基于含水率及干湿循环膨胀土强度研究

以阜阳地区膨胀土为例,通过常规室内直剪试验,分别探究了不同含水率和等幅干湿循环作用对膨胀土强度的影响。对试验现象进行了解释,得到了相关拟合关系曲线;并对干湿循环过程中裂隙的发展进行了分析。试验结果表明:含水率和干湿循环对膨胀土强度都有重要影响;抗剪强度指标c、φ与含水率有良好的线性关系;强度指标与等幅干湿循环次数有良好的指数关系,多次干湿循环后土体强度逐渐接近于残余强度;裂隙的发展是干湿循环作用下膨胀土强度下降的主要原因,裂隙破坏了土体的结构使得黏聚力下降,而裂隙的张开使得咬合摩擦力降低。     

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。     

干湿循环效应对纤维膨胀土抗剪强度室内试验研究

为探究干湿循环效应对纤维膨胀土抗剪强度的影响,本文进行了大量的干湿循环和直剪试验,纤维含量按0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%来设计,干湿循环次数为0～6次。试验结果表明：1)随着干湿循环次数的逐渐增加,内摩擦角先是小幅度提高,然后逐渐减小并趋于稳定;随着干湿循环次数的逐渐增加,黏聚力则是逐渐减小并趋于稳定,其衰减规律基本符合二次函数。2)随着干湿循环次数的增加,抗剪强度逐渐减小,在干湿循环1～3次的时候衰减幅度较大,之后逐渐减小并趋于稳定。3)适当的增加上覆荷载能够有效的抑制纤维膨胀土在干湿循环过程中强度的衰减。综合比较干湿循环效应对纤维膨胀土内摩擦角和黏聚力的影响,当纤维含量在0.3%时,对纤维膨胀土在干湿循环过程中抑制抗剪强度的衰减作用明显。     

干湿循环和吸力对非饱和下蜀土力学特性影响的试验研究

为研究干湿循环和吸力共同作用对非饱和下蜀土力学特性的影响,选取镇江某边坡的下蜀土为研究对象,通过非饱和直剪试验,对不同干湿循环次数及吸力水平下下蜀土力学特性的变化规律进行了研究.结果 表明:随着干湿循环次数的增加,下蜀土表面裂隙明显增加并具有不可逆性;下蜀土的抗剪强度经短暂增大后逐渐降低,并在第4次干湿循环作用后趋于稳定;下蜀土的黏聚力在经历短暂提高后逐渐降低并趋于稳定,而其内摩擦角则随干湿循环次数的增加变化幅度较小,呈上下波动态势;相同干湿循环次数下,吸力的存在对于下蜀土的黏聚力具有提升作用,而对土体内摩擦角的影响则不明显.研究结果可为干湿循环作用下下蜀土边坡的稳定性分析提供计算参数,具有实际工程意义.     

干湿循环作用对合肥膨胀土的影响

文章对干湿循环作用下合肥地区膨胀土的表观形态和工程特性开展研究,采用图像分析、直剪试验等手段研究干湿循环条件下各指标的变化特征。试验结果反映强度指数随含水率的增加呈下降趋势,在高含水率条件下,强度主要由黏聚力提供;干湿循环过程中裂隙的发展可分为微裂缝-主裂隙-破碎3个阶段,试样的抗剪强度随着表面裂隙率指标增加呈均显著衰减趋势。分析表明,膨胀土临界破坏时,其强度主要由黏聚力提供。最后探讨了干湿循环作用形成裂隙与土中水在破坏膨胀土土体过程中的相互关联。     

粉砂土改良膨胀土的干湿循环特性实验研究

膨胀土是一种广泛分布且胀缩性明显的特殊土,其裂隙的发育及扩展受到诸多因素的影响.通过30％的粉砂土改良膨胀土进行干湿循环后的直剪实验,采用MATLAB开发的图像处理技术及定量分析裂隙的程序,研究不同含水率的改良土随干湿循环作用的抗剪强度及裂隙的发育规律.研究结果表明:前3次干湿循环作用时,黏聚力下降较迅速,裂隙发育较快,分形维数增长也非常快,说明裂隙网络已初步形成.随后几次干湿循环的作用,黏聚力下降幅度变小,裂隙增长也开始变得缓慢,分形维数曲线也比较平缓,说明新的裂隙在原有裂隙的基础上开始向四周发散,裂缝比较细小.内摩擦角基本不受干湿循环作用的影响,一直保持平稳.     

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。     

水泥改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

为研究水泥改良膨胀土抗剪强度的变化规律,本文以宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程为背景,采用宜昌三峡牌水泥改良膨胀土用作路基填料,并对不同水泥掺量改良膨胀土进行了直接室内剪切试验,深入分析了不同水泥掺量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响及影响规律。研究结果表明:水泥改良膨胀土能明显地提高膨胀土的抗剪强度,掺入水泥之后,内摩擦角和粘聚力均明显提高;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先逐渐增大,且增大趋势先快后慢,最后逐渐趋于平稳;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的粘聚力逐渐增大,增大的趋势先慢后快,然后逐渐减慢,当水泥掺量从3%增加至5%时,粘聚力增加幅度最大。     

钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

膨胀土是一种具有多裂隙性、超固结性和反复胀缩性的非饱和土。在干湿气候交替变化的环境中会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生,通过化学改良法改善水土间相互作用,可达到改良膨胀土工程特性的目的。利用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下力学特性变化规律及其改良机理。将纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)4种土体进行不同次数干湿循环作用后,进行体积变化率试验、不固结不排水三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,改良土体的体积变化率较未改良土试样有了相当大的减小;改良膨胀土强度有大幅度提升,并且其强度关系总有Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs;在干湿循环作用下改良土仍能保持较高的强度水平,且随循环次数增加强度有所提升。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)技术对4种土体在干湿循环次数变化时的微观形貌和物相成分进行分析,发现水泥和钢渣粉水化致使土体颗粒变得密实,水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物逐渐增多,弱化了干湿循环中水的侵蚀作用,确保其强度在干湿循环过程中保持稳定。     

干湿循环下花岗岩残积土裂隙演化及边坡稳定性

为研究干湿循环作用下花岗岩残积土边坡的稳定性,开展两种干湿幅度5次循环次数的边坡模型试验.拍摄裂缝图像获得裂隙演化规律,得出裂隙面积与干湿循环次数近似成正比;结合坡内土体直剪试验结果,提出干湿循环下黏聚力和裂隙度的关系式,推导裂隙深度计算公式.以此数值建模分析裂隙影响下的残积土边坡稳定性,结果表明：随着干湿循环次数和幅度的增大,裂隙度增加,裂隙深度增大,渗透性增强,土体强度降低,导致坡体饱和区扩展;滑裂面上滑点位于张裂隙处;3次干湿循环后边坡安全系数降幅最大,之后趋于稳定.研究认为干湿循环作用下裂隙的扩展加快雨水浸润,缩短了边坡失稳时间,为残积土边坡的及时合理处治提供理论指导.     

干湿循环条件下水泥改良红砂岩土的力学特性试验研究

为研究水泥改良红砂岩土受到干湿循环作用各项力学性质的变化规律,将未改良与掺入不同水泥剂量的红砂岩土试件进行干湿循环,并开展室内三轴试验,研究干湿循环后土体应力-应变曲线、破坏面形式、峰值强度、弹性模量的变化规律。研究结果表明:水泥作为改良剂不改变红砂岩土的应力-应变曲线,但在曲线的各个阶段,水泥对红砂岩土的受力特征均有一定改善;水泥使红砂岩土的破坏形式由塑性破坏向脆性破坏转变;掺入不同剂量的水泥,红砂岩土的峰值强度和弹性模量均有明显提高。随着干湿循环次数的增加,经水泥改良的试件弹性模量和峰值强度呈先降低后提高的趋势;采用指数函数关系式对弹性模量和峰值强度进行多元非线性拟合,建立弹性模量和峰值强度关于干湿循环次数、围压与水泥剂量的关系式,拟合效果理想。     

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.     

干湿循环下钢渣微粉水泥改良膨胀土强度特性试验研究

膨胀土作为一种非饱和黏性土,因其吸水膨胀失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中,更会因其湿胀干缩产生变形导致工程事故的发生。通过使用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。通过室内试验研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数作用下其无侧限抗压强度变化规律。试验结果表明:3种改良土体的强度都随养护龄期的增加而增大,并且在干湿循环作用下四种土体都有不同程度的强度损失,但在强度上总是呈现出Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs的规律,意味着在改良效果上Es-SSP-C-N更优于另外两种方案。     

干湿循环效应对膨胀土抗剪强度的影响

膨胀土除具有一般非饱和土的共性外,还受季节性气候的影响,其抗剪强度具有明显的变动特性．为此,通过模拟土体季节性的干缩湿胀,采用常规直剪试验方法,测试了宁明膨胀土击实土样经干缩湿胀饱水后的抗剪强度,并与其它类似的试验结果进行了比较,以探讨干湿循环效应对膨胀土强度的影响及试验方法的合理性．     

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。     

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。     

含水率与干湿循环对蒸压轻质混凝土抗压强度的影响

为研究水分对蒸压轻质混凝土力学性能的影响规律,开展了不同含水率和干湿循环次数蒸压轻质混凝土砌块的单轴压缩试验、X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)试验和微观分析,得到了不同含水率和干湿循环次数下蒸压轻质混凝土抗压强度和弹性模量,并探讨抗压强度、弹性模量与含水率、干湿循环次数之间的变化规律.结果 表明:抗压强度和弹性模量在含水率从0增加到20％时,先快速降低,后降低速率变得缓慢并趋于稳定;随着干湿循环次数增加,水化反应在不断进行,水化产物不断增多,但干燥收缩作用也在不断加强,故导致抗压强度和弹性模量呈先增加后下降的趋势.     

上覆荷载作用下胀缩性土干湿循环过程中胀缩变形规律研究

进行了限制侧向膨胀、允许侧向收缩时压实膨胀土、压实红黏土在不同上覆荷载作用下干湿循环试验,定量分析了在干湿循环过程中膨胀土、红黏土的胀缩变形规律.研究结果表明:在相同的干湿循环次数下,膨胀土、红黏土试样的胀缩变形幅度随上覆荷载的增加而逐渐减小,上覆荷载的作用能够不同程度地抑制膨胀性土的胀缩变形.     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。