水土作用对桂林重塑红粘土工程性质试验研究

红粘土在土类划分上属于特殊性土,由于其特殊的成因过程及成因环境,水土作用对桂林重塑红粘土的工程性质具有一定影响,本文通过室内实验研究水土作用对桂林重塑红粘土界限含水量以及胀缩性的影响,探究其内在作用机理。试验结果表明,经过浸泡7d后的土体的界限含水量均会改变,随着溶液浓度的增大在NaCl和CaCl₂溶液中浸泡的土样液限和塑性指数增大、塑限减小,且随着酸性和碱性的增强会进一步加大这一趋势。而在NaCl和CaCl₂溶液中浸泡的土样的自由膨胀率、线缩率、体缩率会随着溶液浓度的升高而增大,其中自由膨胀率在酸性相同条件下随着pH值的减小而增大,在碱性环境中自由膨胀率随着pH值的升高而增大,线缩率和体缩率则无明显规律。     

重金属Cu~(2+)污染作用下红黏土的膨胀变形特性

为探讨重金属离子对红黏土膨胀变形特性的影响,针对不同初始干密度的红黏土试样,采用浓度为0、2. 5、5. 0、10. 0g/L的CuSO_4溶液浸泡侵蚀方法,开展重金属污染作用下的无荷载膨胀率试验;利用X射线衍射和X射线荧光光谱试验,分析了污染前后红黏土的矿物组成以及各类元素的构成.结果表明:红黏土试样的最终膨胀率与初始干密度呈正比关系,较大的初始干密度能明显降低红黏土的初始膨胀速率,但存在最终膨胀率大的缺点;在相同初始干密度条件下,污染土样最终膨胀率随CuSO_4溶液浓度的增大先减小后增大; CuSO_4溶液中的CuOH~+离子破坏了红黏土中原有的硅氧键,导致相同初始干密度条件下,溶液浓度较低时,出现污染土样的膨胀率反而较无污染状态下的土样膨胀率低的现象.     

巨大芽孢杆菌改良邯郸强膨胀土试验研究

膨胀土是一种分布广,对环境的湿热变化敏感的高塑性黏土,容易产生胀缩裂隙;为降低膨胀土的自由膨胀率,提高其抗剪强度,利用巨大芽孢杆菌诱导方解石沉积(MICP)技术,搭配不同的固结溶液对膨胀土进行固化改良室内试验.通过5组自由膨胀率试验筛选出了两组效果最明显的改良组合:巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl_2+Urea)的混合溶液、巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl_2的混合溶液.通过三轴剪切试验和三向膨胀力试验研究了改良前后土样的自由膨胀率、抗剪强度和膨胀力.结果表明,对比于未改良的重塑膨胀土,改良后的膨胀土表现出来的各项参数均有不同程度的改善.其中,巨大芽孢杆菌+1.0 M CaCl_2溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了85.4%,内摩擦角提高了5.2%,黏聚力提高了11.5%,垂直方向膨胀力下降了20%、水平方向膨胀力平均下降23%;巨大芽孢杆菌+1.0 M胶结液(CaCl_2+Urea)的混合溶液改良组膨胀土自由膨胀率下降了87.7%,内摩擦角提高了18.5%,黏聚力提高了32.1%,垂直方向膨胀力下降了29%、水平方向膨胀力平均下降了32%;巨大芽孢杆菌和胶结液复合改良强膨胀土的方法是可行的.     

初始含水率对红粘土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。     

颗粒成分对黏性土收缩性能的影响

将黏土失水引起土体体积变形转换为面积变形,提出利用计算机图像处理与像数计算技术,对不同初始含水率的黏土收缩后的面积进行精确计算。利用激光颗粒分析仪对不同膨胀性的黏性土进行颗粒分析;并将颗粒组成与收缩后面缩率进行对比。试验结果表明:自由膨胀率和面缩率的大小与土体的颗粒组成密切相关。随着土体自由膨胀率增加,土体细颗粒含量增加,面缩率增大,土体的收缩性能增强。     

污泥灰改性黏土胀缩与开裂变形特性

针对垃圾填埋场衬垫系统受污染物侵蚀破坏现状及污水处理厂剩余污泥回收处理利用工程评价问题,分析污泥灰改性黏土在酸碱化学溶液作用下胀缩与开裂特性,室内模拟酸碱化学溶液污染工况,将纯黏土与污泥灰掺量为1%~5%的改性黏土受pH=5、6、8、9的酸碱化学溶液污染,通过界限含水率试验测定改性黏土的液限与塑限,分析试样的稠度界限;通过膨胀与收缩试验测定改性黏土的膨胀率与收缩率,分析试样的胀缩特性;通过开裂试验测定改性黏土的开裂特性.结果表明:改性黏土液限约为43.5%,而随着污泥灰掺量增大,塑限升高,塑性指数降低,经酸碱化学溶液污染后污泥灰掺量5%的试样液、塑限达到最大,为45.9%、22.8%;污泥灰掺量为5%时膨胀率最低,为5.66%,掺量为3%时,线收缩率最低,为2.14%;受酸碱化学溶液污染后改性黏土膨胀率降低12.7%~36.5%,而线收缩率升高33.8%~75.7%;4次干湿循环后,纯黏土试样的开裂因子较第一次干湿循环末期大80.71%,而污泥灰掺量为3%试样开裂因子仅较第一次干湿循环末期大43.47%.故建议采用3%污泥灰掺量的改性黏土作为填埋场衬垫材料.     

两种状态的粘土热-化学-力学效应试验研究

原状土与重塑土具有不同的结构特征,于是表现出不同的力学性状．本文将这两种状态粘土浸泡不同溶液后进行试验研究,探讨不同温度环境下原状土和重塑土的力学效应．结果表明,浸泡不同溶液后原状土的抗剪强度发生了变化,当温度由40℃升到60℃,浸泡FeCl3土样粘聚力c由最大值降低,浸泡（FeCl3＋Na2S2O4）溶液的土样增幅较小;从内摩擦角φ来看,大于40℃后,浸泡FeCl3、FeCl3＋Na2S2O4溶液土样的内摩擦角妒增大．当温度为40℃时,土样的内摩擦角φ相差悬殊,其中未浸泡土样的内摩擦角φ最大,浸泡FeCl3土样的内摩擦角妒最小,而温度为60℃时,其大小相近．而重塑土浸泡不同溶液后其抗剪强度有以下特点：随外界温度变化,浸泡FeCl3溶液重塑土样的粘聚力c变化较大,40℃时粘聚力c最小,然后随温度升高,又不断增大;浸泡去离子水和CaCl2溶液后土样的粘聚力c变化趋势相似．浸泡FeCl3和CaCl2溶液后土样的内摩擦角φ随温度的变化趋势不同,FeCl3在40℃时最大,而CaCl2却最小,浸泡去离子水土样的内摩擦角φ变化不大．     

碳酸铵溶液作用下红黏土工程特性试验

农业用地长期受化肥污染,其工程性质发生改变。通过直接剪切、一维固结以及变水头渗透试验,分别研究了不同浓度碳酸铵溶液作用下红黏土的抗剪强度、压缩性以及渗透性。试验结果表明:随着碳酸铵溶液浓度的增大,红黏土的黏聚力和渗透性均增大,而同级荷载作用下的破坏强度、内摩擦角以及压缩模量则减小。利用双电层理论,计算不同浓度碳酸铵溶液浸泡后红黏土表面结合水膜厚度,并分析红黏土工程性质的影响机理。碳酸铵溶液改变土体结合水膜厚度,是影响红黏土强度、压缩性和渗透性的根本原因。     

干湿循环路径对红粘土胀缩特性的影响

为研究红粘土在不同干湿循环路径下的胀缩变形特性,以贵州红粘土为研究对象,在先干后湿及先湿后干两种路径下运用常规膨胀仪对其进行了胀缩试验。试验结果表明,两种循环路径下,红粘土胀缩变形均不可完全恢复。第一次循环中,绝对膨胀率急剧增大,相对膨胀率则大幅减小,并随压实度增大而增大,先湿后干路径下试样胀缩率、绝对膨胀率和相对膨胀率均大于先干后湿路径,这种现象随循环次数发展逐渐减弱。     

水泥改性膨胀土试验研究

以水泥为改性材料对中强膨胀土进行改良,对不同掺灰量膨胀土的界限含水量、自由膨胀率、击实性、抗剪强度等进行了室内试验研究.结果表明,随着水泥掺量增加,膨胀土的胀缩性显著改善.     

桂林地区酸 、碱污染红黏土力学效应弱化试验研究

为了研究酸、碱污染对红黏土力学性质的影响,分别使用酸(HCl)溶液和碱(NaOH)溶液对桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑酸浓度(0、1%、4%、8%)和养护时间(7,14d),碱浓度(0、4%、8%、12%)和养护时间(7,14d)双因子因素,通过室内试验,包括固结试验、三轴试验(UU)和直剪试验(快剪),分析酸碱污染对桂林雁山红黏土压缩性指标和抗剪强度指标的变化。试验结果表明:1)红黏土在HCl和NaOH中浸泡后,其压缩模量、黏聚力与内摩擦角逐渐减小,且随着酸、碱浓度及养护时间增加,减小的幅度增大;2)对比经HCl和NaOH浸泡红黏土,在相同养护时间下,经HCl浸泡红黏土的压缩模量、黏聚力的变化程度大于经NaOH浸泡红黏土的变化,内摩擦角反之;3)随着养护时间增加,经HCl浸泡的红黏土黏聚力与内摩擦角的变化程度小于经NaOH浸泡红黏土的变化,压缩模量反之。对试验结果分析后认为:在酸碱溶液作用下,红黏土的化学成分、颗粒大小及形状都将发生变化,使其原本稳定的结构状态发生改变,导致桂林地区酸碱污染红黏土力学效应弱化。     

强酸对柳州红黏土物理力学特性的影响

为了确定酸污染对红黏土物理力学性质的影响,使用盐酸溶液对柳州地区红黏土进行浸泡,分析浸泡后红黏土的物理力学指标的变化,试验结果表明:随着浸泡的时间及浓度的增加,土中黏粒百分含量和液塑限增大,而比表面积和游离氧化铁含量降低;由于浸泡后柳州土的孔隙比有较大增加,压缩系数和渗透系数增大。对试验结果分析后认为,土性的变化源于强酸环境中游离氧化铁等物质发生溶解引起土体团粒崩解,黏粒的双电层及微观组构类型均发生了显著改变,各种物理力学指标是微观变化的宏观响应。     

部分排水条件下饱和黏土的强度试验研究

针对边坡堆载工程中后期堆载发生失稳破坏的问题,通过对重塑饱和高岭土的常应变增量比三轴试验,进行排水条件对于黏土抗剪强度影响的研究。试验结果表明黏土的强度会随着应变增量比的增大而增大,而产生的超孔压会随着应变增量比的增大而减小。部分排水条件下试验中、后期受剪土样会长时间接近或达到临界状态,限制排水以及提高加载速率可能会导致土样发生破坏。     

外掺剂对红黏土微观结构及脆性指数影响

为了研究外掺剂对红黏土的影响,对掺入氧化钙、氧化铝、氧化钙与氧化铝联合掺入的红黏土重塑样进行三轴不固结不排水试验;通过分析在不同外掺剂以及不同掺入率下改性红黏土的应力-应变曲线、抗剪强度峰值曲线,得出三种外掺剂对红黏土的力学性质的影响,并建立模型对红黏土脆性指数进行量化分析。采用场发射扫描电镜对改性红黏土的微观结构变化进行比对分析。试验结果表明:红黏土的强度随着氧化钙掺入率的增大而增大,氧化钙在显著提高红黏土强度的同时降低其脆性指数,导致其延展性变差;氧化铝的单独掺入对红黏土的力学性质影响甚微;氧化钙与氧化铝联合掺入能够提高红黏土的脆性指数,使红黏土的延展性能变好的同时提高了红黏土的强度。     

循环荷载作用下江西重塑红黏土动力特性试验研究

以江西东乡县重塑红黏土为研究对象,在不同物态和应力状态下进行室内动三轴试验研究。主要研究在不同含水率和固结围压条件下,红黏土破坏动应力-破坏振次关系、动黏聚力和动内摩擦角、动应变-动弹性模量关系以及阻尼比的变化规律。试验结果表明:相同破坏振次条件下,高固结围压和低含水率能提高土破坏时的动强度。土的动黏聚力和动内摩擦角随着土样含水率的增加线性递减。红黏土动弹性模量随着轴向动应变的增加而减小,同时动弹性模量的减小幅度也越来越小,最后趋于平缓。相同轴向动应变条件下,高固结围压和低含水率土样的动弹性模量更大。拟合后的红黏土动本构关系符合Kondner双曲线模型。红黏土的阻尼比随着固结围压和含水率的增大而增大。     

江西重塑红黏土动特性研究

本文以江西东乡县重塑红黏土为研究对象,在不同物态和应力状态下进行室内动三轴试验研究。主要研究在不同含水率和固结围压条件下,红黏土破坏动应力-破坏振次关系、动粘聚力和动内摩擦角、动应变-动弹性模量关系以及阻尼比的变化规律。试验结果表明：相同破坏振次条件下,高固结围压和低含水率能提高土破坏时的动强度。土的动粘聚力和动内摩擦角随着土样含水率的增加线性递减。红黏土动弹性模量随着轴向动应变的增加而减小,同时动弹性模量的减小幅度也越来越小,最后趋于平缓。相同轴向动应变条件下,高固结围压和低含水率土样的动弹性模量更大。拟合后的红黏土动本构关系符合Kondner双曲线模型。同时红黏土的阻尼比随着固结围压和含水率的增大而增大。     

颗粒成分对粘性土收缩性能的影响

本文将粘土失水引起土体体积变形转换为面积变形,提出利用计算机图像处理与像数计算技术,对不同初始含水率的粘土收缩后的面积进行精确计算。利用激光颗粒分析仪对不同膨胀性的粘性土进行颗粒分析,并将颗粒组成与收缩后面缩率进行对比。试验结果表明：自由膨胀率和面缩率的大小与土体的颗粒组成密切相关,随着土体自由膨胀率增加,土体细颗粒含量增加,面缩率增大,土体的收缩性能增强。     

水化学作用下煌斑岩的腐蚀机理

针对致密坚硬煌斑岩侵入煤层引起的采掘困难,以山西大同同发东周窑煤矿的煌斑岩为研究对象,使用不同pH值溶液浸泡岩样,对浸泡后煌斑岩岩样的峰值强度、矿物成分和微观结构进行研究,探究化学溶液对煌斑岩力学性能的影响规律及腐蚀机制。结果表明:在不同pH值的化学溶液腐蚀下,煌斑岩会发生损伤软化,不同溶液对煌斑岩抗压强度的损伤程度由大到小依次为酸性溶液、碱性溶液、中性溶液,且软化效果随时间的延长而增强;中性溶液主要溶蚀黏土类矿物,酸性溶液会加速侵蚀煌斑岩中的坚硬碳酸盐,碱性溶液主要腐蚀煌斑岩中的石英等矿物;酸性溶液与煌斑岩发生剧烈反应,试样表面产生大量孔隙,岩石结构随着侵蚀时间的延长而变得松散。研究结果可为类似煌斑岩侵入情形下的快速采掘提供理论依据和工程参考。     

温度对红粘土胀缩特性研究

温度对红粘土收缩、膨胀影响很大。在105℃和25℃条件下,通过大量室内试验,研究了温度对红粘土含水率、收缩和膨胀胀变形规律。结果表明,。含水率随时间关系可用多项式函数来拟合。温度越高收缩、膨胀越快。线缩率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而增大。红粘土线缩率随时间关系可用多项式函数来拟合。膨胀率随时间关系可用对数函数来拟合。     

碱污染下红黏土强度指标变化的微观角度分析

为了研究碱性环境条件下桂林红黏土强度指标变化机制,对不同质量分数NaOH溶液污染下的红黏土开展直剪试验、物化分析试验、颗粒分析试验以及比表面积试验,进而探究地基土体宏观力学指标与微观结构之间的关系。研究结果表明:随着NaOH质量分数的增加,黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小。随着孔隙溶液中Na~+质量分数的增加,微小土颗粒向黏粒转化,使黏粒质量分数增加,黏聚力增加。Na~+的加入引起土体内部孔塌陷,造成比表面积减小,黏聚力提高。本文从微观层面-矿物成分、土粒尺度和比表面积角度,分析了碱污染下红黏土强度指标变化的机理,发现碱污染状态下红黏土矿物成分被腐蚀引起颗粒内部孔塌陷,部分更微小的胶粒颗粒转化为稍大的黏粒颗粒,从而造成单位质量内土的比表面积减小。