浅表土人工冻土冻胀特性的研究

利用自制冻胀试验装置,对淤泥质黏土、淤泥质粉质黏土、粉砂在不同冷端温度、含水率及 荷载作用下的冻胀规律进行试验研究。结果表明：在试验含水率及干密度范围内,土体冻胀率随冷 端温度下降线性降低,随土样含水率增加线性增大,随干密度增加而增大,随上部荷载增大呈指数 规律降低。同时对淤泥质黏土进行了正交冻胀试验,表明各因素对土体冻胀率的影响程度的由大到 小顺序为：含水率、冷端温度、干密度、上部荷载。最后给出了不同因素对黏性土冻胀的预测模型 。     

影响级配碎石填料冻胀特性的多因素渐进回归分析

为研究含水率、干密度、细粒含量、冷端温度耦合作用下级配碎石填料冻胀特性,在封闭系统下进行单向冻结正交试验;采用多元渐进回归分析法,综合考虑单因素及交互作用影响,借助剔除-递补-回归循环机制遴选出显著影响因素,建立冻胀率回归方程,在因素水平范围内,利用所建立的回归方程确定级配碎石填料最大冻胀率相应因素组合。研究结果表明:对冻胀率的影响从大到小依次为含水率、干密度、细粒含量、冷端温度;其中,含水率、细粒含量与冻胀率呈正相关性,而干密度对冻胀率的影响取决于细粒含量和冷端温度,冷端温度影响则取决于干密度,交互作用显著;冻胀率预测值与验证试验结果吻合;控制级配碎石填料含水率4%,可满足冻胀率1%的冻胀防治要求。     

兰州地铁沿线粉质黏土的冻胀融沉特性

针对兰州地铁建设过程中沿线典型土质之一——粉质黏土,考虑开放与密闭2种系统下的土体含水率、干密度、冷端温度及所受荷载等冻胀融沉影响因素,研究该土质在人工冻结条件下的冻胀融沉特性,分析在单因素条件下的冻胀率和融沉系数变化规律.试验结果表明:含水率对该土质冻胀率的变化具有较大的影响,且得出该土质含水率为24%时为对融沉系数的影响转折点;在封闭系统条件下,干密度对冻胀率和融沉系数的影响较小;随着干密度增大,融沉系数增长的幅度要大于冻胀率的增长率.在开放系统条件下冻胀率和融沉系数随着干密度的增大而减小;无论在开放还是封闭条件下,随着冷端温度升高,该土质的冻胀率都呈增长趋势;荷载小于150kPa时对该土体的冻胀率有较为显著的影响.     

饱和粉土变形特性三轴试验

对取自南京市某拟建高速公路路基的粉土,在室内按不同的干密度和含水率进行了试样重塑。按不同干密度和不同初始制样含水率进行饱和三轴固结排水剪切试验,测得不同围压条件下的固结排水剪应力-应变曲线以及有效应力比曲线形态等工程特性。分析了粉土干密度、初始制样含水率和围压对饱和粉土强度的影响。试验结果表明:粉土的强度随干密度的增加而变大,随围压增大而增加;初始制样含水率对粉土的强度有不同程度的影响;粉土的应力应变表现为弱应变软化型。     

淮南弱膨胀土冻胀融沉特性

采用自行研制的冻胀融沉试验系统,对淮南弱膨胀土进行不同含水率、冷端温度等条件下的室内冻胀和融沉试验。结果表明:土体冻胀率随含水率、冷端温度和干密度的升高而增大;而随着含盐率的增加,冻胀率呈现减小的趋势,冻胀率与时间关系的可用指数函数y=a(1-e~(-bt))描述。通过温度和水分变化规律可知,距离冷端越远,温度下降速率越慢,达到稳定状态的时间越长。土体冻结深度随温度降低而增加,且与温度场发展规律一致。由于冻结过程中的水分迁移,使冻结区的含水率普遍大于初始含水率,而未冻区含水率则小于初始含水率,在冻结缘附近含水率达到最大,水分在此处集聚形成分凝冰夹层。另外,融沉试验的结果说明了土体融沉量会随含水率升高和温度降低而增大,由各级荷载下的融沉量确定融沉系数和体积压缩系数,为冻土沉降计算提供参数。     

冻融过程中重塑土水盐迁移试验研究

为探究盐渍土地基冻融过程中的水盐迁移规律,以内蒙古东部典型盐渍土为研究对象,通过改变土样冷端温度,初始含水率,干密度和含盐量等因素,进行室内重塑土单向冻结,双向融化试验。结果表明：试样温度的改变存在滞后性,离冷端越近,温度变化越敏感;在冻结过程中,土样初始含水率、干密度或者含盐量的增大,将造成冻结锋面的移动速度减小。试件水分迁移量随着初始含水率的增大而增大;当初始含水率较低时,冷端温度的变化对水分迁移影响较小,只有当初始含水率足够大时,迁移量才随着冷端温度的降低而增大;土溶液冻结和电导率突变存在关联性;含盐量的增加,会抑制水分迁移。试件整体盐分迁移量随着冷端温度的降低而增大;只有当冷端温度足够低时,盐分迁移量才会随着初始含水率的增大而增大;增大干密度会减少盐分迁移;含盐量的增多,使盐分往试件暖端方向汇聚。     

冻融过程中重塑土水盐迁移的试验研究

为探究盐渍土地基冻融过程中的水盐迁移规律,以内蒙古东部典型盐渍土为研究对象,通过改变土样冷端温度,初始含水率,干密度和含盐量等因素,进行室内重塑土单向冻结、双向融化试验。结果表明:试样温度的改变存在滞后性;离冷端越近,温度变化越敏感;在冻结过程中,土样初始含水率、干密度或者含盐量的增大,将造成冻结锋面的移动速度减小。试件水分迁移量随着初始含水率的增大而增大;当初始含水率较低时,冷端温度的变化对水分迁移影响较小;只有当初始含水率足够大时,迁移量才随着冷端温度的降低而增大;土溶液冻结和电导率突变存在关联性;含盐量的增加,会抑制水分迁移。试件整体盐分迁移量随着冷端温度的降低而增大;只有当冷端温度足够低时,盐分迁移量才会随着初始含水率的增大而增大;增大干密度会减少盐分迁移;含盐量的增多,使盐分往试件暖端方向汇聚。     

压实土孔隙结构特性演化的定量分析

人工压实土被广泛用于土石坝、路基与垃圾填埋场等重要土工构筑物,其工程力学特性的控制与评诂是土工构筑物长期稳定性的关键.压实土工程力学特性控制的主要内因在于制备形成的孔隙结构,而压实土的孔隙结构主要受土体的初始状态影响.开展了粉土与黏土压实孔隙结构影响因素的研究,同时利用低场核磁共振技术对孔隙结构演化进行定量测定.结果 表明:初始含水率、干密度对压实土的孔隙大小及分布有重要影响,且这种影响对粉土与黏土并不相同.压实土的优势孔径随初始含水率的增大先增加后减小,同时干密度增大抑制了初始含水率对压实土孔隙结构的影响.研究识别了压实细粒土孔隙结构演化定量表征的关键参数.     

粉土在直剪试验中的强度特性研究

通过在不同初始含水率、不同干密度、不同垂直压力条件下的直剪试验.研究重塑粉土强度指标随这些外部因素的变化规律,研究表明,垂直压力、干密度的增大时提高重塑粉土峰值强度作用明显,随初始含水率增加,重塑粉土土体峰值强度的剪切位移增加,而峰值强度、黏聚力、内摩擦角都有先增大后减小的趋势.     

地铁软土层冻融特性试验分析及模糊随机预测

针对南通地铁软土层三类土样进行冻胀和融沉试验,发现冻胀力、冻胀率和融沉系数随着冻结温度降低而增大;在相同的温度条件下,黏土冻融特性最显著,粉质黏土中等,而粉土最弱.受土性、温度、含水率和干密度等因素的综合影响,三类土样的冻融变化规律表现出明显的不确定性.利用两类不同的权值对小波神经网络的激励和输出函数进行修正,利用梯度下降的方法对伸缩和平移参数进行优化.在此基础上,以土性、温度、含水率和干密度为输入量,冻胀率和融沉系数为输出量建立模糊随机小波网络冻融特性预测模型.工程算例表明,模型冻胀和融沉的预测值与具体工程实测值基本吻合,可作为南通地铁及周边地区地下冻结法施工冻融特性预测的有效工具.     

人工冻土融沉特性试验研究

为促进人工冻结技术在城市地下工程中的推广应用,利用自制的冻胀融沉试验装置,对南京地区典型土质进行了融沉特性室内试验.结果表明:并非所有含水土体都产生融沉.只有当土体含水率超过起始融沉含水率后才会融沉.土体融沉系数随含水率增大而增大.且淤泥质黏土、粉质黏土融沉系数随含水率增大而分段线性增大.对于非饱和土,融沉系数与干密度变化规律中存在一个临界干密度,临界千密度对应土体最小的融沉系敷.开敞型冻融时,融沉系数随温度升高而增大,封闭型冻融时,融沉系数随温度升高而减小.粉砂相对于淤泥质黏土和粉质黏土属于非冻胀融沉敏感土.     

长春地区粉质黏土融沉性质及影响因素试验研究

粉质黏土是一种对温度极其敏感的土,在季节性冻土区通常会产生较大的融沉变形,给道路、铁路等建构筑物造成严重破坏。长春地区土层以粉质黏土最为普遍,由于纬度、海拔、气候等原因,这里的粉质黏土融沉性与其它地区的有所不同,其影响因素的影响程度也有所不同。本文以长春地区粉质黏土为研究对象,通过对原状土样进行融沉压缩试验、冻胀试验和导热系数试验,分析了融沉系数与各因素之间的关系,提出了融沉系数经验公式,并采用灰色关联理论分析了各影响因素对融沉系数的影响程度。结果表明：①融沉系数随含水率、超塑含水率增大而增大,随干密度、烧失量增大而减小,其中可塑性影响最大;②融沉性与冻胀性呈显著正相关,冻胀率和冻胀压力越大,融沉系数越大;③粉质黏土融沉系数随深度的增大而增大,最大值出现在9～12m区间内;④长春地区粉质黏土的最优干密度为1.625g/cm_³;⑤根据灰色关联分析结果,长春地区粉质黏土各影响因素对融沉性的影响顺序由大到小依次为塑性指数、干密度、含水率、超塑含水率、导热系数、冻胀率和冻胀压力。在实际工程中可采取控制最优干密度或调整级配的方法来提高地基土或回填土的密实性,研究结果可为长春地区进行公路、铁路、地铁深基坑、建筑基础施工等提供科学依据与理论参考。     

黏质粉土冻胀过程中水分重分布和密度变化规律

为了探究黏质粉土冻胀过程中水分重分布和密度变化规律,通过4个不同顶板温度条件下黏质粉土的单向冻结试验,采用切层法和计算机断层扫描(CT)对试样冻结前后的分层含水率数据和分层密度数据进行了分析。结果表明:试样冻胀是由水分迁移和初始土样中的水分重分布后在已冻区和冻结缘区域发生相变后体积膨胀所控制的;试样冻胀后已冻区密度减小,未冻区密度增大,与含水率的变化规律相反。整体试样的宏观冻胀包含了已冻区的冻胀作用和未冻区的固结作用。     

生石灰改性膨胀土最佳施工含水率

以益娄高速膨胀土路基改性处理为例,基于生石灰与熟石灰改性膨胀土的室内试验,进行试验结果的对比,探讨了生、熟石灰改性膨胀土的击实试验和无侧限抗压强度试验确定最佳含水率的方法。研究表明:对比生石灰和熟石灰在击实试验中对干密度的影响可知,最佳含水率下生石灰改性膨胀土的干密度值较大;当掺灰量相同时,无侧限抗压强度随初试含水率的增加先增大后减小,初始含水率大于最佳含水率3%时无侧限抗压强度值最大;对比生石灰和熟石灰对膨胀土无侧限抗压强度的影响可知,生石灰改性膨胀土无侧限抗压强度峰值较大。     

含水率对生活垃圾炉渣强度特性的影响

生活垃圾炉渣可以作为新型路基材料使用,为研究含水率对其强度特性的影响,首先对其材料特性进行分析,其次对含水率10%~20%范围内的垃圾炉渣进行超声波波速试验、饱和三轴固结排水剪切试验及无侧限抗压强度试验.结果表明:垃圾炉渣的主要成分为SiO_2,最佳含水率约为15.5%,最大干密度约为1.52g·cm~(-3),属于级配良好砾类土;含水率对垃圾炉渣的强度具有影响,含水率10%~20%范围内的垃圾炉渣的超声波波速、最大主应力差及单轴抗压强度随初始制样含水率的增加表现为先增加后减小的趋势,含水率约15%时达到峰值;基于弹性理论,得到了不同含水率时炉渣的泊松比、粘聚力及单轴抗压强度的关系,可为深入分析炉渣的强度特性提供理论依据.     

公路路基粉土工程特性试验研究

为研究公路路基粉土的工程力学特性,评价粉土路基的稳定性,通过室内击实试验、渗透试验、三轴试验和微观结构分析,分析粉土作为公路路基填料的工程力学性质,对比分析不同击实功作用下粉土的干密度特性,探讨压实度和孔隙比之间的变化规律以及不间级配粉土的压实性能,研究不同压实度粉土的渗透特性及其力学效应,阐述不同击实度的粉_十微观结构排列形式.研究结果表明:在公路路基填土压实过程中,对于粉土,可采用现行重型击实标准,但压实标准偏低;路基填土的渗透系数随着压实度的增大而呈非线性减小;随着压实度增加,粉土填充孔隙的效果较差.     

路基初始含水率对多年冻土路基水热特征及冻胀变形的影响研究

多年冻土路基水热特征与冻胀变形变化规律的研究对于寒区道路冻害成因分析、道路工程设计及冻害治理等方面具有重要意义。本文以青藏公路某典型冻害地段为研究对象,应用含相变冻土路基的水热耦合与冻胀变形理论模型,对周期边界条件下路基初始含水率对多年冻土路基水热特征及冻胀变形的影响规律进行了计算分析。结果表明：在季节性气候变化的条件下,随着路基初始含水量的增加,路基和坡脚位置的多年冻土上界面逐渐上升,路基边界处的冰含量逐渐增加。当路基初始含水率由12%增加到36%时,4月份的路基中心和路肩处冻胀变形量依次增加了17.4mm和20.6mm。此外,路基内初始含水率的变化对路基各边界表面位置冻胀变形的影响程度由大到小依次为路基路肩、路基中心、路基坡脚和天然地表。     

木质素改良粉土基本工程特性试验研究

将工业副产品木质素应用于粉土改良.通过界限含水率、颗分、击实、无侧限抗压强度和电阻率等室内试验,对素土及掺木质素改良土的基本物理力学性质、p H值和电学特性等进行对比研究,明确改良土的基本工程特性变化规律和改良效果,并采用扫描电子显微镜(SEM)对土体微观结构变化进行对比分析,阐述了木质素与土体的相互作用机理.试验结果表明:木质素可有效改善粉土的颗粒级配,降低土体的塑性指数;改良后粉土的最大干密度增加,最佳含水率减小,同时干密度对含水率变化的敏感性增强;改良土的无侧限抗压强度优于素土,p H值低于10,龄期和含水率对强度影响显著,对p H值无明显影响;胶结物质填充孔隙并联结土颗粒,改良土微观结构更为稳定.这说明木质素可有效改善粉土的基本工程特性.     

合肥工业大学南校区膨胀土单向浸水膨胀规律的试验研究

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、初始含水率有明显的线性关系,与垂直压力呈半对数线性关系.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.该文研究膨胀土的膨胀变形规律对地基处理、设计等工程有着实际的指导意义.     

压实度及水分对青藏高原季冻区砂砾土冻胀特性的影响

 针对青藏高原季冻区某机场道基主要材料砂砾土,通过实验系统地研究了压实度、初始含水率及补水状况对砂砾土冻胀特性的影响规律。结果表明,在封闭条件下,若初始含水率不变,则砂砾土冻胀率随压实度的增加呈先增大后减小的趋势,在压实度为95%左右时达到最大值,若压实度不变,则冻胀率随初始含水率的增加呈线性增大;压实度和初始含水率均与冻胀率之间存在高度相关的函数关系,这些关系式在某些情况下可用于相关指标的相互预测。在开放条件下,砂砾土的冻胀率较封闭条件下显著增大,通常达3~4倍以上。为有效防治砂砾土冻胀,应严格控制压实度和初始含水率,同时采用降低地下水位、设置隔水垫层等措施阻止外界水源补充。