冻融循环作用对石灰改良黏土侧限回弹模量的影响

为研究石灰改良黏土经冻融循环作用后其回弹模量的变化规律,对不同石灰掺量最佳含水量下的土体进行了试验研究.试验结果表明:在掺灰剂量8％以下时,土体随掺灰剂量的增大其回弹模量逐渐增大,掺灰后的土体随着冻融循环的次数增加回弹模量逐渐减小;经历第一次冻融循环后的模量衰减幅度较大,经历6次冻融循环后其回弹模量值逐渐趋于稳定,各级掺量下的石灰土经冻融后模量衰减比例均小于素土;对于不同压实度下的土体,冻融循环下回弹模量衰减趋势大体相同,与未冻融土体相比,衰减值在30％左右.     

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。     

风化砂改良膨胀土机理及边坡稳定性分析

研究了风化砂改良膨胀土的作用机理,揭示了风化砂与膨胀土发生的物理化学反应,得到了风化砂掺量与膨胀土的胀缩特性及强度特性之间存在的关系.结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路施工项目,采用条分法对填土高度为10 m路堤的整体稳定性进行了分析.结果表明:现采用原状膨胀土填筑路堤安全系数较小,不能满足规范要求;而采用风化砂改良之后的膨胀土填筑的路堤边坡稳定系数比原状膨胀土均有显著提高,能够满足规范要求;路基的安全系数随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到20%,改良膨胀土填筑的路基安全系数达到最大值.     

水泥稳定三峡库区风化砂回弹模量试验及模型评估

以水泥稳定三峡库区风化砂的回弹模量值为研究对象,在风化砂中分别掺入3%、5%、7%、9%的水泥制作试样,然后各自养护7、14、21、28、35、56、70d,开展室内回弹模量试验。试验结果表明:掺水泥能显著提高风化砂的回弹模量值。在相同的养护龄期下,随着水泥掺量的增加,回弹模量值逐渐增大,增长的幅度先大后小,二者呈现良好的对数函数关系;在相同的水泥掺量下,随着养护龄期的增长,回弹模量值也逐渐呈线性增大,且在最初养护的28d内,回弹模量值的增长占整个测试期内的95%左右。通过回归分析,分别建立了水泥掺量与回弹模量值之间、养护龄期与回弹模量值之间的数学模型,再通过补充试验,进一步验证了所建数学模型的正确性及精确度。     

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。     

风化砂改良高液限红粘土强度特性试验研究

针对高液限红粘土易收缩、可压实及水稳定性差等不良性质,该文开展了风化细砂改良高液限红粘土研究。分别研究了不同比例风化细砂改良的高液限红粘土的抗剪强度、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度和回弹模量,得到了不同掺砂比例下高液限红粘土的黏聚力、内摩擦角、CBR值、无侧限抗压强度和回弹模量。研究结果表明,掺砂能够明显提高红粘土的CBR值、回弹模量和内摩擦角,但降低了改良土的抗剪强度、无侧限抗压强度和粘聚力;掺砂对红粘土内摩擦角的影响小于对粘聚力的影响;抗剪强度指标随着掺砂比例的改变呈现不同的变化趋势,掺砂比例从0%增加到10%时,抗剪强度指标的变化幅度较小,当掺砂比例从40%增加到50%时,抗剪强度指标变化幅度最大。掺砂后改良土无侧限抗压强度平均值和代表值均降低,且二者随掺砂比例的变化趋势一致,掺砂比例从0%增加到40%时,抗压强度急剧下降,掺砂比例大于40%时,抗压强度下降平缓。改良土的CBR值和回弹模量随掺砂比例的变化趋势一致,当掺砂比例从0%增加到10%时,改良土的CBR和回弹模量增加幅度较小;当掺砂比例从10%增加到30%,改良土的CBR和回弹模量急剧增加,增加幅度最大;当掺砂比例大于30%时,CBR和回弹模量的增加趋势趋于平缓。研究结果还表明,掺入风化砂可有效降低红粘土的液限、塑性指数及收缩特性,当风化砂掺量超过10%后,红粘土的胀缩总率小于0.7%,达到了路基填料的标准。综合考虑掺砂比例对强度指标的影响,认为掺砂比例为30%时效果最好。     

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．     

风化砂改良对膨胀土性能的影响

采用宜昌市广泛分布的风化砂对某一级公路改建项目的膨胀土进行改良。通过改良土室内胀缩性分析,表明采用风化砂改良膨胀土能显著抑制其胀缩特性; 通过室内CBR(加州承载比)试验,得出了掺入风化砂能显著提高原状膨胀土的CBR值,使之达到公路路用标准。探讨了不同的初始干密度、不同掺砂比例对膨胀土CBR值的影响。结果表明:初始干密度和掺砂比例对CBR值有很大的影响,在初始干密度一定时,CBR值随着掺砂比例的增加总体上有所增大; 在掺砂比例一定时,CBR值随着初始干密度的增加而增大。在相同掺砂比例下,CBR值与初始干密度呈幂函数关系。在相同干密度时,当CBR值与掺砂比例在初始干密度较小时,呈线性相关关系; 当初始干密度较大时,呈指数函数关系。     

干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构影响

利用室内承载板法分析干湿循环作用下压实红黏土回弹模量变化规律,以壳牌设计软件BISAR3.0为计算工具,计算了干湿循环下红黏土回弹模量对路面结构的力学特性影响。结果表明:压实红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第1次衰减很大,经过3~5次干湿循环作用后,回弹模量基本都在10~15 MPa。面层层底弯拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而减小,基层、底基层层底拉应力、应变随红黏土土基回弹模量的减小而增加。底基层层底弯拉应力、应变与红黏土土基回弹模量的关系可用对数来拟合。结构层厚度随红黏土土基回弹模量的减小而增大,经第1次干湿循环其结构层厚度增加19.32%,当回弹模量稳定后其厚度增加21.59%。     

湿度波动下黏质土路基回弹模量演化规律

历经多次干湿循环的路基土,其力学性能劣化现象非常突出,路基的路用性能也随之衰减.基于室内试验研究含水率周期性变化对路基回弹模量的影响规律.遵循现场测试含水率变化态势,利用"透水石渗水—静置—烘箱脱水—透水石渗水—静置—烘箱脱水……"一系列湿度循环来模拟现场路基土的含水率波动过程,同时测试其回弹模量.结果表明:黏质路基土回弹模量受含水率变化的影响非常明显,回弹模量随湿度循环次数的增大而减小;在相同的应力状态下,黏质路基土的平衡含水率越高,其回弹模量值对含水率的周期性变化越敏感,且回弹模量值趋于不稳定状态.     

风化砂改良膨胀土击实特性研究

结合宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程,通过筛分和室内重型击实试验研究天然级配和不同粒径风化砂对膨胀土击实指标的影响.结果表明,掺入风化砂之后,膨胀土的颗粒分布曲线发生变化,改善了膨胀土的含水特性和压实特性:随着掺砂比例的增大,掺砂土样的最佳含水率降低、最大干密度增大;掺入风化砂的粒径越大,掺砂土样的最大干密度越大、最佳含水量越低,越能够降低膨胀土的施工和控制难度.     

TG固化土经冻融作用的变形与力学特性研究

为使TG固化剂石灰土能更好的应用于东北等季冻区二级及二级以下公路的底基层,通过室内试验研究得到TG固化剂石灰土的合理配比,以代表强度与变形特性的典型试验为依据,对TG固化剂石灰土的变形与力学特性受冻融作用的影响规律进行详细探究。研究结果表明:力学特性方面,经历冻融循环作用以后,TG固化剂石灰土的无侧限抗压强度降低,随着冻融循环次数的增加最大损失率不超过50%;抗压回弹模量随含水率增加而减小,随压实度增大而增大,在经历冻融循环作用后抗压回弹模量降低。变形特性方面,经历冻融循环作用后干缩性能有提高,且压实度越小,干缩应变越大。冻融循环作用对TG固化剂石灰土的强度与变形特性有双重效应。     

石灰改良膨胀土无侧限抗压强度的试验研究

无侧限抗压强度是评价改良土性能的关键技术指标,本文以湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路沿线灰白色膨胀土为研究对象,通过对其进行不同掺灰比例、不同龄期下石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度试验,得出了掺灰比例、龄期与改良土无侧限抗压强度之间的关系。试验研究表明:在不同龄期下,改良土的无侧限抗压强度随掺灰比例的增大先增大后减小;在不同掺灰比例下,改良土的无侧限抗压强度随龄期的增长而增大,并且在短期内,石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度随龄期呈线性增长。     

冻融循环下粗粒土路基动回弹模量衰变规律研究

为明确冻融循环对粗粒土路基力学特性的影响,借助动三轴试验系统,研究了不同含水率、不同应力加载路径和不同冻融循环次数下粗粒土动回弹模量的变化规律,并在此基础上提出粗粒土动回弹模量调整系数及衰变规律的拟合公式.试验结果表明:动回弹模量随着含水率的增加呈现减小的趋势,含水量4％对应的动回弹模量最大,不同含水率之间对应的动回弹...     

土基模量随季节变化对沥青路面设计的影响

针对最不利季节土基强度值过低且不能真实反映不同季节土基强度变化的问题,引入等效回弹模量作为土基强度的设计值.根据东北地区粘性土、华北地区粘性土和西北地区黄土所测得土基回弹模量随季节的变化情况,得出不同地区的等效回弹模量值.通过对不同等级、不同轴载作用下沥青路面结构设计计算,分析了不同土基强度取值对路面结构层厚度的影响.结果表明:用等效回弹模量作为土基强度的设计值,土基设计强度提高了50%～60%,沥青路面结构层厚度平均减小10.4 cm.     

天然砂砾改良膨胀土力学指标试验及模型分析

以湖北省宜昌市机场路扩建工程沿线的膨胀土为研究对象,通过掺入天然砂砾对其进行物理改良,研究其对膨胀土CBR值、回弹模量、无侧限抗压强度和抗剪强度等力学强度指标的影响,并建立相对应的数学预估拟合模型,然后通过补充室内试验,验证了数学预估拟合模型的准确性及精确度.试验结果表明:膨胀土中掺入天然砂砾后,力学特性显著提高,且满足路基规范的规定值;掺入天然砂砾后,随着掺入量的增加,改良土体的最佳含水率逐渐减小,最大干密度逐渐增大,CBR值和回弹模量都得到有效提高,无侧限抗压强度呈先增大后减小的趋势,并在天然砂砾的掺量为20%时达到最大值,内摩擦角呈增大趋势,而黏聚力呈线性减小趋势;室内试验得到的力学指标数学预估拟合模型,通过补充室内试验验证后,证明其是比较准确且精确度较高的.     

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.     

黄泛区粉砂改良弱膨胀土渗透性实验研究

分别将10%、20%、30%、40%的粉砂掺入膨胀土中,并以干密度为变量,通过变水头渗透实验来研究掺砂量与干密度对粉砂改良膨胀土渗透性的影响,对实验结果进行指数拟合.结果表明：掺砂比和干密度对改良膨胀土的渗透系数具有显著影响.干密度不变时,改良土的渗透系数随着粉砂掺量的增加逐渐增大,两者变化关系呈指数形式;粉砂掺量不变时,改良土的渗透系数随着干密度的增加逐渐减小,两者变化关系呈负指数形式.通过控制干密度(现场压实度)、掺砂量,可显著提高粉砂改良膨胀土路基的渗透性.     

工业废料改良膨胀土基本物理性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂和电石渣作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对铁尾矿砂改良土及铁尾矿砂-电石渣复合改良土的基本物理性质指标进行了研究。试验研究结果表明,单掺铁尾矿砂改良膨胀土,随着掺砂率的增加,改良土的自由膨胀率显著降低,界限含水率和塑性指数均降低。同时掺入铁尾矿砂和电石渣复合改良膨胀土的改良效果要优于单掺铁尾矿砂的改良效果。当铁尾矿砂掺量一定时,随着掺渣率的增加,改良土的自由膨胀率基本上是呈线性递减;改良土的液限降低,塑限先增大后减小,在掺渣率为10%时达到最大,从而改良土的塑性指数先减小后增大;在掺渣率为10%时达到最小。当两种材料掺量一定时,随着养护龄期的增大改良效果更为显著。当掺渣率一定时,随着铁尾矿砂掺量的增加,改良土的自由膨胀率、界限含水率和塑性指数仍均是降低的,与之前单掺铁尾矿砂改良膨胀土得出的结果相一致。说明掺铁尾矿砂和电石渣均对膨胀土的物理性质有显著影响,因此为膨胀土改良提供了一种新方法。