干湿循环效应对合肥工业大学南区膨胀土强度特性的影响

膨胀土属高塑性黏土,是一种典型的工程灾害性地质土.它除具有一般非饱和土的共性外,最大的特点就是受季节气候的影响其强度特性具有明显的变动特性.该文通过模拟土体季节性的干缩湿胀,测试其液限、塑限、自由膨胀率、抗剪强度和无侧限抗压强度,并与有关的试验结果进行比较,以探讨干湿循环效应对膨胀土强度的影响.     

改进的膨胀土直剪试验方法研究

通过改变加载板结构和加载形式,改进常规直剪试验装置,使试样在固结过程中保持体积恒定.以广西百色中膨胀土为研究对象,对常规和改进直剪试验结果进行了对比;通过不同干密度下的改进直剪试验,得到了抗剪强度指标随干密度的变化规律;结合研究成果进行了案例工程的稳定性分析.结果表明:改进的直剪试验消除了干密度变化对试验结果的影响,且低应力条件下抗剪强度具有很好的线性特征;膨胀土的抗剪强度和黏聚力随干密度的减小而减小,黏聚力的衰减幅度较大;膨胀土边坡浅层土体发生膨胀后,其干密度明显减小.因此,在稳定性分析时应充分考虑膨胀对抗剪强度的影响.     

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。     

黄河二级阶地洪积碎石土原位直剪试验

给出了黄河二级阶地洪积碎石土的抗剪强度指标c,φ值,并结合残余剪试验给出了黄河二级阶地洪积碎石土的残余抗剪强度指标．结果表明：该洪积碎石土的抗剪强度主要由内摩擦角提供,粘聚力很小,峰值破坏后粘聚力完全消失且内磨擦角减小．对竖向位移记录的分析表明：该洪积碎石土具有明显的剪胀现象,并且剪胀形变随着进一步的剪滑变形而消失．所得抗剪强度指标对黄河两岸建筑工程边坡支护及基础设计具有重要的参考价值．     

秸秆灰渣——大理石灰改良膨胀土试验

利用秸秆灰渣及大理石灰作为添加剂,进行室内改良膨胀土试验,研究改良后的胀缩特性及强度特征.秸秆灰渣含量为0%、5%、10%、15%、20%,根据直剪、无侧限抗压强度特征得到秸秆灰渣的最佳含量10%;在秸秆灰渣最佳含量的基础上继续添加大理石灰,大理石灰含量为10%、15%、20%.在试验过程中综合考虑法向应力、固废物含量对膨胀土抗剪强度的影响,总结出膨胀土改良后的抗剪强度、粘聚力显著提高;秸秆灰渣、大理石灰和素土的最佳质量配比为10:15:75.同时进行了自由膨胀率试验、膨胀量试验、膨胀力试验和强度耐久性试验.研究中涉及的所有配比及含量均为质量分数.     

消石灰改良膨胀土室内试验研究

膨胀土因其显著的胀缩特性不能直接用作路基填料,基于某铁路项目,将3%、5%、7%的消石灰掺入膨胀土中进行改良,研究了不同掺量的改良膨胀土不同龄期的自由膨胀率、胀缩变形以及抗剪强度参数随干湿循环次数的变化规律.结果表明:3%以上掺量的消石灰即可有效地抑制膨胀土的自由膨胀率;5%以上掺量则可有效抑制干湿循环过程中膨胀土裂隙的发展,大幅减少每次干湿循环的胀缩变形,保证抗剪强度不被削弱.     

干湿循环下粉砂土改良膨胀土强度特性分析

干湿循环作用对膨胀土地基有较显著的影响,以黄泛区粉砂土改良膨胀土为研究对象,为研究改良膨胀土的强度受干湿循环作用的影响,设计并进行了不同含水率和干湿循环次数对改良膨胀土作用的直剪试验。试验发现：反复的干湿循环作用后,土体由于干缩产生裂隙,试件结构被破坏,整体稳定性下降,强度降低。改良膨胀土的抗剪强度和干湿循环次数呈负相关;前三次干湿循环作用时,土体粘聚力下降较迅速,随后几次干湿循环粘聚力下降幅度较小;随干湿循环次数的改变,内摩擦角基本没有较大幅度的变化。     

纤维煤矸石改良膨胀土强度特性及邓肯-张模型参数

为了改善膨胀土胀缩性能和强度特性,本研究以煤矸石和纤维为固土材料,研究聚丙烯纤维和煤矸石对膨胀土的强度影响及本构关系。首先将不同质量比的煤矸石掺入到膨胀土中,通过无荷载膨胀率试验和收缩试验,分析煤矸石掺量对膨胀土胀缩性的影响,确定煤矸石的最佳掺入比为40%;在此基础上掺入不同掺量的聚丙烯纤维,进行三轴固结排水试验,研究纤维对煤矸石改良膨胀土强度及其邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明,掺入纤维后改良土的抗剪强度随着纤维掺量的增加呈先增大后减少的趋势,最佳纤维掺量为0.3%,并且周围压力越高,纤维对改良土强度提高越显著;通过对纤维煤矸石改良膨胀土应力应变的分析,得到了材料的邓肯-张模型参数,采用Matlab软件获取纤维掺量和围压对模型参数a,b的拟合函数,将其代入邓肯-张模型中,模型能较好地模拟试验获得的应力-应变数据。     

合肥市马鞍山南路膨胀土的工程性质试验研究

通过系统的室内试验研究了合肥市马鞍山南路典型膨胀土的工程性质。着重分析了该典型膨胀土的基本物理性质、胀缩性和抗剪强度特性，总结了合肥膨胀土的工程性质。可为合肥地区膨胀土的工程性质及其处治提供一定的参考作用。     

引江济淮膨胀土工程特性研究

文章结合物理力学性质及膨胀性质试验,分析了引江济淮工程沿线江淮分水岭的膨胀土成因类型、物质成分,研究了膨胀土的强度指标和胀缩性指标,对膨胀土提供了合理的强度参数;在进行渠道边坡设计、核算其边坡稳定时,应根据膨胀土的工程特性合理地选择抗剪强度指标.     

干湿循环条件下秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

膨胀土是遇水较为敏感的特殊土,所以研究膨胀土在干湿循环条件下的抗剪强度特征非常重要,尤其是对改良膨胀土的研究更有实际的工程意义。通过室内直接剪切试验,研究了膨胀土及秸秆灰渣改良土的抗剪强度特征。试验证明,膨胀土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而增加,在灰渣含量为17%时强度及黏聚力达到最大值;而改良土的内摩擦角随着灰渣含量的增加而增加,同时改良土强度随着竖向力及养护龄期的增加而线性提高;干湿循环试验证明,膨胀土随着秸秆灰渣含量的增加抗剪强度衰减程度逐渐减小,试样的抗剪强度在第1次干湿循环时衰减较大;4次干湿循环后膨胀土黏聚力从37.0kpa,衰减到4.0 k Pa,内摩擦角衰减范围是28.3~11.64,17%秸秆灰渣改良土黏聚力衰减范围是74.16~57.43,内摩擦角衰减范围是46.05~42.25;直接剪切试验表明17%秸秆灰渣改良土为最佳配比。     

非饱和膨胀土总应力强度的确定方法及其应用

建立在有效应力基础上的非饱和土强度理论公式虽得到了普遍的认同,但其参数确定的复杂性却妨碍了它在工程中的应用．而包含了吸附强度的总强度指标也能反映非饱和土的强度特性,且易于获取．为此,通过研究用常规直剪仪确定非饱和土总强度指标的试验方法,得到了宁明原状膨胀土抗剪强度指标随饱和度和含水量的变化而变化的规律,探讨了非饱和膨胀土总应力强度指标在路堑边坡稳定性分析中的应用．     

宁明非饱和膨胀土的抗剪强度

用GDS非饱和三轴试验系统对宁明膨胀土进行了饱和状态下的固结排水试验以及控制基质吸力的非饱和三轴排水试验,分析得到了不同基质吸力下非饱和土的总粘聚力及吸附强度与吸力之间的关系.并对试验结果进行了数值拟和,由此获得了宁明膨胀土非饱和抗剪强度表达式.将参考文献中同类试验结果代入,同样满足此关系.     

压实膨胀土饱和抗剪强度的变动性

饱和抗剪强度是工程设计的基本指标与描述非饱和抗剪强度的基准,然而其具有一定变动性,为探讨变动规律,在四联直剪仪上对6种制样压实度下的荆门弱膨胀土开展一维无荷载膨胀-固结-慢剪试验,将其结果与不同水化状态下的三轴试验数据对比.结果表明:相同应力状态下孔隙比状态的差别是造成该变动性的主因;先期应力历史与水化状态的差别导致相同应力状态下孔隙比状态的差异.水化状态为浸水膨胀稳定(膨胀势完全释放)后的饱和状态时,有效黏聚力随孔隙比增大规律性降低,有效内摩擦角对孔隙比并不敏感.水化状态为膨胀势未完全释放的饱和状态时,有效内摩擦角显著高于浸水膨胀稳定后的相应值,原因是膨胀势引发的剪胀效应造成的剪切抗力提高,反映于有效内摩擦角的增大.浸水膨胀稳定后有效内摩擦角是低且稳定的,相关工程应用及描述非饱和抗剪强度时,建议选取浸水膨胀稳定后的饱和抗剪强度参数作为相应指标.     

干湿循环下万州侏罗系泥岩残积土的环剪试验

对取自万州区侏罗系库岸某泥岩残积土,分别进行5次、13次和21次干湿循环后得到3组重塑样,利用大型环剪仪开展固结不排水剪切和自然排水残余剪切试验.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土在不排水剪切过程中更易产生较高的超孔隙水压力,不排水残余强度因干湿循环而劣化;随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土的有效残余黏聚力急剧增大,有效残余内摩擦角则显著减小,残余强度变由粒间黏聚力基本控制;泥岩残积土的残余强度具有显著的剪切速率相关性,且在较小的速率范围内具有"负速率效应",而在较大的速率范围内则有强烈的"正速率效应".随着干湿循环次数的增加,残余强度表现出强"正速率效应"的起始速率将减小.研究结果对三峡库区侏罗系岸坡在季节性降雨和周期性库水位变动下的稳定性评价具有一定的参考价值.     

考虑渗透水压力的黏土与混凝土接触面力学特性

采用大型直剪仪进行黏土与混凝土接触面的单向直剪试验,研究接触面在不同渗透水压力和法向应力作用下的力学特性,并对黏土与混凝土接触面的强度及应力变形特性进行分析,基于双曲线模型提出了考虑渗透水压力作用的黏土与混凝土接触面本构模型。结果表明:接触面的剪应力与相对剪切位移较好地满足双曲线关系,竖向位移表现为剪缩;接触面的抗剪强度与接触土体的饱和状态显著相关,当土体由非饱和状态过渡至饱和状态时,接触面抗剪强度随渗透水压力的增大显著降低;当接触土体趋于饱和时,抗剪强度随渗透水压力增大的降幅随之减小,且与有效法向应力间呈较好的线性关系;模型计算结果与试验结果吻合较好,验证了所提出的考虑渗透水压力作用下黏土与混凝土的接触面本构模型是合理的。     

有限元强度折减法在膨胀土堑坡滑坍分析中的应用

由于膨胀土路堑边坡滑坍机理复杂，用传统分析方法难以作出合理的分析和解释．有限元强度折减法采用土的非线性弹塑性本构模型，考虑膨胀力的作用，通过对坡体的应力、应变分析计算，可获得其变形过程和潜在滑面，还能采用安全系数来评价边坡的稳定性．为此，在合理考虑边坡土体强度参数取值的基础上，以面力方式引入膨胀力，尝试用有限元强度折减法和Ansys软件，分析了广西南宁-友谊关高速公路膨胀土堑坡滑坍规律，所得结果令人满意．     

干湿循环增湿与脱湿过程中高液限粘土强度变化

对高液限原状粘土进行了增湿和脱湿两种不同干湿循环路径中不同含水量变化的高液限粘土快剪试验．试验结果表明,干湿循环增湿和脱湿过程中含水量的增加或减少对粘土抗剪强度具有较为相同的弱化或强化效应,具体表现为含水量的增加会导致高液限粘土的粘聚力呈近似幂函数形式衰减,内摩擦角呈近似二次函数形式衰减;对于相同的含水率,增湿和脱湿过...