干湿循环条件下红粘土的胀缩变形特性研究

由于红粘土具有高含水率、高塑性、高孔隙比等特殊的工程性质,特别是路基表面失水收缩产生了开裂,使得路基产生了一些病害。论文以六盘水内环快线红黏土基填料为研究对象,对红粘土进行干湿循环,测量干湿循环过程中红粘土的胀缩变形和裂缝特性,揭示了干湿循环条件下红粘土胀缩变形和裂缝的演变规律。     

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。     

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.     

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.     

干湿循环路径对红粘土胀缩特性的影响

为研究红粘土在不同干湿循环路径下的胀缩变形特性,以贵州红粘土为研究对象,在先干后湿及先湿后干两种路径下运用常规膨胀仪对其进行了胀缩试验。试验结果表明,两种循环路径下,红粘土胀缩变形均不可完全恢复。第一次循环中,绝对膨胀率急剧增大,相对膨胀率则大幅减小,并随压实度增大而增大,先湿后干路径下试样胀缩率、绝对膨胀率和相对膨胀率均大于先干后湿路径,这种现象随循环次数发展逐渐减弱。     

干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性

为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律,采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验,探究试样的线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理,建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明:线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小,经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定,且风化砂掺量由0增至20%时,线缩率及体缩率的降低幅度最大;随着干湿循环次数的增加,收缩指数呈指数函数降低,在4~5次干湿循环后,收缩系数基本趋于稳定,缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加,且随着风化砂掺量的增加,干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小;胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定,在干湿循环作用下通过掺入风化砂,可以有效降低土体的胀缩总率,并使之达到路基填土的标准。     

膨胀土的循环胀缩特性试验研究

膨胀土分布的大多数地区气候都存在明显的干湿循环特征.这种气候的干湿循环会引起膨胀土含水量的变化,导致膨胀土发生胀缩循环效应.文章主要研究了合肥膨胀土的胀缩循环特性,试验结果表明,土样经过一个膨胀-干缩循环后再回到初始含水量点,土样的高度有所增加,不再是未膨胀前的高度,即膨胀与收缩并非是可逆的;膨胀土经过循环胀缩作用后,土体的胀缩性减弱,其抗吸水与抗失水的能力也随之下降;土的微结构变化主要集中在前几级循环胀缩过程中.     

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...     

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.     

石灰改良膨胀土膨胀性和水稳定性室内试验研究

针对安徽张庄矿尾矿坝填料膨胀土进行含水率、自由膨胀率δe f、膨胀力Pe和50 kPa压力下的有荷膨胀率δeP50试验,确定膨胀土的膨胀潜势及分布范围,采用掺石灰的方法对土体进行改良并进行击实试验,根据最大干密度和压实度96%制样,研究不同石灰掺量改良土自由膨胀率随养护时间的关系,进行干湿循环试验研究改良土的胀缩变形规律、渗透特性及抗剪强度特性.试验研究结果表明:随着石灰掺量的增加,膨胀土击实后最优含水率逐渐升高、最大干密度逐渐减小;改良土自由膨胀率随着养护时间的增加逐渐减小并于30 d之后趋于稳定;经历6次干湿循环后试样的胀缩变形存在着不可逆性,但掺灰量大于2%的改良土绝对膨胀率小于4%,试样表面无明显裂隙,抗剪强度提高明显,可认为试样膨胀性得到了良好的控制;对于相同石灰掺量的改良土,二次掺灰的改良效果要优于一次掺灰.     

膨胀土CMA改性与石灰改性对比试验

针对典型中膨胀土、CMA改性土和石灰改性土,进行了基本物理特性、击实特性、胀缩特性、强度特性的对比试验研究．试验结果表明,CMA改性土的工程特性与石灰改性土具有相似的规律性：改性后自由膨胀率、液限、塑性指数和胶粒含量显著降低;胀缩性指标较改性前有大幅度下降;CBR值可达50％以上,浸水膨胀量小于1％,改性后其水稳定性较好．比较而言,石灰改性土的改性效果要优于CMA改性土,但两种改性土的胀缩指标和强度指标均可以满足规范要求．CMA改性剂作为一种膨胀土治理的新型环保性材料,具有一定的工程应用价值．     

含裂隙红黏土土水特征与强度特性研究

红黏土边坡在干湿循环作用下极易产生裂隙,裂隙发育将对土体水力学特性及强度造成不利影响,从而降低边坡稳定性。以长沙红黏土为研究对象,制备具有不同裂隙数量的红黏土试样,开展了渗透试验、土水特征曲线试验和直剪试验,揭示了红黏土饱和渗透系数、土水特征曲线和抗剪强度指标随裂隙数量和干密度的演化规律,建立了相应函数表达式。结果表明：红黏土渗透系数量级为10^-5～10^-7 m/s,饱和渗透系数随干密度的增加而减小,随裂隙数量的增加呈指数型增长,裂隙增加5条,饱和渗透系数提高66.4倍;干密度低和裂隙数量多的试样饱和体积含水率更高,脱湿过程中体积含水率随基质吸力降低速率更快,残余含水率更低,持水能力更差;红黏土抗剪强度指标与干密度呈正比,与裂隙数量呈反比,当干密度增加0.28 g/cm³,黏聚力和内摩擦角分别提高2.35倍和0.94倍,而当裂隙增加5条,黏聚力和内摩擦角分别降低57.09%和49.59%。     

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.     

千枚岩土掺入红黏土微观结构与压缩特性试验研究

千枚岩土和红黏土均为高液限土,不宜直接作为路基填料。为充分利用两种特殊土,通过在千枚岩土中掺入0、20%、40%、60%、80%、100%红黏土配制混合土,研究混合土的液塑限、微观结构与固结试验。试验结果表明:混合土的液限随掺合比的变化规律可以用三次函数表达,当掺合比为13%～52%时混合土的液限低于40%,填料为C组填料,符合该工程基床底层及以下层的应用标准。电镜试验结果表明,千枚岩土颗粒较均匀,红黏土颗粒较小且可以有效地嵌入千枚岩土空隙而改变原有的土的级配,因此混合土干密度较千枚岩土大。固结试验表明,混合土压缩系数随压实度的增加而减小,随红黏土掺合比呈二次函数减小,加入红黏土可以有效降低千枚岩土的压缩性。因此建议碾压方案为红黏土掺入50%,含水率为16%。     

袋装膨胀土组合体渗透特性大型模型试验

为探究袋装膨胀土组合体的渗透演化规律,研制了大型渗透试验模型箱,针对土工袋排列方式、袋体缝间填土、渗透水流方向和渗透水头大小等实际修复工程关注的主要因素开展渗透试验。试验结果表明:袋装膨胀土组合体的水平向渗透系数大于竖向渗透系数,入渗的水分能够沿土工袋水平层间缝隙快速排出,不易进入下卧层的压实膨胀土渠坡;袋装膨胀土组合体的渗透性主要取决于袋间缝隙的大小,排列方式对袋装膨胀土组合体结构渗透性的影响实质是改变了袋间缝隙的数量和形状大小;袋装膨胀土组合体的袋间缝隙填土后,竖向的渗透系数变化较小,而水平向的渗透系数明显减小;袋装膨胀土组合体在实际运行时,若不在缝间填土,则对水平向层间排水有利。     

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．     

基于无砟轨道膨胀路基的膨胀土分类分级试验研究

膨胀土治理关乎高速铁路的安全运营,而膨胀土治理的首要任务则是膨胀土的分类分级。现行的铁路规范中对于膨胀土的分类,适合于普通有砟轨道;对于无砟轨道却有局限性。原因在于现行规范把对于无砟轨道具有潜在危害的弱膨胀土划分为无膨胀土。本文依托某无砟轨道高铁工程为背景,以该铁路出现上拱病害地段的膨胀性泥岩为试验对象,进行了泥岩的自由膨胀率、液限、阳离子交换量、黏土矿物含量的实验。在参考现行规范的基础上,提出了新的分类分级的标准。经过验证,新的膨胀土分类分级标准简单易行,准确度较高。     

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.