强膨胀土自然膨胀特性的试验研究

以邯郸强膨胀土为研究对象,采用改进的三联高压固结仪,对膨胀力、自然膨胀力和自然膨胀率等进行研究.结果表明:在相同初始含水率条件下,随干密度的增大膨胀力呈指数增长;在相同干密度条件下,随初始含水率增大,膨胀力先增大后减小,在最优含水率附近出现峰值;随含水率增量的增加自然膨胀力呈对数增长,且在初期受含水率增量的影响更大;无荷和有荷自然膨胀率随含水率增量的变化均可分为快速线性增长与慢速线性增长两个阶段;当初始含水率和干密度相同时,在慢速线性增长阶段,无荷增湿膨胀率斜率与有荷增湿膨胀率斜率之比随竖向应力近似呈对数减小;强膨胀土增湿膨胀的自然膨胀力、自然膨胀率的变化规律与蒙脱石水化和增湿致孔隙充填的自由水量有关.     

石灰改良膨胀土击实样膨胀特性和力学性质试验研究

本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,通过室内试验研究石灰改良膨胀土作为路基填料的膨胀性和力学性质。在天然膨胀土2%石灰砂化的基础上,制备不同初始含水率与压实度的石灰改良土,进行不同养护龄期的有荷膨胀率和强度特性试验。试验结果表明:石灰改良土线膨胀率和膨胀力均有大幅度的降低,且随含水率和养护龄期保持减小趋势、随压实度保持增大趋势;石灰改良土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均有一定程度的提高。因此,石灰改良膨胀土作为路基填料的施工工艺在工程中是可行的,为膨胀土改良方案选择以及膨胀土地区公路路基设计和现场施工提供科学依据和参考。     

皖西压实膨胀土膨胀特性试验研究

依托周集-六安高速公路,采集典型弱、中膨胀土样开展了系统的试验研究,探讨了膨胀土的膨胀性指标随含水率和干密度的变化规律.试验表明,膨胀土的膨胀性取决于土样的初始含水率和密度.在常见的压实度范围内,50 kPa荷载下膨胀量随含水率的增加而近似线性降低;弱膨胀土无荷膨胀量随干密度的增加而近似线性增加,而中膨胀土无荷膨胀量随含水率的增加而线性降低;膨胀力则随干密度的增加而近似线性增加.利用回归分析得到了皖西中、弱膨胀土膨胀性指标随含水率和干密度变化的关系式.     

非饱和南阳膨胀土的剪切强度及其预测

膨胀土是一种随含水率变化而具有吸水膨胀、失水收缩特性的特殊土,与普通黏土相比,含水率对其强度特性影响更为显著.为了探讨含水率对膨胀土强度的影响,对压实南阳膨胀土进行了一系列直剪试验,得到了在相同干密度及不同含水率条件下的抗剪强度.试验结果表明,南阳膨胀土的抗剪强度和黏聚力均随含水率的增大而减小,内摩擦角受含水率的变化影响不大.此外,把宏观饱和度引入Bishop非饱和土强度公式中,对试验结果与修正强度公式的计算值进行比较,结果表明修正后的Bishop非饱和土强度公式可以较为精确地预测出非饱和膨胀土的强度.     

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。     

石灰改良膨胀土强度试验

以某边坡膨胀土为研究对象,在对石灰改良膨胀土的抗剪强度形成机理进行分析的基础上,用土力学中常用的快剪试验进行抗剪强度试验,研究了养护时间、初始含水率、掺灰率等与石灰改良膨胀土的凝聚力及内摩擦角的关系,根据试验结果,提出了综合考虑初始含水率与掺灰率的抗剪强度计算公式.结果表明:养护时间与抗剪强度参数不是直线关系,1～7 d养护时间的增大值比7～28 d大,初始含水率和龄期对凝聚力的影响比内摩擦角的影响大.此外,引用其他学者的试验数据分析了CBR值与养护时间、初始含水率、掺灰率等的关系,结果显示CBR值随着掺灰率的增大而增大,CBR值与初始含水率的关系与击实曲线类似.结合文中试验结果提出了采用最优含水率+3％为最优施工含水率.     

初始含水率对膨润土膨胀特性的影响

为了获得初始含水率对膨润土膨胀特性的影响规律,进行了不同初始含水率条件下无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力室内试验。试验结果表明:中等膨胀势膨润土在吸水饱和过程中无荷膨胀率、有荷膨胀率逐渐增大,且经历快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段。初始含水率越小,快速膨胀期历时越短,膨胀速率越快。随着初始含水率的增加,膨润土的无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力均呈减小趋势,且无荷膨胀率、有荷膨胀率线性递减,而膨胀力与初始含水率呈现良好负指数关系。     

桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系

红粘土是一种典型的特殊土, 其强度特性较普通粘土复杂. 为了探讨影响红粘土强度的因素, 对干密度相同而含水率不同的压实桂林红粘土试样进行了一系列固结快剪试验, 得到了粘聚力和内摩擦角与初始含水率的关系. 试验结果表明, 峰值凝聚力和残余粘聚力都随试样初始含水率的增大而减小, 峰值内摩擦角和残余内摩擦角均随试样初始含水率增大先增大后减小. 另外, 探讨了剪切过程中桂林红粘土的剪胀性. 最后, 将试验结果与Bishop和Fredlund非饱和土强度公式的计算值进行比较, 指出目前非饱和土强度公式无法预测非饱和桂林红粘土的强度.     

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。     

裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

在大气降雨和蒸发的作用下,膨胀土体收缩产生大量无序破裂裂隙,水分易向土体深部渗透,裂隙性膨胀土比同类非开裂土体具有更大的渗透性,容易使膨胀土地区的边坡滑坡。常规试验中采用完整的土样进行渗透试验,量测出的渗透系数与实际裂隙存在的膨胀土渗透性有数量级上的差异,为反映裂隙膨胀土的真实渗透性,对不同初始含水率相同压实度、相同初始含水率不同压实度的两组裂隙膨胀土样进行室内模拟降雨实验,研究其在降雨入渗条件下的渗透规律,得出以下结论：(1)不同压实度膨胀土样脱湿后都形成以宽、细裂隙构成的裂隙网络,表面裂隙形态各不相同,总体上随压实度降低土样主裂隙有由开放向连通闭合的趋势,高、低压实度土样表面裂隙率比中等压实度(75%)土样低;(2)不同初始含水率土样裂隙脱湿后表面裂隙形态差异大,初始含水率从高到低土样宽裂隙趋向于均匀、且细裂隙明显增多,主裂隙曲线形状随初始含水率降低由圆弧状向直线转变,高初始含水率土样表面裂隙率大,初始含水率降到一定程度时土样表面裂隙率基本相当;(3)不同压实度下裂隙膨胀土初始入渗率随压实度增大而增大,近于线性关系,其后短时间内急骤衰减,压实度大的土样衰减速率较慢,稳定后入渗率都处于10-4数量级;(4)不同初始含水率土样初始入渗率数量级相同,不同土样入渗率变化区别极大,入渗率衰减阶段的衰减速率与持续时间明显不同,初始含水率高的土样衰减速率较低、持续时间长,土样稳定后平均入渗率除极高初始含水率土样外其它基本相同,约为4 E-04cm/s。     

不同压实度和初始含水率裂隙膨胀土室内降雨入渗试验研究

在大气降雨和蒸发的作用下,膨胀土体收缩产生大量无序破裂裂隙,水分易向土体深部渗透,裂隙性膨胀土比同类非开裂土体具有更大的渗透性,容易使膨胀土地区的边坡滑坡。常规试验中采用完整的土样进行渗透试验,量测出的渗透系数与实际裂隙存在的膨胀土渗透性有数量级上的差异,为反映裂隙膨胀土的真实渗透性,对不同初始含水率相同压实度、相同初始含水率不同压实度的两组裂隙膨胀土样进行室内模拟降雨实验,研究其在降雨入渗条件下的渗透规律,得出以下结论:(1)不同压实度膨胀土样脱湿后都形成以宽、细裂隙构成的裂隙网络,表面裂隙形态各不相同,总体上随压实度降低土样主裂隙有由开放向连通闭合的趋势,高、低压实度土样表面裂隙率比中等压实度(75%)土样低;(2)不同初始含水率土样裂隙脱湿后表面裂隙形态差异大,初始含水率从高到低土样宽裂隙趋向于均匀,且细裂隙明显增多,主裂隙曲线形状随初始含水率降低由圆弧状向直线转变,高初始含水率土样表面裂隙率大,初始含水率降到一定程度时土样表面裂隙率基本相当;(3)不同压实度下裂隙膨胀土初始入渗率随压实度增大而增大,近于线性关系,其后短时间内急骤衰减,压实度大的土样衰减速率较慢,稳定后入渗率都处于10-4数量级;(4)不同初始含水率土样初始入渗率数量级相同,不同土样入渗率变化区别极大,入渗率衰减阶段的衰减速率与持续时间明显不同,初始含水率高的土样衰减速率较低、持续时间长,土样稳定后平均入渗率除极高初始含水率土样外其他基本相同,约为4×10-4cm/s。     

浅层膨胀土抗压和抗剪强度的特性试验及其关系

为了研究浅层膨胀土的抗压强度及抗剪强度与抗压强度之间的关系,开展低密度低应力下直剪试验和低密度下无侧限压缩试验,研究干密度和含水率对浅层膨胀土抗压强度和抗剪强度的影响;同时,以无侧限压缩试验和剪切试验结果为依据,研究膨胀土抗压强度与抗剪强度之间的关系,建立含水率w、抗压强度qu、基质吸力Ψ和内摩擦角φ之间关系的数学模型。研究结果表明,在含水率相同的条件下,浅层膨胀土的抗剪强度和抗压强度都随干密度的增大而增大;在干密度相同的条件下,浅层膨胀土的抗剪强度和抗压强度都随含水率的增大先增大后减小,呈现明显的非线性关系。所建立的含水率w、抗压强度qu、基质吸力Ψ和内摩擦角φ之间的数学关系可为预测浅层膨胀土抗压强度提供一种可靠的计算方法。     

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.     

南宁灰白重塑膨胀土三向膨胀室内试验研究

膨胀土是一种具有强胀缩性的特殊粘土。掌握其三向膨胀规律对于合理分析膨胀土边坡变形失稳具有重要意义。以南宁灰白膨胀土为试验对象,开展了不同条件下的三向膨胀率和膨胀力试验,揭示了干密度,初始含水率和外部荷载对于膨胀率和膨胀力的影响规律。试验表明,三向膨胀率和膨胀力均表现为：两个水平方向基本一致,竖向大于水平方向;干密度相同时,均随初始含水率的增大而减小,初始含水率相同时,均随初始干密度的增大而增大;膨胀率横、竖向比值均随干密度和初始含水率的增大越趋近于1;三向膨胀率均与三向荷载呈对数线性关系,荷载对膨胀具有抑制作用;横向膨胀力与控制横向膨胀率呈良好的指数关系,说明土体膨胀力将因为膨胀变形释放而大幅减小。     

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．     

压实红粘土抗剪强度特性研究

红粘土的强度特性直接关系到路基的稳定和边坡坡度的选取,是红粘土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。直剪试验与三轴试验是室内测定土的抗剪强度指标最常用的两种试验方法。试验所用的土样取自贵州大学西校区某基坑,采用直剪试验与三轴试验测定红粘土抗剪强度,并进行了比较。结果表明,粘聚力随含水率的增大而减小,最佳含水率前,减小幅度较小,超过最佳含水率后,减小幅度较大;粘聚力随压实度的增大而增大,同一压实度下,最佳含水率前的粘聚力远远大于最佳含水率后的粘聚力。内摩擦角随含水率的增大而减小,随压实度的增大而增大;粘聚力随含水率、压实度的变化幅度远远大于内摩擦角的变化幅度。同一含水率同一压实度下,不固结不排水三轴试验得到的粘聚力和内摩擦角比直剪(快剪)试验的结果要大。     

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。     

广西典型膨胀土三向膨胀规律室内试验

采用自制的三向膨胀仪,以及与之相应的原状土取样器、重塑土制备器,以广西南宁、宁明4种典型膨胀土为研究对象,开展膨胀土三向膨胀率及膨胀力试验.试验结果表明:膨胀土三向吸水膨胀时程曲线分为快速、缓慢及趋于稳定3个阶段,并且3 h可完成膨胀的80%~90%;膨胀率及横向、竖向膨胀力存在明显差异,并随干密度增大而增大;在相同初始条件下,原状膨胀土与重塑膨胀土三向膨胀率存在明显差异,在相同初始水的质量分数条件下,竖向与横向膨胀力之比R₀随着干密度的增大而增大;试样吸水膨胀后水的质量分数均匀,试验方法可行,仪器测试数据可信.     

变单向压力下重塑膨胀土膨胀试验研究

为了研究胀限与变单向压力和初始含水率、三向膨胀率与变单向压力和初始含水率的关系,用"膨胀土三向胀缩测试仪"对广西宁明灰白重塑膨胀土进行了三向等压(27 k Pa)的情况下变单向压力(27~164 k Pa)的膨胀增湿试验。对试验数据进行拟合、对比分析得出:胀限可与变单向压力的对数进行线性拟合,胀限由三向压力决定,与初始含水率无关;无论水平向压力还是竖直向压力,均会抑制该向的膨胀变形,该向膨胀可与该向压力的对数进行一次线性拟合;三向中任一向加压都会同时促进另外两向膨胀变形,该向压力越大,对另外两向膨胀变形的促进作用越大;相同压力条件下,三向膨胀率均与初始含水率呈一次线性负相关;当竖直向压力为水平向压力的2倍时,各向膨胀率与初始含水率关系曲线基本重合。     

淠史杭灌区膨胀土单向浸水膨胀规律试验研究

文章通过对膨胀土在不同荷载下进行单向浸水试验,研究了单向浸水条件下膨胀土的变形规律。试验结果表明土样膨胀率与初始干密度、初始含水率、垂直压力大致呈线性关系。在其余条件相同下,随着干密度的增加,膨胀率增大;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。加石灰后,灰土膨胀变形规律和重塑土基本相同,但是膨胀率与重塑土相比明显减小,可见石灰对膨胀土的膨胀抑制作用很明显,因此探讨膨胀土(灰土)的膨胀变形规律对地基处理、设计等有着实际的指导意义。