土体的膨胀潜势会较大。数值计算结果表明,脱湿速率较小时,降雨后边坡雨水入渗的影响深度较大,这说明,湿度大的气候条件下,长期的蒸发过程,会导致更大的降雨入渗深度,从而不利于膨胀土边坡的稳定。     

膨胀土的强度和变形特性研究

0　前　　言膨胀土是以蒙脱石或蒙脱石-伊利石为主要矿物成分的高塑性黏土,黏粒含量高,自由膨胀率大于等于4 0 % ;主要由蒙脱石、伊利石类强亲水矿物组成;土体含水量增加,其体积发生膨胀并产生膨胀力,土体失水时,其体积收缩并形成收缩裂缝;土体胀缩变形可随环境湿热变化往复发生,导致其强度衰减;属于液限高于4 0 %的高液限黏土。多年来,由于人们对膨胀土上述特性特别是干湿循环导致强度衰减[8] 的认识不足或处理不当,导致了大量以膨胀土作为基础的构筑物或由膨胀土组成的构筑物发生破坏,损失巨大[1] 。为此,国内外许多科研工作者基于Mohr Coulomb准则对膨胀土的强度特性进行研究,取得了许多重要成     

考虑压力和密度影响的膨胀土增湿变形研究

基于考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响,研究了膨胀土竖向增湿变形问题,得到了膨胀土膨胀变形的规律,揭示出相同初始含水量时,初始干密度越大膨胀率越大;相同初始干密度时,初始含水量越大膨胀率越小;其他条件相同时上覆压力越大膨胀率越小。文章还总结出考虑初始含水量、上覆压力、初始干密度影响的膨胀率回归方程,提出用有限的试验数据得到任意组合条件的膨胀率计算方法。由此可进一步求得膨胀土地基的膨胀变形量,为工程计算提供可靠的理论依据。     

非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究

利用可控吸力的VJ非饱和三轴仪对新疆膨胀土的强度和变形特性随干密度和吸力的变化规律进行了试验研究,结果表明:非饱和膨胀土的胀缩特性不仅取决于其干密度及所承受的围压,而且还与其吸力大小密切相关,且随吸力增大其剪胀特性增强。非饱和膨胀土的吸力和干密度对黏聚力影响也十分明显,随吸力和干密度增大,非饱和膨胀土的黏聚力呈非线性增大,且增幅明显,而对有效内摩擦角则几乎没有影响,Fredlund双变量理论中的吸力内摩擦角?b并不是一个常量,而是吸力区间内的连续减函数。     

膨胀土强度特性的试验研究

通过试验研究了膨胀土的强度指标c、φ与含水量ω的关系,并探讨了膨胀土的强度衰减性。结果表明,膨胀土的峰值强度、稳态强度受膨胀土的含水量影响强烈,且含水量的变化对粘聚力的影响比对内摩擦角的影响要大得多。     

温度对非饱和膨胀土抗剪强度和变形特性的影响

共进行了4组12个控制温度、净围压和基质吸力的膨胀土三轴排水剪切试验,分析了温度对重塑非饱和膨胀土抗剪强度和变形特性的影响。试验结果表明,随温度的升高,非饱和土的抗剪强度增加,初始切线杨氏模量增大。根据试验结果建立了考虑温度影响的非饱和土抗剪强度公式和切线杨氏模量公式。     

石灰改良膨胀土强度特性试验研究

结合沪汉蓉通道武康二线铁路路基膨胀土改良试验研究,通过室内试验研究了石灰改良膨胀土的工程特性。液、塑限及膨胀率试验表明掺入石灰可显著降低其塑性及膨胀性。通过强度特性试验证明:改良土强度随龄期的增长和石灰掺合量的增加而增大;石灰掺入膨胀土可以有效提高其水稳定性。     

蒙脱石含量对膨胀土性质的实验研究

利用南京地区常见粘性土和蒙脱石含量为95%的膨润土掺合制备膨胀土,通过实验研究蒙脱石掺量与制备的膨胀土的自由膨胀率、膨胀率、试样剪切强度的关系并分析8种土样的黏聚力、内摩擦角随蒙脱石含量的变化关系。最终对实验结果做一些合理的分析,为改良膨胀土提供一些依据。     

膨胀土增湿变形规律及计算公式

通过对仪器改进实施了不同程度增湿对膨胀变形影响方面的试验,结果表明:无荷及有荷膨胀率均与增湿程度有关,呈近似线性正相关关系。对影响膨胀土胀缩变形的起始干密度、起始含水率及上覆压力水平分别作了试验研究及相关性分析,得到了各影响因素单独变化时膨胀率的变化规律及其公式,并给出了各因素综合影响的膨胀土增湿变形的一般性建议公式。     

膨胀土边坡长期强度变形特性和稳定性研究

调查表明,许多经计算分析认为稳定的新开挖膨胀土边坡随着时间的推移发生了失稳破坏,笔者利用离心模型试验针对这一问题开展了较为深入的试验研究。结果发现,干湿循环是导致这一问题产生的根本原因。干湿循环使得膨胀土边坡产生裂缝,随着干湿循环次数的增加,裂缝逐渐变宽变深。裂缝的存在不仅削弱了膨胀土边坡土体的结构,而且为水的入渗提供了通道,从而使土体软化,强度降低。每次干湿循环,膨胀土边坡均累积了向坡下的沉降和水平位移,随着干湿循环的次数的增加,不论边坡土体密度高低,最终都将导致膨胀土边坡的渐进破坏。室内三轴试验由于不能模拟干湿循环作用下膨胀土边坡裂缝的产生和发展过程以及水的入渗对其强度和变形特性的影响,因此,其得出的强度和变形指标直接应用于膨胀土边坡的变形和稳定分析是不合适的。防止膨胀土边坡发生破坏的最关键的措施是尽可能隔断其与外界的水分交换,如不能隔断其与外界的水分交换,也应采取合适的排水措施,以尽可能防膨胀土边坡充分湿化。     

蒙自重塑膨胀土膨胀变形特性与施工控制研究

利用普通固结仪,进行了蒙自重塑膨胀土浸水、浸盐、浸酸的膨胀变形试验,系统研究了不同初始状态下膨胀土膨胀变形特性。利用Does Response模型较好地模拟了膨胀土浸水膨胀时程规律。通过膨胀土变形三元回归分析,得出了蒙自膨胀土膨胀变形与上覆压力、初始含水率、初始干密度的定量关系。膨胀土浸盐、浸酸膨胀变形规律与浸水时相似,但由于盐溶液的渗透压力,使得浸盐膨胀变形率降低;酸溶液浓度越高,其膨胀变形率越大,稳定时间越长。膨胀土膨胀变形规律的研究,为工程设计、施工与边坡稳定性评价提供了重要指标。     

干–湿循环过程中吸力与强度关系研究

针对膨胀土干–湿循环过程中的吸力变化和强度变化特征,开展试验研究。采用体积压力板仪实现脱湿和吸湿并制备不同吸力的试样,通过直剪试验测试不同吸力下的抗剪强度。试验成果显示:①土水特征曲线是不稳定的,它与土体含水率的变化路径有关;②在干湿循环过程中,相同的吸力具有不同的强度贡献。     

有荷条件下膨胀土的干湿循环胀缩变形及强度变化规律

为获取符合工程实际的设计参数,对宁明原状膨胀土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到其胀缩变形和强度的变化规律。结果表明膨胀土的胀缩变形过程并不完全可逆。在一定荷载变化范围内,经历相同的干湿循环次数,荷载越大膨胀土的绝对和相对胀缩率越小;土的抗剪强度随上覆压力的增大而增大,且在同一级荷载下随着干湿循环次数的增多而衰减,但随着荷载增大其衰减率变小。荷载对干湿循环过程中膨胀土的胀缩幅度及强度衰减具有明显抑制作用。     

干湿循环效应对南宁外环膨胀土抗剪强度的影响

针对膨胀土边坡滑坍多呈浅层破坏的现状,选取南宁外环膨胀土原状样与重塑样开展对比试验,精心设计试验方案,改进常规直剪试样制备条件和试验方法,使模拟土体季节性干缩湿胀过程更接近实际,探究了2种土样经历多次干湿循环作用后抗剪强度的衰减规律。结果表明：试样制备中有上覆荷载作用,实测土样经历同样干湿循环次数后的强度衰减幅度比无荷条件下的小,再次验证荷载对抑制强度衰减作用明显;不管原状还是重塑样经干湿循环后的强度衰减主要是c值大幅降低,其值虽也减小但降幅都不大;此外,计入边坡浅层破坏时滑面的低应力条件开展试验并分析测试结果,得到做边坡浅层稳定性分析时合理的抗剪强度参数,研究结果可供工程设计参考。     

重塑膨胀土三轴增湿变形及力学特性的试验研究

通过三轴增湿变形试验和直接剪切试验,对膨胀土的变形和抗剪强度规律进行了研究.结果表明,膨胀土的极限剪应力、凝聚力和内摩擦角都随着含水率的增大而减小,试样含水率越接近饱和含水率,试样的抗剪强度减小的越快;膨胀土的应力随应变增加呈衰减趋势,并且在增湿变形中以体积变形为主,轴向变形较小;在同一应力状态下,随着含水率的增大,体应变逐渐减小,土样表现为膨胀,在含水率相同的条件下,应力越小,膨胀土在浸水过程中的体积变化就越大.     

Shear strength of an unsaturated weakly expansive soil

To study the weakly expansive clay obtained from a slope along Wuhan—Shiyan expressway in Hubei Province,soil-water property tests and some unsaturated triaxial tests with suction control were conducted,and the soil-water retention curve（SWRC） and unsaturated shear strength of this soil were obtained.Results show that the air-entry suction and the residual degree of saturation of the tested soil are 106 kPa and 8%,respectively.The boundary effect zone and the transition zone can be identified on the desorption curve,but the residual zone is not so obvious.The unsaturated shear strength increases as suction increases within the range of controlled suction in the test,and friction angle,b,in the triaxial shear test is 17.6°.Based on the results,constitutive models for predicting the unsaturated shear strength using the SWRC were evaluated,and comparisons between prediction and measurement were made.It is concluded that for engineering purpose,the constitutive model should be carefully selected based on soil properties when predicting the unsaturated shear strength using the SWRC.