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。     

初始含水率对红粘土胀缩变形特性的影响试验研究

红黏土是一种特殊土,其作为路基填料时在季节性干湿循环条件下会发生变形破坏,从而导致一系列路基病害的产生。利用收缩仪和膨胀仪,对不同初始含水率下的重塑红黏土土进行了无荷条件下的干湿循环试验,研究了不同初始含水率下红黏土的反复胀缩变形特征。结果表明:初始含水率及干湿循环次数对红黏土的胀缩变形均有影响。随着干湿循环次数的增加,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率绝对值逐渐增大;相对膨胀率、相对收缩率均越来越小;相同的干湿循环次数下,初始含水率越大,红黏土绝对膨胀率、绝对收缩率越大,对于前3次干湿循环,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率越小,而对于3次干湿循环之后,初始含水率越大,相对膨胀率、相对收缩率却越大。红黏土在干湿循环中,发生了不完全可逆的胀缩变形。     

干湿循环路径对红粘土胀缩特性的影响

为研究红粘土在不同干湿循环路径下的胀缩变形特性,以贵州红粘土为研究对象,在先干后湿及先湿后干两种路径下运用常规膨胀仪对其进行了胀缩试验。试验结果表明,两种循环路径下,红粘土胀缩变形均不可完全恢复。第一次循环中,绝对膨胀率急剧增大,相对膨胀率则大幅减小,并随压实度增大而增大,先湿后干路径下试样胀缩率、绝对膨胀率和相对膨胀率均大于先干后湿路径,这种现象随循环次数发展逐渐减弱。     

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.     

消石灰改良膨胀土室内试验研究

膨胀土因其显著的胀缩特性不能直接用作路基填料,基于某铁路项目,将3%、5%、7%的消石灰掺入膨胀土中进行改良,研究了不同掺量的改良膨胀土不同龄期的自由膨胀率、胀缩变形以及抗剪强度参数随干湿循环次数的变化规律.结果表明:3%以上掺量的消石灰即可有效地抑制膨胀土的自由膨胀率;5%以上掺量则可有效抑制干湿循环过程中膨胀土裂隙的发展,大幅减少每次干湿循环的胀缩变形,保证抗剪强度不被削弱.     

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。     

黑棉土路基病害特征及成因机制分析

为分析黑棉土路基的主要病害及成因,测试了路基开裂位置基底黑棉土的含水率和路基弯沉,计算了地基胀缩变形量,研究了路堤高度、黑棉土埋深和换填深度对地基变形量的影响.结果表明:深宽裂缝是黑棉土路基的主要病害形式.路堤自重对黑棉土胀缩变形的抑制作用不明显,地基变形主要发生在黑棉土大气影响深度范围内.地基换填材料渗透性大,不能阻止雨水入渗到基底黑棉土中,黑棉土地基发生了显著的胀缩变形.黑棉土换填深度接近大气影响深度时,地基变形量方可满足规范要求.排水顺畅路段雨季后路基弯沉小于设计值,反之,路基强度不能满足设计要求.地基换填深度不足、换填材料渗透性大与路基防排水设计缺陷是诱发黑棉土路基开裂的主要原因.     

干湿循环下混凝土湿度与变形的测量

为考察干湿循环环境下混凝土内部湿度和变形的关系,该文采用自然干燥和液态水湿润的方法,模拟了混凝土的干湿循环环境,试验测定了3个强度等级的混凝土试件在干湿循环下自由变形和内部相对湿度随干湿龄期的变化。试验结果表明:混凝土在干湿循环下表现出干缩湿胀的特性;混凝土水灰比越小,干湿循环下其自由变形和内部相对湿度的变化幅度越小;混凝土干燥阶段内部湿度和变形的变化速率明显低于湿润阶段;混凝土强度等级越高,自干燥作用越明显,相应的变形越大;随着龄期的增长,密封条件下混凝土的变形逐渐超越干湿循环下混凝土变形,并且混凝土强度等级越高,该现象越明显。     

温度对红粘土胀缩特性研究

温度对红粘土收缩、膨胀影响很大。在105℃和25℃条件下,通过大量室内试验,研究了温度对红粘土含水率、收缩和膨胀胀变形规律。结果表明,。含水率随时间关系可用多项式函数来拟合。温度越高收缩、膨胀越快。线缩率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而增大。红粘土线缩率随时间关系可用多项式函数来拟合。膨胀率随时间关系可用对数函数来拟合。     

膨胀土的循环胀缩特性试验研究

膨胀土分布的大多数地区气候都存在明显的干湿循环特征.这种气候的干湿循环会引起膨胀土含水量的变化,导致膨胀土发生胀缩循环效应.文章主要研究了合肥膨胀土的胀缩循环特性,试验结果表明,土样经过一个膨胀-干缩循环后再回到初始含水量点,土样的高度有所增加,不再是未膨胀前的高度,即膨胀与收缩并非是可逆的;膨胀土经过循环胀缩作用后,土体的胀缩性减弱,其抗吸水与抗失水的能力也随之下降;土的微结构变化主要集中在前几级循环胀缩过程中.     

干湿循环下红粘土动力特性试验研究

对贵阳红粘土进行了一系列动三轴试验,分析了干湿循环下红粘土动力特性试验参数变化规律、土体动强度衰减机理和动本构关系模型。结果表明,红粘土在干湿循环和周期振动荷载作用下的动应力—动应变关系具有明显的非线性关系,表现为强硬化型。同一动应变下,先湿后干比先干后湿的动弹性模量、动剪切模量要大,动阻尼比要小。常温(25℃)下干湿循环的动弹性模量、动剪切模量比高温(105℃)下干湿循环要大,动阻尼比要小。动弹性模量、动剪切模量随循环次数增加而降低,动阻尼比随循环次数的增加逐渐增大,且第1、2次循环降低幅度比较大;第3、4、5次降低幅度比较小。试验红粘土土体的最大动阻尼比在10%～20%之间。干湿循环下红粘土动应力与动应变关系可以用双曲线来拟合。     

干湿交替过程中原状黄土的胀缩变形特性及裂隙形态演化规律

为定量分析原状黄土的胀缩变形特性及裂隙形态演化规律,从黏黄土、黄土和砂黄土区域选择西安、延安和米脂黄土进行颗粒分析、电镜扫描(SEM)与干湿交替试验,量测干湿过程中试样的轴向、径向变形,利用PCAS软件对裂隙照片进行矢量化处理并提取各项裂隙形态学参数.结果表明:干湿交替过程中三地黄土试样的体胀程度逐渐增大,胀缩变形均以...     

水土作用模式对残积红粘土力学性质的影响分析

研究了残积红粘土特殊的物理化学性质及结构特征,通过试验分析了在含水量变化模式、水化学作用模式、干湿交替作用模式和渗流作用模式下红粘土力学性质的变异性,得出以下结论:①含水量的变化对红粘土的粘聚力(c)和内摩擦角(φ)值都有影响,且对c值的影响远大于对φ值的影响;②红粘土的力学性质随着周围环境的变化而发生变异,其c、φ值和pH值呈良好线性关系,酸性水溶液使红粘土强度提高,碱性水溶液使红粘土的强度降低;③在干湿交替作用下,红粘土的结构性得到一定程度的破坏,主要受围压及侧向应力的影响;④渗流作用可以影响土体强度,红粘土在干湿交替作用后出现了裂缝,裂缝的发育增强了渗流作用对土体强度的影响程度。     

干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基动力响应影响的模型试验

在室内设计和建立模拟路基干湿循环、开展路基动力加载与动力响应测试的水泥改良泥质板岩土路基动力试验系统,该试验系统主要包括足尺比例的路基模型、反力架、电液伺服协调加载系统、路基动力响应测量系统和用于控制路基干湿循环的水池等,利用该试验系统开展干湿循环条件下的路基动力响应测试。首先对路基进行干湿循环处理,然后采用正弦波形式的循环动力对已经经历干湿循环(干湿循环总次数为15)的路基模型进行加载,同时对路基横断面上各测点的竖向动应力、竖向动应变和竖向累积变形等动力响应物理量进行数据采集,根据试验结果分析干湿循环次数和测得的动力响应物理量之间的关系。研究结果表明:干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基的动力响应有一定影响;在加载动力一定的条件下,随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力逐渐减小且减小到一定程度后趋于稳定,而竖向最大动应变和竖向累积变形均逐渐增加且增加到一定程度后也趋于稳定;随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力和竖向最大动应变沿路基深度方向的衰减均逐渐增大且增大到一定程度后趋于稳定。     

钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

膨胀土是一种具有多裂隙性、超固结性和反复胀缩性的非饱和土.在干湿气候交替变化的环境中会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生,通过化学改良法改善水土间相互作用,可达到改良膨胀土工程特性的目的.利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力学特性变化规律及其改良机理.将纯膨胀土(Es)、水...     

高铁弱胀缩性隧道底鼓病害及仰拱结构分析

高速铁路隧道穿越红粘土等弱膨胀地层,隧道仰拱底鼓病害是常见问题之一。为探索弱胀缩性土隧道仰拱底鼓病害形成原因及合理仰拱结构形式,以某弱胀缩性地层高铁隧道为依托工程,通过数值模拟正交试验,确定了弱胀缩性土隧道仰拱底鼓病害的敏感性因素;将仰拱结构单元简化为三铰拱模型,将其所受胀缩力简化为沿隧道结构的均布荷载,考虑膨胀力作用,建立仰拱-围岩的受力模型,确定胀缩性黏土地层中隧道仰拱的最优拱轴线线型;在此基础上,通过改变仰拱结构的矢跨比来对仰拱结构进行优化,得到了穿越红粘土等弱膨胀地层高铁隧道仰拱最优矢跨比。研究结果表明:隧道仰拱结构变形最受围岩等级及胀缩性控制,其次为衬砌厚度,最后为仰拱曲率半径、混凝土强度、隧道洞径;增大仰拱厚度可有效控制仰拱底鼓变形,但对隧道拱顶沉降的抑制效果欠佳;胀缩性黏土地层中隧道仰拱的最优拱轴线应为圆弧线;在合理拱轴线的条件下,仰拱结构所受最大轴力与其矢跨比呈反比,且矢跨比越大,仰拱与过渡圆弧接茬处所受轴力越大,对拱脚产生的影响越显著。研究成果为特殊土地层高铁隧道底鼓病害的致灾机理及控制技术提供参考。     

干湿循环作用下膨胀土开裂和收缩特性试验研究

膨胀土的变形特性包括裂隙性和胀缩性,其中开裂和收缩特性对于膨胀土边坡变形研究具有重要的作用。取陕西汉中十天高速公路边坡膨胀土进行室内干湿循环试验,研究不同干湿循环次数下脱湿过程中膨胀土的开裂、收缩特性,观察脱湿完全后裂隙的扩展特性,探讨收缩的方向性随干湿循环次数和初始含水率的变化规律。结果表明:前2次干湿循环脱湿过程中,裂隙与收缩开展剧烈;脱湿过程中裂隙面积率先增大后减小,第1次干湿循环的裂隙面积率峰值最小,且出现时间较早;脱湿过程中收缩面积率先增大,后趋于平缓,随着干湿循环次数的增加,收缩面积率逐渐增大直至第三次干湿循环趋于稳定,前2次干湿循环其差值最大;随着干湿循环次数的增加,试样的变形量逐渐增大,收缩比开裂更早趋于稳定;裂隙的宽度和长度近似正态分布,裂隙面积概率随着裂隙面积增加逐渐减小;膨胀土的收缩具有明显的各向异性性质,初始含水率越高,各向异性表现越明显。     

成都粘土的胀缩特性

用蒸馏水对成都粘土原状试样两个方向(垂直水平面和平行水平面)的膨胀率、膨胀力及收缩率进行了测试,用重塑样进行了膨胀率及自由膨胀率的测试。根据对9组试样的试验结果讨论了成都粘土的胀缩性等级,粒间联结对胀缩性的影响,胀缩性的各向异性,以及影响成都粘土胀缩性的主要因素。     

贵州高液限红粘土的分布特征及工程应用

贵州红粘土分布范围广,具有高液限的特点,在工程建设中经常遇到。针对高液限红粘土在贵州不同地区的分布特征及其对工程应用的影响,通过野外调查和采样、室内实验、现场观测等手段,采用数学统计方法,对高液限红粘土的分布特征进行阐述,并分析高液限产生差异的原因,同时依据工程实例探讨高液限红粘土作为路基填筑材料的可能性。根据134个红粘土样品液限统计结果表明,位于中部的贵阳液限值最高,位于西部的水城液限值最低,且从西部到东部有逐渐增大的趋势;通过工程实例可知,高液限红粘土压实度和CBR值都能充分满足路基填筑材料要求,同时填筑路基边坡的稳定性也能得到保证,可供高液限红粘土地区的工程建设参考。     

干湿循环对滑坡区黄土收缩性的影响规律

针对天山北麓山区黄土滑坡灾害,研究该区黄土湿陷干燥过程中的收缩特性和规律。通过对3种不同初始含水率土样的9次干湿循环下的收缩试验,获得收缩率和含水率随循环时间的关系曲线。通过对不同循环次数下土体收缩曲线的相似趋势进行拟合,获得该区不同循环条件下的黄土收缩曲线方程,得到一定含水率下线缩率与循环次数呈指数关系,随着干湿循环次数的增加最终线缩率变小;土体的线缩主要发生在直线收缩阶段,对这个阶段进行拟合得到表征干湿循环次数与收缩系数关系的线性回归方程,收缩系数随循环次数的增加而减小,且呈较好的指数关系;黄土的脱湿变形分为裂纹变形和收缩变形,利用PCAS软件分析干湿循环下土样表面裂隙规律,前三次循环试样边缘出现裂隙,到五次循环时,裂纹和收缩变形明显,第7次循环结束后,收缩变形进入稳定状态。