蒸发−降雨条件下膨胀土边坡裂隙演化模拟

为探究大气作用下膨胀土边坡裂隙的演化规律,以南阳地区膨胀土为研究对象,首先,通过室内单元试验测定南阳膨胀土的胀缩系数;其次,采用有限元法分析不同大气条件下膨胀土边坡的非饱和土渗流问题;最后,基于室内试验与有限元计算结果,采用离散元法模拟蒸发?降雨作用下膨胀土边坡裂隙的演化过程.研究结果表明:表层土体的含水率受气候影响较...     

基于新型防渗护壁材料的膨胀土边坡抗入渗及抗冲刷特性

为有效防护膨胀土边坡在降雨?蒸发循环作用下的失稳破坏,采用新型防渗护壁材料防护膨胀土边坡,但其抗入渗、抗冲刷性能及工作机理尚不清晰.为此,制作未防护、防渗护壁材料防护和三维植被网+防渗护壁材料防护3组膨胀土边坡模型,研究降雨?蒸发循环作用下边坡体积含水率、孔隙水压力、径流量、土体冲刷量、坡面冲蚀过程以及裂隙的变化规律,...     

新开挖膨胀土边坡大气影响深度的现场试验

为了获得大气对膨胀土边坡的动态影响过程,在南宁对新开挖膨胀土边坡进行了现场监测,从湿、热两方面对大气影响深度进行了分析。结果表明,含水量变化下的大气影响深度随季节性干湿循环而变大,但其变化滞后于温度;温度变化下的大气影响深度基本稳定,但"季节性影响深度"远大于"日影响深度";采取植被防护后,植被的蒸发、蒸腾作用,可减小温度、湿度的变动幅度,降低影响深度。可见,新开挖的膨胀土边坡需采取即时防护,植被护坡可有效降低大气对边坡土体的风化作用。     

膨胀土表面裂隙对降雨入渗的影响研究

为了研究膨胀土土体表面裂隙率的发展规律及表面裂隙与渗流的关系,以湖北省宜昌市某地膨胀土为例,利用称重、拍照以及Matlab编写图像处理程序等技术,开展了循环降雨入渗蒸发试验.结果表明,土体表面在干湿循环反复作用下,裂隙率逐渐增大,最终达到一个稳定值;雨水入渗的速度随着裂隙率的增加而加快;随着干湿循环次数的增加,土体变得疏松且饱和含水率逐渐增加.研究结果为降雨入渗引起的膨胀土边坡失稳的研究以及对滑坡灾害的预测预防提供了理论依据.     

合肥地区典型非饱和膨胀土蠕变模型试验研究

文章通过对合肥地区典型非饱和膨胀土试样进行大量的单轴抗压强度试验及单轴压缩蠕变试验,获得了土样的抗压强度及蠕变特性;基于试验结果,运用Burgers、Maxwell模型,通过数值模拟比较,分别提出了在100、200 kPa应力水平作用下典型非饱和膨胀土的黏弹性参数,并确定了Burgers模型能够准确地描述膨胀土的蠕变特性,从而为膨胀土工程设计和分析提供理论依据。     

恒定初始干密度状态下膨胀土的有荷膨胀试验

为了获得恒定初始状态下膨胀土膨胀量随上覆荷载的变化规律,为膨胀土湿胀数学模型的建立提供基础,针对常规有荷膨胀试验中施加上覆荷载后会导致试样压缩和初始干密度发生变化的问题,改进试验装置,分别选取强、中、弱3种膨胀土进行了改进和常规膨胀土有荷膨胀对比试验。研究结果表明,常规有荷膨胀试验中不同的上覆荷载作用会使试样初始干密度增加1%~3%,吸水恢复到初始干密度状态后含水率会增加20%~30%;改进的有荷膨胀试验因避免了初始干密度的增大,使测试结果小于常规试验结果,得到的膨胀土湿胀变形公式中的回归参数n值比常规方法中使用的n值小29%~66%。     

基于加权Voronoi图法的土表裂隙网络模拟方法

膨胀土在气候作用下产生的裂隙网络会对边坡等工程构筑物稳定产生不利影响。在室外环境下进行了膨胀土开裂试验,采用数码摄影和数字图像处理技术,获取了实际膨胀土表二维裂隙网络图像。利用Matlab编制程序提取膨胀土表面裂隙网络图像中土体块区形心坐标、裂隙隙宽分布及块区面积分布等参数,并计算裂隙率。基于加权Voronoi图法重新构建土表二维裂隙网络。经检验,基于加权Voronoi图法模拟的二维裂隙网络的分布参数与实际较为接近,验证了该方法在膨胀土表二维裂隙网络生成应用中的可行性,为研究带裂隙膨胀土的力学性质和渗流特性提供有效的模型基础。     

FDR技术在膨胀围岩隧道模型含水率测定中的应用

以广西南宁地区的膨胀土为围岩材料,制作了隧道物理模型,对埋设其中的三个湿度传感器进行了不同条件下的标定试验。试验通过30个圆柱形土柱试样,对不同干密度下的质量含水率ω烘值和体积含水率ωFDR值之间的关系曲线进行了线性多项式函数的拟合,得出了数学函数关系式;通过3个土柱试样,对其进行干湿循环作用下的动态标定试验,并对ω烘值和ωFDR值之间的关系曲线进行拟合,得出了三次多项式的拟合关系式。通过对从FDR实测的体积含水率经拟合关系式计算而得的质量含水率和实验室烘干称重而得的质量含水率的对比,证明了FDR技术在膨胀围岩隧道模型中的应用是可行的。     

干湿循环作用下石灰处治土强度特性试验研究

以广西膨胀土为研究对象,通过一系列室内试验获得了石灰处治膨胀土的胀缩性指标(最大干密度、最优含水量、自由膨胀率和黏粒含量)随掺灰比和龄期的变化规律.针对石灰处治膨胀土在特定恒温恒湿条件下进行了标准吸湿含水率试验,以探讨标准吸湿含水率检验膨胀土处治效果的适用性.考虑干湿循环效应及反复交通荷载的共同作用,分别开展了不同干湿循环次数后的处治土静、动三轴试验,研究了处治膨胀土静、动力学强度指标随干湿循环次数的变化规律,并对处治膨胀土在干湿循环作用下的破坏特征进行了分析.     

酸雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响及微观试验研究

为探究酸雨入渗对膨胀土抗剪强度的影响,以广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土为研究对象,根据干湿循环影响区土体的实际状态及边界条件,模拟不同酸雨入渗情况(pH为3,5和7)进行抗剪强度试验研究,探究膨胀土抗剪强度变化规律;结合微观试验,研究其微观结构和矿物成分变化特性,揭示酸雨入渗对膨胀土的微观作用机理。研究结果表明:随酸液pH减小,试样抗剪强度不断衰减,黏聚力降幅明显,内摩擦角出现小幅度下降,且在2次干湿循环作用后,黏聚力出现最大降幅;上覆压力越小,抗剪强度衰减越明显;酸雨入渗作用下土体中游离的胶结物呈不同程度溶蚀和淋滤,微孔隙体积和数目均增大,入渗酸液pH越小,该变化趋势愈明显,微结构单元更松散,致使土体结构性减弱,抗剪强度下降。     

碎石改良膨胀土模型试验研究

针对广西南宁三塘地区膨胀土,开展了掺碎石改良膨胀土作为挡土墙填料试验研究.采用自制模型箱模拟刚性挡土墙,掺25％碎石的膨胀土作为填料,以体积含水率和侧向膨胀力为指标,观察挡土墙后不同改良条件下土体在注水后体积含水率和侧向膨胀力的变化情况,探讨体积含水率与侧向膨胀力之间的变化关系以及碎石改良膨胀土作为挡土墙填料的效果.试验结果表明:纯膨胀土的渗透性很差,在侧向受限及浸水的条件下会产生侧向膨胀力,侧向膨胀力的变化与体积含水率的变化呈正相关,但存在一定滞后性;掺碎石能显著提高膨胀土的渗透性,使得体积含水率和侧向膨胀力的变化速率加快;掺碎石膨胀土能较为有效地降低侧向膨胀力,建议采用膨胀土作为挡墙填料时掺入碎石进行改良,降低侧向膨胀力对挡墙的影响.     

膨胀土改良技术研究综述

由于膨胀土危害性大,造成的工程问题突出,对膨胀土的研究已成为当前岩土工程的重要研究方向之一,并成为世界性的共同课题。为了确保膨胀土地区工程建设的安全,需对膨胀土进行处治。在诸多加固处理方法中,膨胀土改良方法越来越得到重视和应用。就近年来我国在膨胀土改良技术研究方面所取得的主要研究成果进行较为系统分析介绍,以期反映了目前膨胀土改良技术研究的现状,为今后改良膨胀土的理论分析和试验研究提供参考。     

围压及含水量对重塑膨胀土抗剪强度的影响

为研究围压及含水量对重塑膨胀土抗剪强度的影响,以及进一步确定不同围压及不同含水量与重塑膨胀土抗剪强度的计算公式,分别对含水率为8.5%、10.0%、12.0%的新疆哈密地区膨胀土进行围压为100、150、200 k Pa的不固结不排水三轴直剪试验(UU)。试验结果表明:干密度和含水量一定时,围压越高,重塑膨胀土抗剪强度越大,围压越低,抗剪强度越小。干密度一定时,含水率越高,重塑膨胀土的抗剪强度指标越小,抗剪强度越低,含水率越低,重塑膨胀土的抗剪强度指标越大,抗剪强度越高。通过对试验结果的进一步分析发现黏聚力、内摩擦角和含水率呈良好的线性关系,得出含水率、围压和重塑膨胀土抗剪强度计算公式,计算值与试验值有较高的相符程度,为新疆哈密地区重塑膨胀土的施工提供了一定的理论依据。     

带温度测试模块的TDR测试系统研制及温度校准

研制出带有温度测试电路的时域反射仪(TDR)土壤参数测试系统,该系统能够实时监测被测土壤温度;设计了应用于TDR测试系统的土壤温度测试电路;利用该TDR系统采集土壤样本在不同温度下的TDR波形;研究了温度变化对TDR测试波形的影响;反演土壤体积含水量和体积电导率随温度变化趋势.给出了此TDR测试系统测量得到的土壤含水量温度修正公式和土壤体积电导率与测量样本温度变化的关系.带有温度测试模块的TDR测试系统能够扩大TDR应用范围,提高土壤含水量的测量精度.     

磷尾矿改良合肥膨胀土强度试验研究

以合肥某公路工程膨胀土为原材料,在保持含水率和干密度不变的情况下,将磷尾矿按不同质量比掺入膨胀土中,对改良后土体进行无荷膨胀率、无侧限抗压强度及三轴压缩试验。试验结果表明,随着磷尾矿掺量的增加,改良土的膨胀率逐渐降低,磷尾矿可有效减小膨胀土的膨胀性;主应力差峰值随着磷尾矿掺量的增加,呈现先增大后减小的趋势,在掺量为6%时,抗剪强度达到最大;黏聚力随着磷尾矿掺量的增加而减小,内摩擦角先增大后减小。     

石灰改良膨胀土击实样膨胀特性和力学性质试验研究

本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,通过室内试验研究石灰改良膨胀土作为路基填料的膨胀性和力学性质。在天然膨胀土2%石灰砂化的基础上,制备不同初始含水率与压实度的石灰改良土,进行不同养护龄期的有荷膨胀率和强度特性试验。试验结果表明:石灰改良土线膨胀率和膨胀力均有大幅度的降低,且随含水率和养护龄期保持减小趋势、随压实度保持增大趋势;石灰改良土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均有一定程度的提高。因此,石灰改良膨胀土作为路基填料的施工工艺在工程中是可行的,为膨胀土改良方案选择以及膨胀土地区公路路基设计和现场施工提供科学依据和参考。     

不同气候条件下膨胀土路堤特征参数的室内模拟实验

为了探索不同气候条件下膨胀土路基的含水量、土压力、温度、竖向胀缩变形等特征参数的基本变化规律,分别选取湖南省高速公路建设中经常遇到的弱膨胀土和中等膨胀土作为实验土样,按90%的压实度填筑,在不同排水边界条件模拟路堤在4种不同气侯条件下2组膨胀土路堤模拟实验,结果表明,膨胀土路堤中含水量、土压力、温度和胀缩变形等均受大气影响,且与路堤土的类型、密实度、排水边界条件关系密切:①埋藏较浅,含水量的变化受大气影响越大,路基中含水量越高,受气候条件影响越明显;②膨胀土路堤中的土压力变化是膨胀土路堤中含水率和气候条件综合作用的结果:③对路基温度变化影响最大的是日照,其次是降雨,阴天影响最小;④竖向胀缩变形主要发生在路堤基顶积水阶段.因此,在具体工程建设中,防渗保湿和合理设计排水系统是防治膨胀土路基遭受破坏的关键.     

水泥改性强膨胀土理化试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良.选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究.主要进行了基本物理性质试验、自由膨胀率试验、矿物分析试验、XRD和SEM显微结构试验和阳离子交换量试验,从不同角度说明了不同龄期下水泥改性强膨胀土的物理化学特性、矿物组成和微观结构的变化,分析了水泥改性膨胀土的机理.发现阳离子交换量不能作为判断水泥改性后膨胀土膨胀性能的有效指标,为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据.     

益阳膨胀土长期压缩特性试验分析

为探究益阳膨胀土次固结系数变化规律,研究土体长期压缩变形特性,得到方便工程运用的本构模型,以单轴固结试验为基础,延长受载周期,取益娄高速膨胀土进行长期一维固结压缩试验,探究固结压力和干密度对膨胀土样长期压缩特性的影响。试验结果表明,土样干密度对次固结系数影响相对较小,具体变化规律表现为次固结系数随干密度的增大而减小。相比之下,固结压力对次固结系数影响较大,且次固结系数随固结压力增大而增大,并呈现对数函数关系。在分析各因素对膨胀土长期压缩特性影响的基础上,建立了益阳膨胀土非线性本构模型,得到了益阳膨胀土压缩量与时间、固结压力和干密度等的关系。本构模型由主固结部分和次固结部分组成,按照此本构关系得出的计算结果与规范修正法结果几乎一致,并且从物理意义、固结过程划分等方面更显清晰。