不同材料对宜昌弱膨胀土膨胀性的改良效果研究

在不同掺入量及不同上覆荷载作用下,对不同材料改良膨胀土的有荷膨胀率进行了试验研究.结果表明,石灰、水泥、粉煤灰、风化砂4种材料均能有效遏制膨胀土的有荷膨胀率,不同的上覆荷载和不同的掺入量对有荷膨胀率的影响较大.随着上覆荷载的增加,各改良膨胀土的有荷膨胀率逐渐减小,说明了增大上覆荷载能较好地抑制膨胀土的膨胀变形.随着各材料掺入量的增加,有荷膨胀率逐渐减小,但减小的幅度有所不同.通过分析试验数据可以看出,当改良材料掺入量最大时,在各级荷载作用下,风化砂改良膨胀土的有荷膨胀率减小量最大,其后依次是石灰、水泥、粉煤灰;当上覆荷载由0增大到75 kPa时,不同改良材料在不同掺入量下,有荷膨胀率减小量最大的是石灰,其次是水泥,再次是粉煤灰,最后是风化砂.     

初始含水率对风化砂改良膨胀土有荷膨胀率影响研究

探讨了利用风化砂作为改良材料抑制膨胀土吸水膨胀特性的可行性与改良效果,试验研究了风化砂掺量对改良膨胀土各项膨胀指标的影响,深入分析了在膨胀土中掺入不同比例的风化砂,改变混合料的初始含水率对有荷膨胀率的影响规律．研究表明 掺风化砂可以有效抑制膨胀土的吸水膨胀,增加风化砂的掺量,膨胀性指标参数会出现较为明显的降低;在同一初始含水率状态下,风化砂的掺入比例从0增加到10%,有荷膨胀率下降的幅度最大．改良膨胀土的有荷膨胀率随着初始含水率的增加呈指数函数下降,当初始含水率小于最佳含水率时,有荷膨胀率随着初始含水率的增加,出现比较明显的降低;当初始含水率大于最佳含水率时,如果继续增大初始含水率,有荷膨胀率的降低则表现不明显．当初始含水率相同时,在较大的上覆荷载作用下,掺风化砂对有荷膨胀的抑制效果较好．     

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。     

垂直荷重对不同材料改良膨胀土抗剪强度影响研究

通过不同垂直荷重下的直剪试验,探究石灰、水泥、粉煤灰改良膨胀土的内摩擦角、黏聚力以及抗剪强度随垂直荷重级数的改变而变化的规律,验证不同材料改良时的抗剪强度曲线与莫尔-库伦强度理论的相符程度。研究表明,在改良材料及掺量一定时,随着垂直荷重的增加,改良膨胀土内摩擦角逐渐减小,黏聚力逐渐增大。粉煤灰改良时内摩擦角减小幅度最大,黏聚力增长幅度最小;水泥改良时内摩擦角减小幅度最小而黏聚力增长幅度最大;石灰改良时内摩擦角及黏聚力的变化幅度居中。当垂直荷重级数相同时,掺3种材料对膨胀土抗剪强度提高幅度依次为:水泥、石灰、粉煤灰。当垂直荷重级数相同时,掺石灰对膨胀土内摩擦角的提高幅度最大,而对黏聚力的提高来说,掺水泥效果最好;掺石灰改良时,试验所取的垂直荷重对抗剪强度指标的影响程度较大,而粉煤灰改良时,抗剪强度与垂直荷重的关系接近库伦定律,垂直荷重的取值对抗剪强度指标的影响较小。     

石灰、粉煤灰改良膨胀土性质机理

在分析石灰、粉煤灰混合料改良膨胀土化学机理的基础上，通过膨胀土及其改良土的性质与强度特性试验，得到了石灰、粉煤灰混合料在改良膨胀土中的最佳添加量；发现改良膨胀土的液限、塑限比膨胀土的大，膨胀土的应力-应变曲线呈应变硬化型，改良膨胀土的呈软化型，改良膨胀土的粘聚力比膨胀土的大，而内摩擦角反而小；还发现膨胀土的自由膨胀率随石灰量的增加而减小，无侧限抗压强度随石灰量的增加而增大。     

粉煤灰改良膨胀土不良工程特性试验研究

以南京市秦淮东河的膨胀土为研究对象,采用工业废料粉煤灰作为改良剂,通过自由膨胀率试验、界限含水率试验、干湿循环试验、快剪试验以及渗透试验来研究粉煤灰改量膨胀土不良工程特性的试验效果.试验结果表明,粉煤灰改良膨胀土降低了胀缩性,自由膨胀率随粉煤灰掺量的增加而减小;改良土较素土液限降低,塑限升高,塑性指数呈减小趋势;掺入粉煤灰可以提高膨胀土抗剪强度,而且黏聚力和摩擦角均随粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰的掺入提高了膨胀土水稳性,能够抑制膨胀土干湿循环过程中的裂隙发展和强度衰减,并改善了膨胀土的低渗透性.     

不同改性材料改良膨胀土无侧限抗压强度的比较试验研究

无侧限抗压强度是反映土体物理力学特性的重要参数指标之一,结合湖北荆门地区某公路路段的膨胀土,进行了水泥、石灰、粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度试验,研究表明:水泥、石灰、粉煤灰均可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;但是这些以化学改良为主的材料,在没有经过养护时,改性土的强度增加不明显;养护7d后,改性土的强度会显著增大;粉煤灰改良膨胀土无侧限抗压强度与其掺量之间有良好的对数关系,水泥、石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度与其掺量之间均有良好的多项式关系,综合考虑各方面因素,确定石灰是最优方案,且在石灰掺量为7%时,改良效果最佳.     

试验条件对粉煤灰改良膨胀土抗剪指标影响研究

以宜昌市某路段膨胀土为研究对象,将不同质量的粉煤灰掺入其中,通过改变剪切速率和上覆荷载条件,分析非标准剪切速率0.8 mm/min和2.4 mm/min和非标准垂直压力12.5~50 k Pa、62.5~100 k Pa、100~400 k Pa下粉煤灰改良膨胀土的抗剪强度。试验结果表明:(1)不同剪切速率和垂直压力下,改良膨胀土的内摩擦角和粘聚力都先增大后减小;(2)在同一上覆荷载条件下,剪切速率越大,改良膨胀土的内摩擦角越小,粘聚力越大,抗剪强度越高;(3)在同一剪切速率下,上覆荷载越大,内摩擦角越大,粘聚力越小,抗剪强度越大;(4)在不同剪切速率和上覆荷载条件下,在0.8 mm/min的剪切速率下,掺入14%左右的粉煤灰改良效果是最佳的,在2.4 mm/min的剪切速率下,掺入16%左右的粉煤灰改良效果是最佳的。这为确保公路路基边坡稳定性提供了相关理论数据。     

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。     

不同荷载作用下膨胀土的膨胀率与膨胀潜势试验

以广西百色某隧道膨胀土围岩为研究对象,开展了不同荷载作用下的有荷膨胀率试验,获得了膨胀潜势定量的计算方法,研究了膨胀率与膨胀潜势随时间、压力的变化规律.研究结果表明:有荷膨胀率随着压力的增大而减少,膨胀潜势则逐渐增大,膨胀率与压力的关系可按幂函数的关系拟合,且相关程度较高;膨胀土的膨胀率与膨胀潜势对压力变化的响应在低应力条件下比高应力条件下更加敏感,稳定后的含水率与膨胀率随压力的变化趋势基本相同;膨胀率的增长率在浸水2 h内随着压力的增大,由逐渐减小变为逐渐增大,2~6 h内基本保持稳定;在试验开始时,同一种膨胀土的膨胀潜势相同,由于上覆压力的因素,改变了土颗粒间的排列方式与水分扩散路径,后期膨胀潜势的差异性逐渐增大;膨胀潜势随时间、压力的变化趋势与膨胀率变化趋势意义相同,膨胀潜势能较好地描述膨胀土膨胀特性发展的过程.