冬灌区黄土压缩性的反复冻融效应

结合宁夏气候和黄土的区域性特点,应用封闭系统一维单向冻融试验方法,研究了冬灌区黄土压缩性的冻融效应,分析了压缩性的冻融效应与冻融变形的相关性。结果表明:冻融引起的压缩系数增量随冻融循环次数的增加而增大,在12次冻融循环前变化剧烈,一定冻融循环后趋于稳定。压缩系数增量达到稳定的冻融循环次数与含水率和初始干密度有关,冻融循环使密实度和含水率对压缩性的冻融效应增大。含水率为定值14.0%时,压缩性的冻融效应随初始干密度的增大而增大。初始干密度为定值1.45 g/cm3时,压缩性的冻融效应随含水率的增大而提高。压缩系数增量与冻融变形率间存在良好的线性相关性,可用二者间的相关性模型预测宁夏黄土压缩性的冻融效应。     

冬灌区粉砂的反复冻融效应

结合宁夏当地气候和冬灌区粉砂的区域特点,以含水率和冻融循环次数为因素,应用封闭系统一维冻融试验方法,研究了粉砂冻胀、融沉和压缩性的冻融效应,分析了压缩性的冻融效应与冻融变形的相关性。结果表明:粉砂的冻胀率、融沉系数和压缩系数增量均随冻融循环次数的增加而增大,在前几次冻融循环内变化剧烈,随后趋于平缓,一定冻融循环后达到稳定。其达到稳定的冻融循环次数与含水率有关,随含水率的增大而增大。含水率使冻融循环效应增大,冻融循环使含水率效应提高。压缩系数增量与冻融变形率间存在非常好的线性相关性,且与理论分析吻合。研究结果对宁夏冬灌区砂土地基工程冻害评价与防治具有重要的指导意义。     

增湿减湿对黄土湿陷性的影响研究

黄土湿陷性的研究主要局限于狭义浸水饱和后的最终沉降量;但实际工程中常遇到的是不同增湿减湿含水率产生的广义湿陷,所以研究不同增湿减湿含水率对黄土湿陷性的影响更具实际意义。通过验测定由同一土桶制备的原状、增湿和减湿试样的含水率、湿陷系数和压缩量,并结合现有相关理论对数据进行统计、对比和分析,得出不同含水率的增湿、减湿对黄土湿陷性的影响规律。结果表明:在相同条件下,湿陷系数随增湿后含水率的增大而有明显的减小,初始含水率较低比初始含水率较高对湿陷性影响大;试验所取土样的峰值压力为100 k Pa左右,增湿界限含水率大概为26%;在相同条件下,增湿减小了黄土的湿陷量,却增大了压缩量;减湿减小了黄土的压缩量却增大了湿陷量。     

低荷载作用下洛川黄土的湿陷性试验研究

黄土的湿陷性问题是黄土地区工程建设中的热点问题,一直困扰着研究及设计人员。不同区域、不同工况下黄土的结构差异较大,湿陷程度区别大,且受水的影响最敏感。为了进一步研究黄土湿陷的结构水敏性,设计并进行了一系列室内试验,实验结果表明:①黄土的结构强度随其含水率增加而有规律的降低,初始结构强度呈线性变化,后期加固结构强度呈非线性变化,含水率在6%～12%区间内对黄土的后期加固结构强度的影响较为强烈;②在低载荷条件下,原状黄土存在"含水率在天然含水率附近时,土样的湿陷性最大"这一现象,重塑黄土和高荷载下的原状黄土的湿陷性皆随着含水率的增加而降低;③原状与重塑黄土的湿陷系数差值的变化趋势与土样后期加固结构强度对含水率变化的敏感程度呈正相关关系。研究结果对于黄土湿陷的结构水敏性的试验研究和工程建设具有一定的指导意义。     

宁夏饱和黄土的冻胀融沉特性

结合宁夏当地气候和黄土的区域特点,以初始干密度、冻融循环次数为因素,研究了宁夏饱和黄土在不同补水条件下的冻胀和融沉特性,分析作用规律和机理,建立了冻胀率、融陷系数与冻融循环次数和初始干密度的关系模型,为黄土地区的工程冻害防治提供理论和技术支撑。试验结果表明:宁夏饱和黄土的冻胀性大,有外界补水时冻胀率高达14.0%;无外界补水时冻胀率也在4.0%以上。冻胀率随初始干密度变化的规律与补水条件和冻融循环次数有关;有外界补水时,试样的融沉系数大,但随冻融循环次数的变化小,融沉系数随冻融循环次数的变化规律与初始干密度有关。冻融变形达到稳定时的冻融循环次数多,有外界补水时更多;建立的冻胀率、融沉系数关系模型预测结果准确,可信。     

有压冻融循环下亚氯盐渍土融陷特性试验分析

亚氯盐渍土的融陷性广泛影响着新疆公路基础建设。为研究亚氯盐渍土的融陷特性,以冻融循环为前提,采用固结仪杠杆加压法,研究含水率、干密度和上覆轴压对罗布泊亚氯盐渍土融陷系数影响规律,试验结果表明：亚氯盐渍土融陷系数随冻融循环次数增加而增大,随含水率、上覆轴压增大而增大,随干密度增大而减小；亚氯盐渍土冻融循环5次后融陷系数趋于固定值2.53％,压力小于50KP时,融陷系数增长速率较快,压力大于50KP时,融陷系数增长速率逐渐减慢。研究成果可为分析亚氯盐渍土融陷机理和公路融陷病害防治提供参考。     

多因素耦合条件下龄期对重塑黄土湿陷性的影响

为探索黄土处理后取样测定湿陷性的合理时间节点,以重塑黄土的含水量、干密度和龄期为因素,设计混合均匀试验方案,研究多因素耦合条件下龄期对重塑黄土湿陷性的作用规律.应用最小二乘拟合,建立湿陷系数与含水量、干密度、龄期的非线性回归数学模型.结果表明,影响湿陷系数的主要因素是干密度,其次是含水量和龄期;含水量和干密度的作用为负效应,龄期的作用为正效应.龄期干密度的交互作用为正效应,龄期含水量、含水量干密度的交互作用为负效应;交互作用的因素主次顺序为龄期干密度、龄期含水量、含水量干密度.取样测定湿陷性的合理时间节点与扰动黄土土样的干密度和含水量有关.试验所选水平范围内,龄期大于21d后,湿陷系数均基本趋于稳定,可取21d作为扰动黄土测定湿陷性的合理时间节点.     

宁夏同心黄土湿陷特性实验研究

以宁夏同心黄土为研究对象,初始含水量、干密度、自重压力、超固结比为因素,设计正交实验方案进行了黄土的湿陷性研究．结果表明：黄土的湿陷系数随初始含水量、干密度、自重压力、超固结比的增大而减小;各因素影响的主次顺序为初始含水量、超固结比、干密度和自重压力,初始含水量和超固结比是影响黄土湿陷性的重要因素．在正交实验结果分析的基础上,以初始含水量为因素进行了单因素实验,发现湿陷系数与初始含水量有很好的线性相关性,并得到拟合关系式,对当地湿陷性黄土地基处理有很好的指导意义．     

螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果分析与评价

螺杆桩因其特殊的成桩工艺和挤土效果,可有效改善桩间土的力学特性并消除黄土的湿陷性.为了研究螺杆桩消除黄土地基湿陷性的效果,对螺杆桩在不同桩心距条件下黄土的挤密效应进行较为系统的研究分析.试验结果表明:螺杆桩处理后的黄土复合地基,其桩与土之间有较好的挤密效果,黄土湿陷性明显消除;由于成桩工艺的特殊性,随着桩侧水平距离的增大干密度逐渐减小,且桩心距越小挤密效果越明显;湿陷系数随深度、饱和度增加均呈现减小趋势;建议用土的体积含水率代替质量含水率作为螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果评价的影响因素;在影响螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果的因素中,饱和度侧重于分析土压力的影响,液性指数主要考虑了土中空隙的影响.     

兰州高坪黄土湿陷系数的试验压力取值探讨

湿陷性黄土场地的湿陷性质、类型评定与侧限浸水压缩试验的测试压力关系密切.考虑地区、基础型式、埋深和应力扩散的综合影响,确定湿陷系数测试压力,为准确确定地基的湿陷量提供依据.通过兰州两处高坪8个不同位置的湿陷性黄土的室内湿陷性试验,分析黄土密度、含水量、湿陷系数沿深度的变化规律.针对中小型建筑工程采用条形基础时,考虑3个不同基底压力在地基中的附加应力扩散规律,探讨饱和黄土地基总应力沿深度的变化规律,给出不同深度的黄土湿陷系数的浸水压力的建议值表.     

冻融循环对黄土电阻率及水分迁移影响的试验研究

电阻率为土体的固有特性,与土中水含量、颗粒排列和链接方式有着密切的关系。为了研究冻融循环次数对黄土的电阻率的影响,对经历不同冻融循环次数的不同含水状态黄土的电阻率进行了试验研究,分析了黄土电阻率与含水量、冻融循环次数的关系,建立了考虑含水量、冻融循环次数的非饱和土电阻率模型。试验结果表明:干密度一定时,电阻率随着含水量的增高而快速降低,当含水量达到26%后,电阻率变化规律逐渐趋于稳定;当冻融循环次数少于5次时,电阻率随着冻融循环次数的增加缓慢增长;冻融循环次数超过5次后,电阻率值逐渐趋于稳定。通过对冻融前后土样不同区域的含水量值的比较可知,冻融循环作用后,土中水总体呈现出从中心向四周的扩散的迁移规律。     

非补水条件下同心压实黄土的冻融特性

为揭示宁夏压实黄土在非补水条件下的冻融特性,结合当地地域特点,设计正交试验方案,采用封闭系统一维单向冻融试验方法,研究了宁夏压实黄土的冻胀融沉变形随压实度、饱和度和冻融循环次数变化的规律,建立了冻胀率、融沉系数与压实度、饱和度和冻融循环次数的关系模型。结果表明：非补水条件下,冻融循环对压实黄土的冻融变形有明显影响,饱和度越大,影响越明显;饱和度<40%时,试样表现为冻缩融胀现象,且压实度越大,冻缩融胀越明显;冻胀率与融沉系数均随压实度的增大而减小,随着饱和度的增大呈非线性增大;压实度和饱和度对冻融变形的影响非常显著,尤其是饱和度的影响,饱和度由40%增加至85%,冻胀率最大增量约5%;建立的冻胀率和融沉系数的模型显著性高,与各因素有很好的相关性,可用于预测封闭系统非补水条件下压实黄土的冻融变形。     

冻融循环作用下黄土抗剪强度劣化试验研究

黄土地区冻融现象时常发生,这一气候现象对土体强度劣化显著,影响工程安全建设和正常使用。针对黄陵地区Q2黄土开展不同条件下的三轴剪切试验,探讨含水率、初始围压等因素对黄土抗剪强度的影响规律。结果表明:黄土土样处于相同的含水率和围压的条件下,冻融循环次数对土体内部应力值有较大的影响;土体的黏聚力随着冻融循环次数的增加不断减小,且变化幅度逐渐变小,而土体内摩擦角变化不大。获得冻融次数、含水量和黏聚力三者之间的曲线关系,得到三者之间的拟合公式。试样破坏特征显示:试验后土样的破坏形式主要为剪胀、劈裂和剪切三种类型,随冻融循环次数的增加,破坏形式从剪胀破坏过渡到劈裂破坏。     

基于核磁共振的冻融循环作用下重塑黄土强度变化规律

为了研究冻融循环对重塑黄土抗剪强度的影响,分宏观及微观两个方面来进行试验研究。在宏观层面上,通过对不同冻融循环次数下、不同含水率的土样的进行三轴压缩试验,得到相应的应力-应变曲线;从微观层面上,利用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)成像分析仪,测得土样在不同冻融循环次数下的T_2时间分布曲线。结果表明:未冻融状态下,含水率为13%的土样其应力应变曲线为应变软化型;随含水率逐渐增加其应力-应变曲线由应变软化型变为应变硬化型。随冻融循环次数的增加,含水率为13%的土样其应力-应变曲线依旧为应变软化型;但抗剪强度逐渐降低,而随含水率逐渐增加,土样应力-应变曲线由应变硬化型有逐渐向应变软化型过渡的趋势;且含水率越高曲线软化趋势越明显。     

初始含水量及冻融循环对黄土微结构的影响

冻融循环作用是季节性冻土地区工程病害发生的主要致灾因子。在冻融循环作用下,土体结构性逐渐丧失、强度不断劣化,最终导致灾害的发生。以延安市延安新区黄土为研究对象,配置不同初始含水量试样,经历0、1、3、6、10、15次冻融循环,通过SIGMA500扫描电子显微镜观察试样微观结构的演化规律。试验结果表明:随着冻融循环次数的增加,试样内部裂纹、裂缝不断发育演化,水分迁移通道不断扩展;初始含水量高的试样裂纹裂缝发育演化越明显;冻融循环作用使得试样内部大颗粒分解为若干小颗粒、颗粒表面的棱角不断磨圆、表面起伏不断减小;当冻融循环10次以后,颗粒大小、颗粒形状、表面起伏趋于稳定,试样颗粒尺寸趋于统一,试样大孔隙减小,小空隙增多,总体孔隙率增大。试样颗粒间的胶结强度随着冻融循环次数的增加不断减小,破碎作用产生的小颗粒造成粒间的接触点增多,致使试样的内摩擦角增大。     

冻融循环对GCL渗透特性的影响

为探究土工复合膨润土垫(GCL)在长期冻融循环作用下的防渗性能，以6h的冷冻和6h的融化为冻融周期对GCL进行冻融循环试验，研究了经历不同冻融次数后GCL渗透系数和自由膨胀率的变化规律.试验结果表明:4h内GCL可以达到冻胀稳定状态；GCL经历冻融循环作用后，再经历冻结时易产生不均匀冻胀；GCL在经历较少(≤30次)冻融循环次数情况下，渗透系数随冻融循环次数增加而减小，其最终渗透系数的量级在10^-11~10^-10m/s之间；随着冻融循环次数的增加，GCL中膨润土的自由膨胀率先增大后减小，最后趋于稳定.