草类根系对坡面土强度及崩解特性的影响试验

坡面植被的固土防冲刷失稳作用往往取决于草类根系对坡面土强度和抗崩解特性的提高幅度。为研究草类根系对提高坡面土强度和抗崩解特性的影响规律,首先通过植草种植试验和观察,研究草类根系生长及竖向深度含根量分布规律,然后采用直剪试验得到不同根系含量或不同生长深度与根-土复合体强度的关系,并对添加不同含量根系的根-土复合体进行强度试验,比较种植活根系和添加死根系根-土复合体不同的强度特性。对路堑坡面植草根系原状土样和添加根系重塑配制土样进行崩解试验,比较分析坡面土壤的结构性、根系含量对植草坡面土体崩解特性的影响。结果表明：草类根系的纵横穿插与缠绕根网加筋作用使草类根系能显著增强根-土复合体的强度,种植根系的毛细根系及生物活性使其对土体强度提高的加筋效应远优于添加根系,其提高幅度与根含量呈线性增加关系;由于草类根系的缠绕包裹作用提高了土的强度,且草类根系在土体孔隙中的穿插能减少雨水入渗时的孔隙气压及封闭气体,从而使草类根系能显著提高根-土复合体的抗崩解特性;路堑边坡土体的结构性以及主根系衍生出大量毛细根系的存在,使添加根系重塑配制土的抗崩解能力远小于路堑边坡种植根系原状土;根土样在配制土中采用稻秸秆代替草类根系,在同样添加比例的情况下具有更高的抗崩解能力及加筋强度。     

基于Weibull分布的根土复合体抗剪强度试验研究

基于香根草根系分布和根系抗拉力的一系列试验,利用Weibull函数描述了根系抗拉力分布;通过对拟合的函数进行分析,当各种直径的根系数量比例相同的情况下,根数变化对函数参数值并没有显著的影响。通过根土复合体试件的直剪试验,得到了原始的统计方法和按新的根系抗拉力分布函数的Riproot模型计算的结果,结果表明:2种方法得到的数据是基本一致的,且利用Weibull函数得到的粘聚力增加值更加符合试验结果;Weibull函数的统计方式克服了原始方法的缺陷,在计算上也更加简洁。最终的结论为根土复合体抗剪强度研究和植物边坡稳定分析提供了理论基础。     

含砂量对黏土与结构接触面剪切性质的影响

通过土体内部、土与钢以及土与混凝土的剪切试验,研究分析了土体含砂量对抗剪强度、摩擦角和黏聚力的影响。结果表明:土体内部、土与结构接触面的抗剪强度和摩擦角均随含砂量的增大而增大;土体内部的黏聚力随着含砂量的增大而减小,而土与结构接触面的黏聚力却随着含砂量的增大而增大。含砂量对土体的内摩擦角影响较大,而对土与钢和土与混凝土这两种类型的接触面影响较小。在试验参数范围内,对于任意含砂量和垂直应力,土体内部的抗剪强度、内摩擦角和黏聚力均大于土与钢和土与混凝土之间的抗剪强度、摩擦角和黏聚力。     

基于K-G模型的根-土复合体强度特性试验研究

利用GDS应力路径三轴仪,分别对无根素土和不同含根量的根-土复合体分别进行了等向固结试验及不同球应力条件下的等p应力路径三轴排水剪试验。基于K-G模型,探讨了含根量对根-土复合体的体变模量、体应变、剪切模量和剪应变等影响规律。研究表明:随着含根量的增大,根-土复合体的体变模量和剪切模量均得到明显增强,相应的体应变和剪应变均明显减小,并最终导致其抗剪强度得到提高。通过研究揭示了植物根系增强土体的内在机理。研究结果为进一步探索根-土复合体的强度理论奠定了试验基础,也为生态护坡工程中的强度和稳定分析提供了理论依据。     

膨胀土路堤填料的试验研究

通过对渝湛高速公路膨胀土不掺石灰和掺石灰处理后的物理、力学及胀缩性能进行深入研究，分析含水量和石灰掺量对其强度及胀缩特性的影响，提出石灰处治方法；指出CBR膨胀率与胀缩总率存在一定相关关系，在工程实践中可用CBR膨胀率代替胀缩总率作为高速公路膨胀土路堤填料膨胀性判别指标。     

重庆市褐色黏土根系固土特性的试验研究

为了解根系在增强褐色黏土抗剪强度中的作用机理,用室内直剪试验研究了根系复合土的应力—应变及强度特征,探讨了有无根系、根系布置位置、根系布置方式和复合体是否含石下的土体抗剪强度.结果表明:纯细粒土表现为脆性破坏,而根系(面积比率(RAR)为0.07％)加入后,根系复合土出现2个强度峰值表现为延性破坏;根系布置在土体位移开始区更利于固土效果;褐色黏土中散生根系固土效果优于垂直根系的固土效果,其根系复合土比无根土的黏聚力c提高了67％、内摩擦角提高了82％;土体中加入一定量D≤2cm碎石的土壤——根系复合体有利于根系固土效果.     

风化砂改良膨胀土无荷膨胀率及强度特性试验研究

在保持含水率和干密度不变的条件下,将风化砂以不同比例掺入膨胀土中,通过击实试验、无荷膨胀试验和三轴试验,研究风化砂改良膨胀土的效果。研究结果表明:最优含水率随掺砂量增加而减小,但最大干密度先增大后减小;随着风化砂掺量增多,膨胀率相应降低;当掺砂量达到40%时,膨胀率降低了6.64%,风化砂能明显抑制膨胀土的膨胀性;膨胀土的主应力峰值随掺砂量的增加先增大后减小,当掺砂量为16%时抗剪强度最大,而黏聚力随掺砂量的增加逐渐减小,内摩擦角先增大后减小,因此确定最佳掺砂量为16%。     

市政道路膨胀土路基检测及对路面结构的影响研究

依托某市政道路病害检测,通过现场勘察、钻探取芯、开挖探坑、室内试验等手段,发现该道路不均匀沉降变形及基层损坏严重,其根源在于地基及路基土具有弱膨胀性土特性。进一步通过膨胀性试验,分析了膨胀土在有荷、无荷条件下的膨胀率及膨胀力,提出了土体膨胀率、膨胀力与土体压实度、含水率的相关关系。为了揭示膨胀土对路面结构破损及不均匀变形的影响机理,运用BISAR软件计算分析了不同膨胀力、不同基层模量对道路结构层受力特性及变形特性的影响,揭示了膨胀土路基半刚性路面结构破损机理。     

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。     

曲菏高速公路膨胀土地基与路基处治技术研究

介绍膨胀土地基和路基的处治技术与关键施工工艺。分析曲菏高速公路路基膨胀土的矿物成分、膨胀性与膨胀潜势；土的膨胀性指标、灰土的强度随生石灰粉剂量的变化；压实控制标准对生石灰改性膨胀土稳定性的影响。给出确定生石灰粉改性膨胀土合理剂量的依据；施工要控制的关键工艺；灰土碾压含水量的控制标准：在90％和93％区控制在比最佳含水量大2．5％-3％，在路床区控制在压实度所要求的干密度对应的含水量范围的上限。可直接指导膨胀土的改性、膨胀土地基和路基的技术处治、设计与施工。     

广州西二环高速公路膨胀土改性效果试验研究

对广州西二环高速公路石灰、水泥改良膨胀土的改性效果进行研究,采用静压成型方式,进行了无荷及有荷膨胀率试验,得到无荷、有荷膨胀率以及收缩系数与石灰、水泥掺量的关系,并分析了改良土收缩率与含水量的关系。通过分析得到:利用石灰处治膨胀土改性效果较水泥好,且经济性高;石灰改性后收缩系数和膨胀率明显减小;采用5%石灰掺量可以控制胀缩总率,达到处治目的;施工现场考虑各种因素,石灰掺量应增加1%。     

草根加筋土的护坡机理及强度准则试验研究

采用室内试验方法研究了草根加筋土护坡加筋原理,试验结果表明其加筋机理可以用准粘聚力原理来解释;通过对准粘聚力的实测结果进行分析研究,提出了加筋粘性土的准粘聚力计算方法;利用莫尔-库仑准则对草根加筋土试验结果的强度包线进行拟合发现效果良好,说明草根加筋土服从莫尔-库仑准则.研究结果对于深入认识植被护坡机理和合理确定草根土的抗剪强度具有指导意义.     

磷尾矿—EPS玄武岩纤维改良膨胀土试验研究

以安徽某公路工程膨胀土为研究对象,在保持含水率和干密度不变的情况下,依次将磷尾矿、EPS颗粒、玄武岩纤维按不同比例掺入膨胀土中,基于最佳掺量进行改良土试验,试验结果表明:适量磷尾矿改良膨胀土能有效降低膨胀土的膨胀率,提高膨胀土的抗压强度和剪切强度,掺量为7. 5%时效果最佳。同时对抗剪强度指标分析,粘聚力与掺量成线性关系,内摩擦角与掺量成二次多项式关系; EPS能抑制膨胀土的膨胀性,但会降低膨胀土的抗压强度和延性,掺量为20%最佳;玄武岩纤维对复合改性土抗压强度贡献很小,但能增强其延性;最终得到磷尾矿、EPS和玄武岩纤维最佳掺量分别为7. 5%,20%,0. 4%。     

公路生态护坡根系加筋土强度试验研究

公路生态护坡工程中,植物根系在提高土体强度上起到了重要作用。根系加筋土抗剪强度一直是关注的重点,通过不同龄期、不同草灌比植物根系加筋土与原状土直剪试验,研究原状根系加筋土强度影响因素。研究表明:草灌混合加筋效果优于单独草本或灌木加筋;根系的存在增加了土体黏聚力,90d草灌混合根系加筋土黏聚力达到99.8kPa,为无根原状土3倍以上;加筋土早期(90d前)内摩擦角大于无根原状土,90d后内摩擦角变化不大,与无根原状土内摩擦角相当。     

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。     

膨胀土强度与含水量关系研究

通过直剪试验研究膨胀土在不同含水量下的抗剪强度变化规律,建立膨胀土剪切强度指标与其含水量(饱和度)之间的关系式,并利用统计分析的方法,研究含水量对膨胀土抗剪强度指标变异性的影响.结果表明:膨胀土的强度与含水量密切相关,随含水量的增加,强度明显降低;膨胀土的强度指标c、p的对数与含水量呈线性关系;含水量对膨胀土抗剪强度指标的变异性有较大影响,并且对粘结力变异性的影响大于对内摩擦角变异性的影响.     

石灰改良膨胀土强度影响因素研究

依托新建天门至潜江铁路路基工程，采用直剪试验，研究石灰改良膨胀土强度与干密度、含水率、石灰掺量、养护时间的关系。结果表明:干密度、含水率、石灰掺量、养护时间均影响石灰改良膨胀土剪切强度。其中，干密度、含水率、养护时间主要影响黏聚力，石灰掺量主要影响内摩擦角，另外养护时间对黏聚力的影响比对内摩擦角的影响大，黏聚力在3~15天内变化最快，后期黏聚力变化趋于缓慢。     

石灰改良膨胀土强度试验研究

以南阳某公路试验段膨胀土为对象进行石灰改良膨胀土强度试验,研究了无侧限抗压强度、内摩擦角及粘聚力与石灰掺量、养护龄期之间的关系。试验结果表明:无侧限抗压强度与石灰掺量成三次多项式关系,与养护龄期成线性关系,进一步给出了考虑石灰掺量与养护龄期的无侧限强度计算公式。内摩擦角及粘聚力与石灰掺量均成线性关系,内摩擦角与养护龄期成线性关系,石灰掺量为0时粘聚力与养护龄期成线性关系,石灰掺量不为0时粘聚力与养护龄期成二次多项式关系。石灰对改良膨胀土粘聚力的影响很大而对内摩擦角的影响很小,这是因为在石灰和膨胀土颗粒之间主要产生灰结作用和凝聚作用以提高膨胀土的抗剪强度。给出了最优掺灰量和最优养护时间。     

格栅加筋膨胀土拉拔试验测试值的数值模拟

单向土工格栅加筋膨胀土技术在治理膨胀土地区堑坡坍滑方面得到了成功的运用,该技术的关键是筋土间的相互作用力,需通过拉拔试验获得。国内外不少学者尝试用数值模拟来获取土中加筋的拉拔力,而模拟所需参数大多采用经验估算或文献获得。由于一些参数取值与实际不符,导致模拟结果与工程实测值有不小误差。目前通过完成系统试验获得所需参数后再做数值模拟的不多,而先做加筋膨胀土拉拔试验,再对其数值模拟的更鲜见。首先用直剪试验获得了膨胀土的抗剪强度指标,然后用自行研发的大型数控拉拔试验系统完成了单向土工格栅加筋膨胀土拉拔试验,取得了数值模拟所需单位面积刚度系数、筋土界面黏结强度及摩擦角等参数,重新设计并进行了带位移监测且改变施测上覆压力的拉拔试验。运用FLAC3D软件,利用其内置的土工格栅单元对试验测试结果进行了数值模拟。通过对拉拔力、监测位移的模拟结果与试验实测数值间的对比发现:两者误差较小,表明将数值模拟法用于预测加筋膨胀土试验中筋材的拉拔力及位移可行,能方便获取筋土间应力、应变的发生、发展与变化,可减少做拉拔试验的经济和时间成本,为加筋机理研究提供了一种快速便捷的研究方法。     

甜菜碱处治膨胀土效果及机理研究

采用十二烷基三甲基胺乙内酯(甜菜碱)处治辽西某地膨胀土路基,以提高膨胀土路基结构强度。同时设计试验,揭示甜菜碱处治膨胀土的机理。在测定所用膨胀土基本物理性质参数的基础上,通过CBR试验、无侧限抗压试验、自由膨胀试验、干湿循环后的无侧限抗压试验等,验证甜菜碱对膨胀土的处治作用。试验结果表明甜菜碱能够提高膨胀土的强度和抵抗干湿循环的能力,同时降低膨胀土自由膨胀率,试验条件下的经济掺量为0.6%。此外根据双电层理论分析了甜菜碱处治膨胀土的机理。进而通过吸附试验和阳离子交换试验证明,甜菜碱分子内氮原子上的正电荷、长脂肪碳链、羧基均具有处治膨胀土的作用。