改性玄武岩残积土的水理特性试验研究

采用不同比例石灰、粉煤灰、水泥对玄武岩残积土进行改性处理的两种不同改性玄武岩残积土,对其进行崩解特性试验和干湿循环下抗压强度。结果表明:玄武岩残积土在很短的时间内崩解,改性土在经历24 h之后,仍无崩解现象;改性土在刚开始的7次干湿循环下抗压强度明显的增大,之后随着干湿循环次数的增加而降低,最终两种改性土的抗压强度有相等趋势;并得出与天然的玄武岩残积土相比,改性土具有很好的水稳性。这为玄武岩残积土地区环境对工程建设的影响提供数据参考。     

赣南花岗岩残积土基本物理特性与路用性能研究

为解决赣南山区花岗岩残积土填料的合理处治利用问题,依托江西安远至定南段高速公路建设项目,采用野外调研、统计分析、室内试验与现场试验等手段,对沿线花岗岩残积土的风化成因、粒度特征、结构特征、路用性能、填料处治与路基病害等问题进行研究。结果表明:赣州南部地区花岗岩残积土最为发育,且均含有较多黏土矿物,根据粒径组成可分为黏性土、砂质黏性土与砾质黏性土;不同类型花岗岩残积土的宏、微观结构特征差异明显;黏性土、砂质黏性土与砾质黏性土的天然含水率依次增大,击实性能与CBR强度依次降低,且各类填料均具有明显浸水崩解性;总体而言,赣南各类花岗岩残积土填料的基本物理性质及路用工程性质差异较大,天然状态下砾质黏性土的路用性能较好,而砂质黏性土与黏性土属于路基过湿土,填筑时需采用无机结合料改良。花岗岩残积土路基填筑后,常见病害可分为坡面冲刷破坏、路基开裂与浅层滑移破坏及路基不均匀沉降破坏。为减轻和解决填方路基病害问题,填筑时应根据填料性质分别采取处治利用方法,并需结合区域地质情况、降雨特点及路基病害成因,适时调整路基的填筑与防护方案。     

某学校建设场地膨胀土形成机制及膨胀土滑坡特征研究

以某学校场地冰碛土滑坡为依托,基于岩石矿物的化学风化原理,在已有小流域地质环境的调查和场地土工试验的基础上,分析了古冰川冰碛物形成膨胀土的条件和过程、玄武岩区冰碛物膨胀土的形成机制、滑坡异常发育的原因,总结了该类膨胀土的滑坡特征。研究表明:冰碛物膨胀土的形成主要是冰碛物在冰川消融之后,气候转暧,生物恢复,使化学风化作用增强,母岩玄武岩中的辉石矿物经化学风化作用转化为亲水性最强矿物蒙脱石,且由于膨胀土遇水变软,极易形成浅层小型滑坡。     

高液限红粘土高填方路堤稳定性及变形特性研究

雅杜高速项目沿线地形起伏较大,高填方路堤占比较大,受到路基填料和建设资金限制,高填方路堤采用红土砾料和未经处治的高液限红黏土直接填筑。采用FLAC3D基于强度折减法原理对雅杜高速典型高填方路堤建立数值分析模型,进行路堤稳定性及变形研究,验证高液限红黏土填筑厚度以及压实度标准降低对高填方路堤的稳定性和变形产生的影响。结果表明,高填方路堤拉应力区、塑性区和潜在滑动面主要分布在高液限红黏土填筑区域,影响路堤的稳定性,提高压实度可以增强高液限红黏土颗粒之间的摩擦、咬合和分子引力,从而提高土体的密实度和强度,提高高填方路堤稳定性。高填方路堤初期沉降变形主要来源于高液限红黏土填筑区域,红土砾料初期沉降变形相对较小,适当加大红土砾料填筑厚度可以有减小高填方路堤沉降变形。     

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。     

“特殊土路基稳定与加固”专栏导语

正交通运输是国民经济和社会发展的重要基础。随着西部大开发战略、城镇化战略和"一带一路"合作倡议的实施,我国公路、铁路基础设施建设取得了巨大成就,但工程建设中遇到特殊土的种类和问题也在急剧增加(涉及黄土、膨胀土、裂隙土、冻土、红黏土、盐渍土、膨润土、残积土、垃圾土、分散性土、冰水堆积物、红砂土、珊瑚砂、文物土、可燃冰和月球土等多种土类)。这些土受地理环境、气候条件、地质成因以及次生变化等因素影响,具有独特且复杂的成分、结构和性质,并呈现显著的地域特征。     

降水后残积土的力学特性及可注性试验研究

花岗岩残积土广泛存在于我国的南方地区，具有独特的物理力学特性。以厦门地铁一号线工程为依托，分析了降水后残积土地层的力学特性及浆液可注性。结果表明:降水后残积土属于高压缩黏土及高压缩性土体，渗透性较小，不属于膨胀性土；浆液可提高填石区土体的强度，达到加固效果，但当浆液比例较大时，增大浆液比例对强度影响不明显。     

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%。     

东非肯尼亚蒙内铁路膨胀土工程特性研究

通过X-衍射、膨胀率、界限含水率、颗粒分析、膨胀力对3种典型膨胀土进行试验,分析东非蒙巴萨至内罗毕铁路沿线膨胀土的矿物成分及物理力学性质,确定了膨胀土膨胀潜势。研究表明:蒙内铁路沿线3个工点膨胀土小于0.002 mm,黏粒含量较高,为高液限黏土;自由膨胀率分别为132.9%,90.3%,131.0%,膨胀力分别为270,230,210 kPa。膨胀土膨胀潜势大,膨胀等级为强膨胀土。     

水泥稳定玄武岩残积土的路用工程特性试验研究

通过各种室内试验，揭示了海南岛北部地区玄武岩残积土不能直接用作路堤填料的路用特性。针对其具有大孔隙比、低密度、高液限及弱膨胀性的特点以及海南岛无石灰生产的情况，掺加水泥进行玄武岩残积土的稳定试验，研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明:经水泥稳定处理的玄武岩残积土，液限与塑性指数均降低，膨胀性减弱，无侧限抗压强度及CBR大幅提升，在干湿循环条件下的水稳定性较好，虽然稳定土在长期饱水条件下强度有所降低，但仍可用作高等级公路的路堤填料。相比远距离借土填筑，采用稳定土填筑路堤具有明显的经济优势及环境优势。     

石灰-玄武岩纤维加筋膨胀土试验研究

以南阳某公路膨胀土为研究对象,将石灰、玄武岩纤维按照不同比例掺入到膨胀土中制取试样,进行击实试验、无侧限抗压强度试验、直剪试验、膨胀力试验。试验结果表明,石灰可以有效降低膨胀土的塑性指数;随着石灰添加量的增加,无侧限抗压强度会出现一个峰值;玄武岩纤维可以有效提高膨胀土的延性;石灰和玄武岩纤维两者共同作用可以有效降低膨胀土的膨胀力,其中石灰起主导作用。     

弱膨胀土地区隧道施工工法及塌方原因研究

为探求适合弱膨胀土浅埋隧道的施工工法,基于在建三淅高速公路李家坪隧道工程,借助三维有限元软件分别模拟了弱膨胀土地区隧道环形开挖预留核心土法及CD法开挖过程中的围岩稳定性,对比研究了围岩的受力与变形情况。有限元计算结果表明:环形开挖预留核心土法施工对软弱围岩掌子面的变形能起到有效控制,但对于控制浅埋段隧道整体沉降效果不大;相对于环形开挖预留法,CD法开挖工作面小,且各工作面封闭成环时间短,各工作面支护有效限制了塑性区发展,尤其是在隧道拱顶处,CD法开挖比环形开挖预留法开挖扰动引起的塑性区范围小很多,CD法更适用于弱膨胀土地区隧道施工。此外,根据收敛约束法的理念,推导了膨胀土隧道围岩特征曲线,结果表明:膨胀性围岩对含水率变化非常敏感,尤其是围岩变形较小时,膨胀压力可以达到塑性形变压力的数倍。综合理论推导、数值模拟和现场监测数据,分析了李家坪隧道施工时产生塌方冒顶的原因。由于雨季施工使隧址区的弱膨胀土围岩含水量增大,吸水膨胀后释放应力,隧道自稳能力下降,加上薄弱的支护体系,是造成隧道塌方的主要原因。研究成果可为弱膨胀土地区隧道施工提供一定的参考依据和实践经验。     

膨胀土地区桩板式挡土墙计算方法研究

膨胀土是一种高塑性黏土,具有吸水膨胀、失水收缩和反复胀缩变形、浸水承载力衰减、干缩裂隙发育等特性,性质极不稳定。本文以陕西安康某市政桩板式挡土墙工程为例对膨胀土地区桩板式挡土墙设计计算中涉及的膨胀土抗剪强度折减、水平膨胀力、剩余下滑力、桩板墙结构验算等问题进行了计算研究,为同类工程的设计与计算提供借鉴。     

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。     

考虑风化与非饱和效应的残积土边坡稳定性分析

为了研究风化程度与非饱和效应对残积土边坡渗流特征及稳定性的影响,该文基于非饱和土抗剪强度数学表达式及考虑时间与深度效应的土体渗流和强度指标数学模型,提出了一种能同时考虑风化与非饱和效应的边坡稳定性极限平衡分析方法,并结合饱和-非饱和渗流计算理论对残积土边坡渗流特征及稳定性进行了分析。得出如下结论:(1)降雨过程中,坡面附近土体体积含水率逐渐升高,其升高幅度、升高速率与降雨强度成正比,进入暂态饱和区的时间与降雨强度成反比;(2)降雨期间,坡面附近土体体积含水率升高幅度、升高速率及进入暂态饱和区的时间受风化程度的影响较小;(3)降雨条件下,边坡暂态饱和区空间分布面积及深度与降雨强度、风化程度及降雨时间成正比,出现暂态饱和区的时间与降雨强度成反比;(4)降雨期间,边坡安全系数下降幅度与降雨强度、风化程度及降雨时间成正比。     

粤北地区花岗岩残积土的物理力学特性

采用数理统计方法对广连高速公路花岗岩残积土的物理力学指标进行统计，并分析特性参数的相关性。结果表明:粤北地区花岗岩残积土为具有显著地域差异性的结构性土，多为砾质黏性土；颗粒组成呈“两头大、中间小”的分布特征，具有以稍密、硬塑、中等压缩性、较高抗剪强度为主的典型特点；物理指标之间的相关性显著，力学指标与物理指标的相关性不显著，可为粤北地区花岗岩分布区公路建设提供参考。     

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。     

考虑墙背倾角的膨胀土挡土墙设计计算方法

降雨入渗后,膨胀土地区挡土墙不仅受到一般黏性土的土压力作用,还受到增湿产生的膨胀力。膨胀土地区挡土墙设计中,一般将膨胀土视为各向同性材料,采用竖向膨胀力或竖向膨胀力乘以折减系数的方法考虑侧向膨胀力,且只能考虑墙背直立的情况。文中通过改进室内膨胀试验制备方法,借助常规固结仪测定竖向和侧向膨胀力随膨胀变形的变化,并假设各向恒体积膨胀力和无荷膨胀率呈椭圆形分布,提出一种考虑墙背倾角的膨胀土挡土墙设计计算方法。     

潭邵高速公路膨胀土特性与处治方法

潭邵高速公路所经邵阳地区的膨胀土是典型的弱膨胀土，同时夹杂分布少量的膨胀土。膨胀土曾引起大量的路堑边坡、路基边坡的滑坡失稳和坍失稳和坍塌破坏，护坡、挡土墙断裂毁坏等，对工程进度和形象都产生了不良影响。为此，潭邵高速公路公司专门成立了膨胀土研究与工程实践，摸清了该处膨胀土的特性，并找到了较好的处置措施。     

新建云桂铁路膨胀土特征分析与分布规律研究

基于新建云桂铁路南宁至百色段现场勘察资料,分析南宁盆地及百色盆地膨胀土的颗粒成分与膨胀性的关系,研究南百段膨胀土于南宁盆地及百色盆地的自由膨胀率分布特点,得出南宁盆地及百色盆地膨胀土强弱宏观分布规律,提出新建云桂铁路膨胀土地区工程地质选线的基本原则。