不同初始条件下的南宁膨胀土胀缩应变试验研究

针对南宁中等膨胀土,进行了侧限无荷、有荷膨胀试验、收缩试验及干湿循环试验的一系列试验,分别建立了南宁膨胀土在无荷和轴向加压条件下侧限膨胀应变与初始含水率、干密度和竖向荷载之间的关系式,分析了膨胀率与过程吸水量的关系、线缩率与初始含水率关系。试验结果表明：在其他条件相同情况下,膨胀应变与初始含水率呈反比线性关系,与初始干密度呈正比线性关系,与竖向压力呈半对数反比关系;膨胀量与过程吸水量呈正比线性关系。最后建立了南宁膨胀土膨胀应变三元回归方程模型,为预测和估算膨胀土路基的膨胀潜势和差异隆起提供了依据。     

不同初始条件下的南宁膨胀土胀缩应变试验研究

针对南宁中等膨胀土,进行了侧限无荷、有荷膨胀试验、收缩试验及干湿循环试验的一系列试验,分别建立了南宁膨胀土在无荷和轴向加压条件下侧限膨胀应变与初始含水率、干密度和竖向荷载之间的关系式,分析了膨胀率与过程吸水量的关系、线缩率与初始含水率关系.试验结果表明 在其他条件相同情况下,膨胀应变与初始含水率呈反比线性关系,与初始干密度呈正比线性关系,与竖向压力呈半对数反比关系;膨胀量与过程吸水量呈正比线性关系.最后建立了南宁膨胀土膨胀应变三元回归方程模型,为预测和估算膨胀土路基的膨胀潜势和差异隆起提供了依据.     

基于工程应用的膨胀土本构模型

采用侧限有荷膨胀试验,研究了膨胀土有荷膨胀率和上部荷载、终了含水量以及过程含水量之间的关系,据此推导出了可以用来计算膨胀土路堤随含水量以及上部荷载变化而变形的本构模型。研究结果表明:在初始含水量一定的条件下,有荷膨胀率与上部荷载半对数呈线性关系,终了含水量与上部荷载半对数呈线性关系,有荷膨胀率与过程含水量呈线性关系;该模型是利用室内常规试验可以得到的,能反映研究地区岩土体主要性状的应用型本构模型。     

贵州六威高速击实膨胀土的膨胀变形特性

通过室内无荷载膨胀量试验和自动化采集系统,研究了不同初始含水率、不同初始干密度下六威高速击实膨胀土的膨胀变形特性。结果表明:无荷载膨胀量与初始含水率呈线性负相关关系,与初始干密度总体呈幂函数正相关关系。膨胀量的全时程变形可以分为等速直线膨胀阶段、减速非线性膨胀阶段与缓慢非线性膨胀阶段,膨胀量主要发生在减速非线性膨胀阶段。采用天然状态膨胀土进行下路堤填筑,其膨胀变形可控。     

吉图珲高铁深路堑膨胀土工程特性的试验研究

以新建吉图珲高速铁路GDK275+470~GDK276+432段深路堑工程为依托，对边坡膨胀土进行了物理特性、胀缩特性、强度特性、冻融特性等试验。研究结果表明:膨胀土具有高含水率、低密度的特征；膨胀土的膨胀率与含水率及上部垂直荷载呈负相关，与压实度呈正相关，压实越紧密，其膨胀率越高；在临界含水率以内时，膨胀土含水率与抗剪强度参数之间存在线性相关关系；土体黏聚力随着冻融循环次数的增加，降低至初始值的80%左右，但冻融循环次数对内摩擦角的影响较小。     

侧限条件下膨胀土膨胀变形试验研究

利用弹性力学的有关理论分析了侧限膨胀试验中土样的受力和变形特点,推导出了在无荷膨胀试验条件下,膨胀土膨胀系数的理论计算公式;针对南宁-友谊关公路宁明段灰黑色膨胀土填料进行了侧限有荷膨胀试验,利用有荷试验结果推导出了膨胀土在侧向约束、上部加压条件下膨胀应变与含水率、上部荷载之间的计算关系式。结果表明:上覆压力对膨胀变形起拟制作用,在其他条件不变的情况下,上覆压力越大,则膨胀变形量越小;膨胀土是对含水量变化特别敏感的土体,含水量增加是土体膨胀的直接原因,膨胀量与吸水量紧密相关,且与(w-w0)成正比关系;利用无荷试验确定了湿度膨胀系数的测定方法,并用试验结果对南友路膨胀土路堤的修筑提出了一些建议。     

初始干密度、含水率对无荷膨胀率影响试验

为了研究娄益高速路基膨胀土的初始干密度、含水率与无荷膨胀率之间的关系,进行了膨胀土的室内无荷膨胀率试验。结果表明:在初始含水率一定时,娄益高速路基膨胀土的无荷膨胀率会随干密度的增大而增大;在干密度一定时,无荷膨胀率随含水率的增大而减小。根据结果建立了娄益高速路基膨胀土的无荷膨胀模型和时间函数模型,并给出了针对娄益高速路基膨胀土的模型参数。     

南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分析

以南宁外环膨胀土为对象,开展含低应力条件的不同干密度、不同初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用重塑样、有荷干湿循环作用原状样的饱和慢剪以及重塑样饱和三轴固结排水试验,研究干密度、初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用等因素对其低应力条件下抗剪强度的影响。结果表明:各抗剪强度包线均呈非线性特征,可用广义幂函数很好地拟合;低应力、干密度及初始含水率对饱和慢剪强度的影响显著;试件初始含水率相同时,干密度越大,强度越大;干密度相同时,初始含水率越大,强度也越大;随干湿循环次数的增加,无荷条件下土样的抗剪强度衰减强于有荷条件。     

成都东部城区膨胀土微宏观物理力学特性研究

依托成都轨道交通17号线威灵车站深基坑工程，针对成都地区膨胀土地层地铁深基坑施工过程中常出现围护桩间土坍塌破坏问题，采用室内试验的方法，对基坑内膨胀土进行物理力学特性研究。结果表明：该地区膨胀土微观结构呈鳞片状排列，矿物成分主要含有蒙脱石和伊利石；宏观上无荷载膨胀率、膨胀力及抗剪强度均随土体含水率增加而降低，随着干湿循环次数增多，土体结构完整性逐渐被破坏，裂隙最终呈网格状分布。     

重塑膨胀土直剪试验中的应力-应变曲线特性

通过不同干密度、不同初始含水率在施加不同压力下的重塑膨胀土的直剪试验,研究了南(宁)-友(谊关)路膨胀的应力-应变特性以及强度指标的变化情况。研究表明:干密度的增加能大幅提高土体的峰值强度,但对残余强度影响不大,土体的粘聚力与干密度成良好的指数关系,内摩擦角受干密度影响较小;随初始含水率增加,膨胀土体峰值强度的剪切位移增加,而峰值强度、粘聚力、内摩擦角有先增大后减小的趋势;垂直压力的增大对提高重塑膨胀土峰值强度和残余强度都有一定帮助。     

陕南地区膨胀土的膨胀性试验研究

当含水量发生变化膨胀土产生膨胀变形时,在侧限状态下,膨胀土表现出很大的膨胀力。文中采用膨胀试验研究了陕南地区膨胀土的初始物理状态(即干密度、含水量和孔隙比)对膨胀力的影响。并建立了初始物理状态与膨胀力的线性关系,提出了陕南地区膨胀土膨胀力的计算式。     

湖南某高速公路膨胀土变形特征相关性试验研究

通过室内大量膨胀土试验，对湖南某高速公路3种膨胀土击实土样的变形特征相关性进行了研究。研究结果表明：对于同一种膨胀土，其膨胀力和膨胀量的大小主要取决于土的含水量和干密度；根据试验数据进行半对数线性回归分析，线性相关显著；同时对膨胀土的变形机理进行了探讨。研究结果为膨胀土路堤的设计及膨胀土地基处理提供了重要依据。     

初始状态对膨胀土变形规律的影响

针对不同初始含水量和初始干密度的中弱膨胀土和石灰改性膨胀土,对上覆压力作用下的变形规律进行了试验研究,得到了其膨胀变形随稠度状态的变化规律。结果表明,稠度状态可以较好地预测上覆压力与线膨胀率之间的关系;稠度状态对膨胀土的影响很大,对同一种膨胀土和其石灰改性土有所不同,随着灰剂量的增加和上覆压力的增大,稠度状态对改性土影响逐渐变小。因此,在膨胀土路基施工过程,应合理考虑上覆压力和稠度状态来分层控制路基的压实。路基下基层可以适当提高填筑的稠度状态,上基层采用相应较低的稠度状态填筑,以减少膨胀率及膨胀力对路基造成的破坏。     

南水北调工程粘土岩基本物理性质试验研究

粘土岩是南水北调中线工程总干渠潞王坟膨胀岩试验段具有代表性的膨胀岩之一。通过颗粒分析试验、击实试验、膨胀性试验和渗透试验来了解其基本物理性质,结果表明:①粘土岩的颗粒组成以粉粒、粘粒和胶粒为主,含有少量砂粒,级配一般;轻型击实、干土法制样时,粘土岩最优含水率为25.9%,最大干密度为1.56 g/cm3。②粘土岩的自由膨胀率为68%～70%,具有中等膨胀潜势;其无荷膨胀率、膨胀力均随干密度的增加而增加,但干密度达到1.60 g/cm3后,粘土岩的无荷膨胀率和膨胀力增幅均有不同程度的减缓。③粘土岩原状样和重塑样的渗透系数随着干密度的增大而减小。     

石屑改良膨胀土的剪切特性试验研究

为了研究石屑作为膨胀土物理改良材料的可行性，通过直剪试验研究了石屑掺量、初始干密度对石屑改良膨胀土的抗剪强度及其指标的影响。结果表明:石屑可显著改善膨胀土的抗剪切性能，但石屑掺量、初始干密度对膨胀土的抗剪强度参数和抗剪强度的影响各异。过大的石屑掺量会降低膨胀土的黏聚力，提高膨胀土的内摩擦角，但降低膨胀土的抗剪强度。提高初始干密度可提高膨胀土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度。在石屑改良膨胀土路基施工中，适宜的石屑掺量和较高的压实度，对提高石屑改良膨胀土路基施工质量有利。     

膨胀土路基压实和承载强度研究

依托广西崇左~上思二级公路建设项目,在室内试验和现场修建试验路段相结合进行大量数据采集的基础上,较深入地分析弱膨胀土路基填筑中压实度、压实功、含水量、CBR等的特点及其关系。同一种膨胀土,击实功越大,最大干密度越大,最佳含水量越小。不同种类的膨胀土,在相同击实功下,膨胀性越小CBR越大。同一种膨胀土,击实功越大,CBR越大,但最大CBR所对应的含水量都大致相等。项目所在地,干旱季节大部分弱膨胀土的天然含水量大致都在15%~18%之间,这正好与该地区弱膨胀土CBR达到最大值时的含水量相对应。而且,这个含水量区间虽比标准击实时的最佳含水量要大4%~7%,但只要不超出这个区间的上限,在现场路基施工时就可通过增加压实功很易使其达到压实度要求。     

膨胀土的二维膨胀各向异性试验研究

为给膨胀土地区结构物设计计算提供关键参数，研制了二维膨胀仪，选取广西百色中膨胀土和湖北枝江弱膨胀土，制备不同干密度状态的试样，分别开展了恒体积膨胀力、单向膨胀和二维膨胀试验，分析和表征了竖向和侧向膨胀的规律，并比较了两向膨胀的差异性；通过扫描电镜观察，分析了产生膨胀各向异性的原因。结果表明：恒体积条件下最终侧向与竖向膨胀力之比，以及单向膨胀条件下最终侧向与竖向膨胀率的比值，均会随压实度发生变化，干密度越大两向膨胀力(或膨胀率)的差异性越大；两向膨胀力随膨胀应变的变化均表现出前期快速衰减、后期缓慢衰减的趋势，可用幂函数表征，但拟合参数不同；在二维膨胀条件下，竖向膨胀会影响侧向膨胀，不同程度竖向膨胀后的侧向膨胀规律同样可用幂函数表征，拟合结果表明竖向膨胀会改变拟合参数导致曲线形态的改变，继而影响侧向膨胀力随侧向应变的衰减幅度。干密度增大致使黏土矿物片状颗粒整体更趋向于水平定向排列，这是造成膨胀各向异性的主要原因。膨胀过程中土颗粒的重分布会导致各向异性不断变化，故难以通过竖向膨胀力预测侧向膨胀力，在进行相关计算时建议实测侧向膨胀规律。