多因素下氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀的影响

为了探明氯离子对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响,采用人工配制的粗粒硫酸盐渍土,以含盐量、压实度、含水率、上覆荷载等单因素试验为基础,对粗粒硫酸盐渍土进行多因素下单次降温试验,通过添加无水氯化钠研究氯盐的存在对粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的影响。结果表明:提高氯离子含量和上覆荷载大小对砾类、砂类硫酸盐渍土盐胀均有显著的抑制作用; 在89%～97%的范围内提高压实度对抑制砾类、砂类硫酸盐渍土的盐胀率增长无显著效果; 在7%与7.85%含盐量下,增加含水率对砾类、砂类盐渍土的盐胀有显著促进作用; 对于砂类盐渍土,在2%含盐量下增大含水率会降低其盐胀率,在5%含盐量下增大含水率盐胀率会先增大后下降,在13.7%含盐量下增大含水率会增大其盐胀率; 对于砾类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含水率、上覆荷载、压实度、含盐量与含水率交互作用; 对于砂类盐渍土,各因素对盐胀率的影响由大到小依次为含盐量、含盐量与含水率交互作用、上覆荷载、压实度、含水率。     

影响粗粒硫酸盐渍土盐胀特性的敏感因素研究

为了明确影响典型粗粒硫酸盐渍土路基盐胀特征的敏感参数,提出相关的敏感参数量化分析模型及其影响因素和因素间交互作用的量化指标。采用5 mm筛法的易溶盐测定方法,基于典型粒径的粗粒硫酸盐渍土,以单因素试验结果为基础,采用二次回归正交设计法提出了多因素交互作用下的粗粒硫酸盐渍土的盐胀率预报模型,同时采用SPSS软件对各敏感性因素进行逐步回归分析,研究结果表明:敏感因素的量化指标依次是易溶盐(46%~37%)、荷载(43%~29%)、水(12%~6%)、易溶盐与荷载的交互作用(7.6%)、易溶盐与水的交互作用(2%),其中,易溶盐对盐胀率为促进作用,水会因含盐量不同而对盐胀率的作用产生变化,荷载、易溶盐与荷载的交互、易溶盐与水的交互均对盐胀量具有一定的抑制作用;初始压实度对盐胀率具有一定的促进作用,但由于其特殊的级配特征,初始压实度在89%~97%范围内对盐胀率的影响效果并不显著。     

硫酸盐渍土盐胀特性的单因素影响规律研究

通过试验研究，提出了硫酸盐渍土盐胀率随含水量、氯化钠含量、硫酸钠含量、初始干容重和上覆荷载等五因素变化的计算公式，分析了盐渍土盐胀率的单因素作用规律，并指出盐胀率与各影响因素之间均呈二次抛物线规律     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏.为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价.结果表明:盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用.针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果.     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏。为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价。结果表明：盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用。针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果。     

准东地区粗颗粒盐渍土室内盐胀试验分析

通过对新疆准东地区某电厂厂区内粗颗粒盐渍土室内盐胀试验分析,探讨了压实系数、含水量对盐胀变形的影响,得出了一些有意义的结论,旨在为类似盐渍土工程提供参考。     

石灰水泥改良硫酸盐渍土盐胀特性研究

硫酸盐渍土作为一种特殊土,具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良的工程特性,硫酸盐渍土路基填料是制约交通建设快速发展的重大岩土工程问题之一。为了解决硫酸盐渍土工程应用难题,采用石灰、水泥混合改良材料对不同含盐量的硫酸盐渍土进行改性试验,测试了改良盐渍土在无载条件下的盐胀量,并运用正交分析法研究了石灰和水泥对盐渍土盐胀影响的显著性。结果表明:使用石灰、水泥混合改良材料对硫酸盐渍土进行改良,能有效处理弱硫酸盐渍土、中硫酸盐渍土、强硫酸盐渍土地基,对于过硫酸盐渍土,也能有效的减小其盐胀率。     

硫酸盐渍土盐胀率影响因素交互作用分析

基于硫酸盐渍土正交试验结果,得出了硫酸盐渍土的水、热、盐、力盐胀率计算公式,对盐胀率各影响因素间的交互作用规律进行了分析,为进一步治理盐胀病害提供一定的理论基础。     

基于BP模型的粗粒亚硫酸盐渍土盐胀特性敏感因素研究

为了探究影响粗粒亚硫酸盐渍土路基盐胀特征的敏感参数,提出相关的敏感参数量化分析模型及交互作用下各因素的量化指标。针对细粒土质砾亚硫酸盐渍土、含细粒土砂(细粒土质量分数15%)亚硫酸盐渍土及细粒土质砂(细粒土质量分数50%)亚硫酸盐渍土3类土样,基于单因素试验结果,依据二次回归正交设计方法,开展多因素交互作用下的盐胀试验,通过BP神经网络模型建立3种粗粒亚硫酸盐渍土的盐胀率与其他影响因素间的计算模型,确定了粗粒亚硫酸盐渍土盐胀敏感参数的量化指标。结果表明:含盐量与含水率、上覆荷载与含水率的交互作用对细粒土质砾亚硫酸盐渍土的盐胀作用较显著,含盐量与含水率、上覆荷载与含盐量的交互作用对细粒土质砂亚硫酸盐渍土的盐胀作用较显著; 上覆荷载对粗粒亚硫酸盐渍土具有较强的抑制作用; 初始压实度对粗粒亚硫酸盐渍土盐胀率具有一定的促进作用,但由于其特殊的级配特征,试验所设压实度在89%～97%内对盐胀率的影响效果较小; 所得结论可以为采用粗粒亚硫酸盐渍土作为路基填料进行工程设计与施工提供技术参考。     

天然粗粒盐渍土大型路堤模型试验研究

西北地区分布着大量的粗粒盐渍土,研究其作为路堤填料的适用性,可充分利用当地资源和节约公路工程建设费用。为了使试验结果更准确地反映工程实际情况,在对天然粗粒盐渍土进行不同方法的化学成分分析试验、模拟季节交替冻融循环试验、有（无）附加荷载单次降温盐胀试验及大型溶陷试验的基础上,开展了多次冻融循环条件下大型路堤模型试验。结果表明：两种化学成分分析试验-规范法和过 5 mm 筛法分别得到的易溶盐含量相差较大,过 5 mm 筛法能更准确指导实际工程的施工;随着含水率的增加,粗粒盐渍土的盐胀量和溶陷量亦逐渐增大,溶陷累加性较显著; 50 kPa 附加荷载抑制该天然粗粒盐渍土的盐胀量可达 85% 以上;经多次冻融循环后,大型路堤表面的最大盐胀率仅为 0.44% ;该天然粗粒盐渍土可用于上部路堤填料。     

路用砂类盐渍土盐胀及融陷特性试验研究

砂类硫酸盐及亚硫酸盐渍土广泛分布于中国西部地区,研究其作为路堤填料的可用性,可充分利用当地资源和节约建设资金。以路基填筑标准及合理的防排水设施为前提条件,基于5 mm筛法配制盐分,研究了不同含盐量水平下砂类盐渍土的盐胀变化特点和在冻融循环作用下砂类盐渍土体的融陷特性,试验结果表明:砂类亚硫酸盐渍土比砂类硫酸盐渍土的盐胀起胀温度和敏感温度区间低约5℃;对于4砂类硫酸盐渍土,含盐量不大于1%时,盐胀率小于1.5%;对于砂类亚硫酸盐渍土,含盐量小于2.3%~2.5%时,盐胀率小于1%;在冻融循环作用下,砂类亚硫酸盐渍土具有较强的融(溶)陷特性;路面容许变形量取2 cm,下路堤填筑厚度为2.0 m时,砂类硫酸盐渍土的含盐量极限值为1.0%,砂类亚硫酸盐渍土的含盐量极限值为2.3%。     

硫酸盐渍土纯盐胀期盐胀关系式的建立

硫酸盐渍土广泛分布在我国西北地区,盐渍土盐胀对修筑在该地区大量的道路工程构成了危害,研究其盐胀规律对治理盐胀病害具有重要意义。在考虑硫酸盐渍土路基变形的温度区间划分为3个阶段的基础上,通过对新疆玛纳斯地区硫酸盐渍土作一系列假定,建立了纯盐胀期盐胀率?与初始含水率θ1、土体原始孔隙率n和降温前后溶解度r1,r2之间的盐胀关系式。利用自行研制的恒温冷浴土壤试验系统验证了关系式的合理性。     

粗颗粒土抗剪强度影响因数分析

介绍了颗粒破碎、含水率、最大粒径以及粗粒含量对粗颗粒土抗剪强度的影响,并指出颗粒破碎与粗粒含量是最主要的影响因数,含水率对抗剪强度影响不大,而最大粒径对抗剪强度的影响则是相对的。     

应力状态下含黏粗粒土渗透变形特性试验研究

含黏粗粒土的渗透变形问题是水电工程中常见的渗透稳定性问题之一。对于含黏粗粒土来说,黏粒含量、颗粒级配及应力状态是影响渗透变形最重要的3个因素。为研究应力状态大小对含黏粗粒土渗透变形特性及临界水力梯度的影响,利用大直径渗透变形仪加载系统,完成了侧限条件下某含黏粗粒土在0.1,0.3,0.6,0.9 MPa铅直应力作用下的渗透变形试验。试验结果表明：不同应力状态下黏粒含量值的大小直接影响到含黏粗粒土的渗透变形破坏类型;试件中附加应力值越大,产生渗透变形时的临界水力梯度也越大。通过对渗透变形试验过程中渗透系数的演化过程研究,提出了利用渗透系数与水力梯度关系曲线的突变关系来判断临界水力梯度的新方法。     

粗粒土回弹特性试验研究

对2种粗粒土4种级配料进行了卸载–再加载的三轴固结排水剪试验,比较分析其强度变形特性与单调加载三轴试验条件下特性的差异。重点研究不同试验粗粒料的回弹模量取值规律,分析了回弹模量与初始模量、围压和应力水平等之间的关系。结果表明,围压对回弹模量影响较大而应力水平的影响相对较小;粗粒土的回弹模量约为初始模量的2.5～5.0倍,比目前对黏土等认识的1.5～3.0倍明显大。试验结果为邓肯–张模型等非线性弹性模型甚至弹塑性模型的回弹模量的合理取值提供了重要试验依据。     

季冻区公路路基粗粒土的冻胀敏感性及分类研究

对5种粗粒土13种不同含泥量土料在不同含水率、饱和度和密实度状态下进行了一系列封闭系统下的冻胀模拟试验。研究了各种粗粒土的η-w关系,并对其进行线性分析,揭示了粗粒土的冻胀规律。根据所建立的各种不同粗粒土的η-w经验关系式得出各种土料以及粗粒土的相应于不同冻胀等级和类别的界限含水率值,并与现有的规范进行对比,指出规范值得商榷的问题。     

粗颗粒土橡皮膜嵌入试验研究

对于粗颗粒土三轴固结排水剪试验,橡皮膜嵌入是影响试验体变测量的最重要因素。通过在中三轴试样中埋置不同直径铁棒的方法进行等向固结试验来推求橡皮膜嵌入量。试验表明,试样土体体积与排水量呈较好的线性关系,基此给出了各个围压下的膜嵌入量。指出随着围压的增大,膜嵌入量逐渐增大,约0.8 MPa后,嵌入量的增速变缓,嵌入量占实时总排水量的比例可达31.0%~40.7%。由于粗颗粒土的各向异性,目前所用最多的Newland和Allely所提出的方法总体略高估了膜嵌入的大小,随着围压的增大,各向异性减弱,围压为2 MPa时嵌入量差异仅有0.22%的体变。最后,对比4种解析解发现Molenkamp和Luger的解析解最为接近试验值。针对粗颗粒土,需要进行更多的试验来建立颗粒破碎率和相对密度等与系数η的关系来修正解析解。     

粗粒土孔隙特征及其对泥浆渗透性的影响

土的渗透性与其骨架构成的孔隙通道有本质联系。在假定粗粒土颗粒呈球形且粒径分布均匀变化的条件下,首先给出了同一粒组最密实状态的土粒体积和孔隙体积的确定方法;进而,依据最密实状态条件下各粒组土粒体积和骨架孔隙体积,从最小粒组到最大粒组,依次比较小于或等于某粒组土粒体积、骨架孔隙体积之和与大一级粒组的骨架孔隙体积,后者大于前者即出现架空空隙,提出了最大渗流单粒孔隙的确定方法。通过不同级配试样的泥浆渗透试验表明,随着最大渗流单粒孔隙的增大,依次出现入渗面形成泥皮和未形成泥皮两类孔隙特征粗粒土的泥浆渗透。在入渗面未形成泥皮条件下,随着最大渗流单粒孔隙的增大,泥浆渗流量逐渐增大;在形成泥皮的条件下,随着最大渗流单粒孔隙的增大,形成时间逐渐增长,泥浆穿透土样的渗径逐渐增大。验证了最大渗流单粒孔隙反映粗粒土渗透性的合理性。     

综合考虑盐胀和冻胀时硫酸盐渍土体积变化关系式的建立

为了摸清硫酸盐渍土在降温过程中产生冰晶和引起盐胀的剧烈反应期内的体积变化规律,假定土体中芒硝与冰晶独立存在,并认为土体体积变化由三部分体积增加和三部分体积减少引起,根据溶质守恒定律,推求了考虑盐胀和冻胀综合影响下硫酸盐渍土的体积变化关系式,发现剧烈反应期内土体体积变化主要由原始孔隙率n、降温前后未冻水体积含量θu1和θu2与降温前后的硫酸钠溶解度r1和r2所决定。利用自行研制的恒温冷浴土壤试验系统,观测了人工掺配硫酸盐渍土在降温过程中的体积变化;采用冻结温度试验确定了土样冻结过程中的未冻水含量,并引入未结晶水含量的概念,计算了土样降温过程中的累计盐(冻)胀率,通过分析比较土样体积变化率实测值和计算值,验证了关系式的合理性和适用性。