石灰处治膨胀土填筑路基现场试验研究

以隆林—百色高速公路膨胀土为研究对象,开展了石灰处治膨胀土填筑路基试验路段原位现场试验研究,以探究处治土土体内土压力、温度及含水率的变化规律,确定温度、湿度和荷载作用下大气的影响深度。通过实验研究得知,土体内竖向应力随填土高度的增加呈线性增长;温度的影响深度约为2 m,土体表面0.5 m深度范围内温度变化幅度较大,且土体内存在温度滞后效应,随着深度越大,滞后效应越明显;处治后土体内含水率变化较小,说明了石灰处治膨胀土路基试验路段具有良好的保水性。     

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.     

环境因素对膨胀土边坡温度场影响的模型试验

为研究环境因素对土体温度场的影响,通过制作膨胀土边坡模型,利用环境发生器模拟温度、湿度和降雨等环境,观测在这些环境因素作用下土体内部温度场的分布与变化规律,试验结果表明:温度、相对湿度和降雨等环境因素对边坡土体内温度场的影响深度为0.8m;边坡不同部位的温度变化与分布也不同,其中坡面处的变化幅度最大;土体温度随环境温度...     

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。     

新开挖膨胀土边坡大气影响深度的现场试验

为了获得大气对膨胀土边坡的动态影响过程,在南宁对新开挖膨胀土边坡进行了现场监测,从湿、热两方面对大气影响深度进行了分析。结果表明,含水量变化下的大气影响深度随季节性干湿循环而变大,但其变化滞后于温度;温度变化下的大气影响深度基本稳定,但"季节性影响深度"远大于"日影响深度";采取植被防护后,植被的蒸发、蒸腾作用,可减小温度、湿度的变动幅度,降低影响深度。可见,新开挖的膨胀土边坡需采取即时防护,植被护坡可有效降低大气对边坡土体的风化作用。     

膨胀土附加应力场对深基坑土压力的影响

采用由假定温度应力场模拟含水率变化引起的膨胀土附加应力场,给出相对热膨胀系数β的求解方法和不同含水率对应的温度变化。以合肥地铁某膨胀土深基坑为例,考虑最大月降雨量降雨和基坑周边土体含水率变化至饱和状态2种情况,研究围护结构在平移模式(T)和绕墙底转动模式(RB)下的土压力分布规律,提出考虑膨胀土附加应力场的土压力修正计算方法。当围护结构位移小于0.3%H时(H为基坑深度),降雨对土压力有影响,最大增量在地表处,为0.44P_e,影响深度约为4 m且线性递减。土体整体饱和时,土压力的增量是定值,为0.57Pe。     

冻结过程路基土体水分迁移特征分析

以沈哈高速铁路沿线的粘质黄土为研究对象,进行了冻结过程中封闭系统下土体水分迁移试验,试验结果表明:试样中温度的变化是先快后慢,最终试样内部温度随深度的变化呈现出一个稳定的温度梯度分布;温度势对水分迁移的影响甚微,温度梯度是导致含水量梯度产生的一个重要诱导因素,当温度的变化致使土体发生冻结时,冻结区的液态水含量急剧减小,从而引起其基质势能的急剧降低,促使土中未冻水沿着温度降低的方向迁移.基于上述试验,通过建立二维温度场与水分场耦合效应模型,应用有限元数值方法对室内封闭系统下模型试件的温度场、水分场进行了数值模拟,计算值与实测值基本吻合,验证了水热耦合数值计算模型的正确性.该模型可用于模拟季节性冰冻地区路基土体中水分迁移的变化规律,为冻胀防治提供依据.     

不同类型降雨条件下含裂隙土质边坡渗流特性分析

裂隙破坏了土体完整性,使得土体的渗流特性差异较大.为研究含裂隙土体在不同类型降雨条件下的渗流特性,利用Geo-slope软件中的Seep/w模块进行了模拟分析,就不同裂隙方位角α,不同的渗透系数比值μ以及不同裂隙深度h在不同类型降雨条件下的体积含水量与孔压变化规律进行了探讨,结果表明:不同裂隙深度土体内部含水量与孔压均存在一个最大影响深度,裂隙深度越大,影响深度越大;土体渗透比越大,土体表层含水量消散速度越快,但土体渗透比大于10后渗流要素差异较小;裂隙角度越小,土体内部含水量与孔压上升越快;不同类型降雨影响了含裂隙土体内部孔压与体积含水量的瞬时数值变化大小,对于孔压以及体积含水量的变化规律影响较小.研究成果为认识裂隙边坡在不同类型降雨条件下的渗流规律提供了相应的参考.     

膨胀土裂隙电导特性

为了解膨胀土裂隙发育时所对应的电导变化规律,在室内进行了4组模拟裂隙发育位置、长度、深度、数目变化下电导随之变化的试验,采用人工方法模拟裂隙的展开.试验结果表明:通过监测土体电导能够发现裂隙发育位置;裂隙间的电导值随裂隙的长度、深度、数目的增加而减小.     

大气作用下非饱和土路基湿度及影响因素分析

基于水、蒸汽的流动方程及热能的扩散方程建立路基模型,分析了大气作用下路基湿度变化规律,通过改变相关的气相参数及土壤特性参数,研究了不同气候环境影响下的非饱和土路基湿度变化规律.结果表明：大气对非饱和土路基湿度的影响显著,但其影响的深度范围有限;太阳辐射量对路基湿度的影响最大,相对湿度次之;此外,路基填土的渗透系数及土水特性对路基的湿度影响较大,路基填土的初始含水量越高,则蒸发强度越大,路基的失水程度越高;在长时间小雨的降雨模式下,雨水更容易侵入路基,从而改变路基湿度.