粤西北地区花岗岩残积土的抗剪强度特性

为了研究粤西北地区花岗岩残积土的抗剪强度特性,对74组花岗岩残积土的原状土及用作比较的重塑土进行了室内物理指标试验和室内直剪试验。结果表明：花岗岩残积土具有显著的区域差异性,兼具黏性土和砂土的特性,其黏聚力较大,内摩擦角较小;原状土的黏聚力高于重塑土,而两者的内摩擦角基本相同;重塑土和原状土的黏聚力都随着含水率的增加呈现出非线性减小并趋于稳定的变化趋势,但内摩擦角则随着含水率的增加在11°～16°的范围内波动,与含水率几乎无相关性;花岗岩残积土的黏聚力受颗粒组成、含水率、孔隙比等因素的综合影响,造成不同地点原状土的黏聚力和含水率之间的相关性不明显。该结论可为粤西北地区花岗岩残积土边坡的设计提供参考。     

花岗岩残积土路基的水泥改良效果试验研究

通过室内基本物理力学特性试验,探究水泥剂量对花岗岩残积土的含水率、界限含水率、击实特性及CBR强度的影响。在此基础上,展开现场试验,修筑水泥改良和未改良的试验段,综合采用灌砂法、PFWD和连续压实技术来检测花岗岩残积土的水泥改良效果。试验结果表明:考虑最佳含水率和天然含水率下试件的CBR强度变化规律,推荐花岗岩残积土改良的最佳水泥剂量为5%;水泥改良试验段的压实度、动态回弹模量以及连续压实CMV值均高于天然土试验段,花岗岩残积土路基经水泥改良后的路用性能得到明显提升。     

赣南山区花岗岩残积土路基的电石渣改良效果试验研究

花岗岩残积土是赣南地区重要的路基填料,天然状态下属于承载力较低的路基过湿土。选取赣南宁定高速沿线花岗岩残积土,通过击实性能试验、剪切试验、CBR试验及循环崩解试验,探究工业废料电石渣对花岗岩残积土的改良效果及合理掺量。结果表明,随着电石渣掺量增大,改良土的最优含水率逐渐增加、最大干密度稍有降低,击实性能明显提升;电石渣掺入后,两种类型花岗岩残积土的剪切性能均有明显提升,砂土型花岗岩残积土饱和抗剪强度更高;电石渣改良后的花岗岩残积土CBR强度显著增大,5%掺量下的两类花岗岩残积土均可满足高等级路床填料要求;具有强崩解性的两类花岗岩残积土经电石渣改良后水稳性能大幅提升,且存在不同的最佳掺量。综合考虑电石渣对赣南山区两类花岗岩残积土路用性能的改良效果,推荐将电石渣用于改良该地区过湿花岗岩残积土路基时,砂土型花岗岩残积土最佳掺量为5%,黏土型花岗岩残积土最佳掺量为7%。     

赣南山区高液限土水泥改良技术及工程应用试验分析

花岗岩残积土在赣南山区分布广泛,全风化厚度大,且多为高含水率、高液限土,不宜直接用于路基填筑。文中介绍了水泥改良花岗岩残积土的施工工艺及施工注意事项,并在工程建设项目上应用实施,通过试验发现经水泥改良后花岗岩残积土的工程特性优化效果显著。     

温度对冻土强度的影响研究

为了考察温度对冻土强度的影响规律和作用机理,文章通过分析不同土质、不同含水率和不同含盐量下冻土强度随温度的变化规律,发现4倍初始温度之后,黏土、亚砂土、砂土的强度增加率随着温度的降低而依次减小,表明温度对冻结黏土强度的影响较冻结砂性土要大;含水率超过一定范围后冻土强度便趋于稳定值;在已有试验数据的基础上分析了含盐冻土强度随温度的变化规律。     

新疆阿拉山口地区盐渍土盐胀与溶陷特性研究

以阿拉山口市—温泉县—G30公路建设项目为依托,通过控制变量法研究冻融循环次数、含盐率、含水率及荷载对盐渍土盐胀和融陷变形量的影响情况。试验结果表明:在进行盐胀试验时,盐胀性随着盐渍土含水率的增加逐渐增大;随着含盐率的增加,盐渍土盐胀特性也更明显;随着温度的降低,盐渍土盐胀量也逐渐增大,但当含盐率和含水率到达一定程度后,盐胀量则不会随着温度下降而增大;在进行溶陷试验时,在不考虑含盐量的情况下,各组土体均随着含水率增高而沉降量越大;在荷载相同的情况下,含盐量越大,沉降量越大;随着压力的增加,盐渍土仍会发生较大沉降。     

江西花岗岩残积土分布及路用性能研究

通过对比不同规范,明确花岗岩残积土与全风化花岗岩的区别;通过文献调研与现场勘察,确定江西花岗岩残积土分布状况;对30处代表性花岗岩残积土试样进行物理力学性能试验,对天然状态下花岗岩残积土路基进行压实试验,调研在建花岗岩残积土路基边坡稳定状况,明确其工程特性。试验结果表明:江西花岗岩残积土主要分布在赣南地区,风化程度相对较低,天然含水率高,部分细粒土具有高液限特性,细粒土含量较少,以砂性土为主,工程性质较差,一般只适用于下部路堤部分填筑,用作上路床填料时需进行处治;在天然状态下难以压实,在持续降雨作用下,路基边坡容易出现开裂和滑塌。     

石灰改良花岗岩残积土力学性质及改良机理研究

湖南益马高速第二合同段沿线挖方段分布着大量的花岗岩残积土,其大部分土质的天然含水率在24%～29%范围内,而通过室内击实试验得到的最佳含水率一般在14%～15%左右,因此不能将花岗岩残积土直接进行93区以上的填筑。由于该类土质的颗粒级配不均且粘性较大,吸水性和保水性强,本项目标段通过前期的大量试验,优先采用生石灰改良处治。通过石灰消化反应大量吸收土中的水分,同时产生大量的热量进一步促进土中水分的蒸发,从而达到降低含水率、提高路基强度的目的。     

大兴安岭人工冻土抗压抗剪强度试验研究

冻土的抗压强度与抗剪强度是计算多年冻土区冻土地基的极限强度以及计算受外界荷载作用时冻土体稳定性的依据。为研究中国大兴安岭多年冻土区典型土样在负温条件下的力学性质,通过对大兴安岭多年冻土区典型土样在不同负温、不同含水率条件下进行抗压强度和抗剪强度试验,基于试验结果进行分析得到:冻结土体抗压强度随含水率的增加呈现出先增大后降低的变化规律,随着温度的下降而增大;冻结土体的粘聚力c和内摩擦角φ随着含水率的增加而减小,随着冻结温度的降低而增大;在相同负温条件下,大兴安岭多年冻土区低液限粉土的抗压强度与抗剪强度大于低液限粘土,低液限粉土单轴抗压强度在含水率为19%左右时达到最大,低液限粘土单轴抗压强度在含水率为22%左右时达到最大,且其二者的内摩擦角均小于25°。     

青藏铁路西格段路基土体冻胀试验研究

以青藏铁路西格段季节性冻土区路基冻害为背景,通过现场采集典型分布的粉质黏土,考虑温度、水分、盐分、压实度4个因素,进行室内冻胀试验,测试不同温度下路基土体的冻胀率,分析不同含盐量、含水率、压实度和温度下的冻胀试验数据。结果表明:对于不同压实度和含盐量的试样,冻胀率随含水率增加逐渐增大;随着含盐量的增加,土体的起胀温度逐渐降低,土体的冰点也随之降低;含盐量低于1.0%时,随着压实度的增加土体冻胀率呈增大趋势,含盐量为2.0%时,土体冻胀率不随压实度的变化而变化,进一步增大含盐量时,土体的冻胀率随压实度的增加     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区，冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害，探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制，对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要。采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验，对土体温度场、水分场均加以监测，并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验。结果表明：土体温度场在每级负温作用下50 h达到稳定，单向冻结完成后冻结深度为46 cm；含水量在冻结区增加，在未冻结区减小，土体融化后水分回迁但回迁量小于冻结时的迁移量；土体剪切强度与含水量分布沿土体轴向呈现出较强的一致性，冻融后土体强度随含水量增加而降低，临界冻结锋面处强度劣化效应最明显；随着冻融循环次数的增大，土体孔隙面积和分形维数均表现为增加，其中微、小孔隙减少，中、大孔隙增加，冻融循环7次后土体微结构基本趋于稳定，土体强度与孔隙面积成反比例关系；土体在冻-融过程中，冻结区水分的显著增加是造成土体强度衰减、孔隙增多的重要原因。     

基于BP神经网络冻土强度预测模型研究

人工冻结法已作为苏州地铁连通道施工的辅助工法之一,但目前尚缺乏与设计配套的苏州地区冻土强度归一化参数,以人工神经网络为基本工具,利用其强大的非线性映射能力,综合考虑温度、含水率、干密度等影响因素指标对苏州地铁典型冻土抗压强度的影响,建立了抗压强度预测模型。结果表明,BP网络具有较高的求解能力,预测值与实测值接近,其精度远高于其他方法,且简单实用,这为获取试验中无法实现的参数值提供了新的途径。     

液氮冻结二次加固在富水软弱地层小盾构接收中的应用与实测

为研究富水软弱地层盾构工程单独使用水泥土加固难以解决涌水涌砂的问题,以秦淮-滨南220 kV线路盾构隧道“K4”井盾构接收工程为背景,对已有化学加固的盾构端头采用液氮垂直局部冻结进行二次加固封水,提出盾构接收时冻结实测应满足的条件,进行冻结实测及温度发展规律分析。实测表明： 1）水化热影响下,冻结壁平均发展速度为81.9 mm/d,为正常液氮冻结速度的55%~68%,为常规盐水冻结速度的3.2倍; 2）液氮冻结的冻结壁平均温度为常规盐水冻结的3倍; 3）液氮冻结工期为常规盐水冻结的1/3~1/2; 4）维护冻结期间液氮消耗量为积极冻结期间的1/3便可维持冻结壁温度。利用液氮快速冻结进行二次加固封堵涌水能有效保证工期,避免事故的发生。     

细粒氯盐渍土盐胀特性试验研究

对新疆焉耆地区和硕～库尔勒高速公路沿线的天然盐渍土进行室内基本性质试验分析,选取粉土、粘土类天然盐渍土,在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验研究.从土类及盐性角度研究了氯盐渍土的盐胀规律.试验结果表明:在冻融循环过程中,低液限粘土中氯盐渍土盐胀累加性最好,低液限粉土中氯盐渍土次之,低液限粘土强氯盐渍土不具有盐胀累加性;低液限粉土中氯盐渍土盐胀量都随着温度的降低而增加,随着温度的升高而减小;低液限粘土中氯盐渍土的最大盐胀量随着含水量的增大而增加;低液限粘土中氯盐渍土的盐胀特性随含盐量的增大而降低.     

冻土导热系数的聚合模型研究及试验验证

为揭示土体冻结过程中导热系数的变化规律,建立基于均质球形颗粒的聚合几何模型。该模型由若干半径相等的球形土颗粒在正交方向上堆积而成,且土颗粒之外的区域全部被液态水填充。依据孔隙水首先在远离土颗粒的区域开始冻结的客观规律,建立冻结核在球形颗粒之间的几何中心产生并呈同心球向外扩展的聚合模型。基于土颗粒、水、冰的三相组成,从饱和冻土的组成和球形颗粒之间的接触等微观角度出发,建立导热系数的混合流计算方法。依据建立的几何模型和未冻水含量测试结果,结合给出的导热系数混合流计算方法,能够确定冻土在不同负温阶段的导热系数。另外,给出修正的正交热传导几何模型以计算不同干密度冻土的导热系数,并将混合流计算方法得出的预测值分别与Johansen法、Wiener法的预测值和探针法的实测值进行比较。研究结果表明：提出的混合流计算方法能够高精度地预测高温冻结阶段砂土的导热系数;聚合几何模型解答了干密度较大的土体冻实后的导热系数不一定较大的现象,具象地揭示出冻土导热系数随不同负温变化的原因是土中冰体含量的动态变化;依据冻结核产生位置建立的混合流导热系数计算方法,赋予了Wiener法在冻土导热系数预测中的具体物理意义;聚合模型和混合流导热系数计算方法能够对冻土在不同负温阶段的导热系数进行可靠预测,该研究期望为寒区和冻结法中的水-热-力耦合问题研究提供保证。     

基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

冻结特征曲线（SFCC）是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线，是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象，采用低场核磁共振（NMR）技术，测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图，研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明：随着循环次数的增加，土体孔隙分布发生了变化，进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化，冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化；从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式，指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线；结合试验数据的对比分析，模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应，适用于多次循环下的非饱和冻土。     

冻融循环下砾类土路基工程特性试验研究

为研究在冻融循环条件下，强盐渍土地区砾类土路基水盐迁移规律及其对路基路用性能的影响，以察格高速公路工程为依托，采用自制冻融循环试验装置，对砾类土路基进行模拟试验。结果表明:砾类土试样经设定的冻融循环后，其含水率由路基底层向上呈“由大到小”分布，且不同的循环周期规律相同。盐分在冻融循环作用下向路基上部迁移，盐分迁移量随冻融循环周期的增加而增加。高度在10~40 cm范围内主要发生盐分迁移，高度在40~70 cm范围内主要发生盐分迁移，并出现“水去盐留”的蒸发聚盐过程。砾类土试样经冻融循环后，其回弹模量和CB     

冻土帷幕设置加热限位管时温度场数值分析

为解决现有人工冻结法施工后周围地层产生冻胀融沉所引发的不良后果问题,设置加热限位管对冻土帷幕的发展进行限制。运用有限元软件分析在冻土帷幕主面上设置加热限位管时对冻土帷幕温度场发展的影响规律,主要得出： 随着加热限位管盐水温度的升高,冻土帷幕厚度呈线性减小趋势;限位管循环盐水温度越高,最终形成的冻土帷幕边界平整性就越好,从而具有较好的限位效果;限位管应与冻结管对齐设置在冻土帷幕主面上;限位管与冻结管距离由最终控制冻土帷幕的厚度决定;循环热盐水的温度不宜过高,宜为5~10 ℃。     

盾构隧道端头井垂直冻结加固不同冻结管间距温度场数值分析

当采用垂直冻结工法作为盾构隧道端头地层加固方式时,确定冻结管间距及加固所需范围与工艺、掌握冻土帷幕温度场发展与分布规律等是需要解决的关键问题。结合南京地铁10号线过江隧道盾构始发工程,运用有限元分析软件,在其他影响因素不变的情况下,研究不同冻结管间距对垂直冻结壁温度场发展的影响。数值分析表明： 1）用所建数值模型来模拟垂直冻结壁温度场的变化过程是可行的; 2）间距减小对温度场影响较为显著,冻结管间距每增大0.1 m,冻结壁交圈时间增加约1 d; 3）随着冻结管间距的增大,冻结壁交圈时间线性增大; 4）冻结管间距越小,垂直冻结帷幕温度越低,形成的垂直冻结壁强度越均匀。