不同气候条件下膨胀土路堤特征参数的室内模拟实验

为了探索不同气候条件下膨胀土路基的含水量、土压力、温度、竖向胀缩变形等特征参数的基本变化规律,分别选取湖南省高速公路建设中经常遇到的弱膨胀土和中等膨胀土作为实验土样,按90%的压实度填筑,在不同排水边界条件模拟路堤在4种不同气侯条件下2组膨胀土路堤模拟实验,结果表明,膨胀土路堤中含水量、土压力、温度和胀缩变形等均受大气影响,且与路堤土的类型、密实度、排水边界条件关系密切:①埋藏较浅,含水量的变化受大气影响越大,路基中含水量越高,受气候条件影响越明显;②膨胀土路堤中的土压力变化是膨胀土路堤中含水率和气候条件综合作用的结果:③对路基温度变化影响最大的是日照,其次是降雨,阴天影响最小;④竖向胀缩变形主要发生在路堤基顶积水阶段.因此,在具体工程建设中,防渗保湿和合理设计排水系统是防治膨胀土路基遭受破坏的关键.     

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.     

膨胀岩地基浸水条件下双线无砟轨道路基变形特性

为分析膨胀岩土浸水变形对无砟轨道铁路路基结构的影响,以膨胀性风化泥质砂岩为地基,建立1:2大比例双线无砟轨道路基实体。通过地基浸水试验,对地基土体湿度、路基结构变形及其侧向土压力的变化进行监测,分析地基膨胀变形对无砟轨道路基结构的影响。研究结果表明:地基浸水后膨胀性地基和路基结构表面均产生隆起变形,轨道板中线处最大隆起变形达5.12 mm;地基与路基表面的隆起变形由轨道中线至路基面边缘依次增大,轨道板产生了逆时针倾斜;隆起变形在沿路基本体向上传递时存在变形衰减特点,该特点能够作为路基隆起变形控制的有利因素;由于膨胀性地基的上覆荷载沿路基横向分布的非均匀性和基床层填料浸水软化,路基坡面水平变形呈内缩式。     

击实红粘土与膨胀土的变形特性对比研究

通过调查典型击实红粘土及膨胀土这两种特殊土用作路基填料时路面的破坏形式,研究取自江西吉安的红粘土以及南京高淳的膨胀土的基本物理性质,比较红粘土及膨胀土在干湿循环条件下的胀缩变形特性的异同,得出干湿循环作用下,红粘土的胀缩变形是以收缩为主的胀缩变形,而膨胀土的胀缩变形是以膨胀为主的胀缩变形,这两类土呈现的不同变形趋势是导致它们产生不同路基病害的主要原因;。同时进行了红粘土和膨胀土的水稳性研究,得出红粘土的水稳性明显优于膨胀土。区别对待这两类土可以更好的利用特殊土作为路基填料,使特殊土的工程危害降到最低。     

非饱和膨胀土膨胀变形规律初探

利用轻便固结仪与压缩仪试验研究了不同状态(即不同的含水量、干密度、竖向压力)下膨胀土的膨胀量、膨胀力特性。在试验的基础上，对膨胀土的膨胀变形规律进行了初步探讨，并由此建立膨胀量与含水量、膨胀力与含水量及干密度之间的相关关系式。     

膨胀土的浸水规律

根据土体浸水速率（导水库）与土体结构的理论关系和膨胀土结构的分形模型,导出了膨胀土的浸水速率与含水量,吸力、时间和上覆荷载的相关关系。理论和试验结果表明：膨胀土的浸水速率与含水量、吸力和时间在双对数坐标上呈直线相关,随着含水量增加、吸力减小,浸水速率增大、浸水速率随时间延长而减小;浸水速率的对数与上覆荷载呈直线相关,上覆荷载越大,浸水速率越小。     

膨胀土路基施工过程中的变形观测及数值模拟

对膨胀土路基在施工过程中的变形特性进行现场监测以及有限元模拟分析,研究膨胀土路基竖向沉降和侧向位移随路基填土高度的变化情况,找出变形规律,用于指导今后膨胀土地段的路基施工.     

合肥南站膨胀土单向浸水膨胀规律研究

在不同的垂直压力下对合肥南站膨胀土进行单向浸水膨胀试验研究,探索膨胀土膨胀变形规律。试验结果证明：膨胀土单向浸水膨胀率与试样的初始干密度、垂直压力及初始含水量近似呈直线关系,在保持其他变量相同的条件下,随着干密度的增加膨胀率增加,随着含水率的增加膨胀率减小,随着垂直压力的增加膨胀率减小。     

无荷和有荷条件下膨胀土电阻率变化规律的研究

利用双电极电阻率测量装置,通过室内无荷和有荷膨胀土的电阻率试验,对膨胀土的电阻率与含水率及上覆压力之间的关系进行了研究。试验结果表明:在无荷作用时,电阻率随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为15%时呈现跳跃性变化,电阻率与含水率呈负指数变化;在有荷载作用时,膨胀土的电阻率明显减小,电阻率仍然随着含水率的增加而减少,电阻率在含水率为10%时呈现跳跃性变化。膨胀土电阻率的主要影响因素是含水率,而上覆荷载对电阻率影响较小。     

膨胀土路基沉降的可靠度分析

针对膨胀土路基沉降的不稳定性和随机性等特点，以膨胀土的膨胀率、线收缩系数、初始含水量、工后沉降期始末的孔隙比变化量和固结度变化量、工后沉降期末的含水量等为基本变量，提出了膨胀土路基沉降的可靠度分析方法和可靠度指标的迭代计算步骤，并就具体工程实例进行了膨胀土路基沉降可靠度计算．结果表明按强度和稳定性设计原则设计的路基的工后沉降超过容许沉降的失效概率较大。     

膨胀土的击实条件与膨胀变形的相关性研究

根据不同含水量，不同干密度的膨胀土在不同压力下的膨胀变表资料，研究了膨胀土的膨胀量和膨胀力与起始含水量，干密度和压力之间的相关关系，并用这些关系式简化了膨胀土地基膨胀量的计算公式。     

上覆荷载影响下膨胀土微观机理孔隙特征

为研究外部上覆荷载对弱膨胀土孔隙结构的影响,对不同上覆荷载作用下吸水变形后的膨胀土试样进行微(纳)米级微观压汞试验.结果表明,试样孔径分布范围为360～0.005μm,总孔隙体积随上覆荷载增大而减小,试样的孔径分布密度曲线呈双峰分布,原因是膨胀土的孔隙有团粒内孔隙和团粒间孔隙两种模式,选取0.2μm作为两种孔隙的界限值.当上覆荷载大于膨胀力时,试样被压缩,孔隙量减小,试样在外力作用下的变形主要是由于团粒内大孔隙结构被压缩,而小孔隙结构几乎不受影响.     

恒定初始干密度状态下膨胀土的有荷膨胀试验

为了获得恒定初始状态下膨胀土膨胀量随上覆荷载的变化规律,为膨胀土湿胀数学模型的建立提供基础,针对常规有荷膨胀试验中施加上覆荷载后会导致试样压缩和初始干密度发生变化的问题,改进试验装置,分别选取强、中、弱3种膨胀土进行了改进和常规膨胀土有荷膨胀对比试验。研究结果表明,常规有荷膨胀试验中不同的上覆荷载作用会使试样初始干密度增加1%~3%,吸水恢复到初始干密度状态后含水率会增加20%~30%;改进的有荷膨胀试验因避免了初始干密度的增大,使测试结果小于常规试验结果,得到的膨胀土湿胀变形公式中的回归参数n值比常规方法中使用的n值小29%~66%。     

重复荷载作用下粘性路基土的永久变形预估

利用室内重复荷载三轴试验,研究了在含水量、压实度和偏应力影响下粘性路基土的永久变形特性,并以Tseng-Lytton路基土永久变形预估模型形式为基础,对Tseng-Lytton模型进行了改进和标定,建立了粘性路基土的永久变形预估模型;最后利用分层应变总和法,并结合一个典型粒料柔性基层沥青路面结构实例,计算了路基土的永久变形量.     

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。     

膨胀作用力与允许变形量之关系的试验研究

为了弄清3种膨胀力测试方法的差异,探讨允许试样少量变形后膨胀作用力的衰减规律,以百色膨胀土为研究对象,在单轴固结仪上完成平衡加压及膨胀反压两种膨胀力试验.同时按照加压膨胀法的基本原理,利用控制允许变形的平衡加压实测数据,分析其对应的膨胀力数值,获得同一干密度2种含水率土样3种方法测定的膨胀力排序:膨胀反压法最大,平衡加压法居中,加压膨胀法最小.此外,膨胀作用力随变形量呈负指数衰减,上覆压力能起到有效抑制膨胀土体的增湿作用.     

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.     

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.     

膨胀土边坡模型的含水量与变形特征

采用室内模型试验,研究降雨蒸发条件下边坡模型的含水量变化和变形特征,并分析两者之间的关系,揭示降雨、蒸发条件下膨胀土边坡遇水膨胀,失水收缩的变形机制。结果表明:含水量的变化是导致膨胀土边坡变形最直接的原因;降雨期间,雨水下渗缓慢,含水量的改变主要发生在浅层土体;边坡的膨胀变形在降雨的第一时间发生,膨胀速度由快变慢;蒸发阶段,雨水入渗使坡体较深处含水量增高,深层土体继续膨胀,而表面土层由于含水量的降低已经开始收缩,因此边坡的整体变形与坡体含水量分布紧密关联。     

京九线路基压实粉土力学特性的试验

针对京九线粉土路基在雨季时常发生病害的现状,采用GDS三轴仪进行室内试验,研究路基病害机理.分析了路基粉土的击实特性,同时研究了压实度和含水量对粉土路基压缩、变形的影响,对粉土应力-应变关系的影响和对其粘聚力、内摩擦角的影响.从微观上解释了粉土路基的不可击实性;得出含水量和压实度是影响粉土路基的关键因素,并提出对粉土路基必须进行击实控制和防排水控制.