肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。     

蒙内铁路膨胀土边坡入渗规律及防护效果

针对肯尼亚蒙内(蒙巴萨—内罗毕)铁路蒙巴萨西站膨胀土边坡开展边坡人工模拟降雨入渗试验,研究含水率、基质吸力和法向变形的变化规律,并分析了浆砌片石对雨水入渗的抑制效果。结果表明:降雨入渗引起土体含水率和饱和度上升,基质吸力下降,从而降低了边坡的抗剪强度;降雨初期,膨胀土出现较小的体积收缩;随着降雨时间的持续,土中含水率升高,土体出现了膨胀变形;浆砌片石对膨胀土边坡的防护效果显著,可用于非洲地区膨胀土边坡的防护。     

膨胀土干湿循环试验研究

研究目的:通过中等膨胀土扰动击实样品的不同干湿循环路径,进行1~12次的干湿循环试验,探讨抗剪强度、膨胀率、膨胀力与干湿循环路径、循环次数的关系,明确干湿循环的试验条件以及干湿循环特征循环参数,从而为膨胀土边坡稳定性分析提供干湿循环试验依据。研究结论:(1)中等膨胀土扰动击实试样的干湿循环试验,随着干湿循环次数的增加,抗剪强度随之减小,经过5次干湿循环后,抗剪强度收敛趋于稳定;(2)经干湿循环后,膨胀土的膨胀率和膨胀力均具不可逆性,随着干湿循环次数增加而随之减小,5次干湿循环后膨胀率和膨胀力收敛趋于稳定,5次干湿循环可以作为干湿循环试验的特征循环参数;(3)本研究成果可作为干湿循环的标准试验方法,为膨胀土边坡稳定性分析提供依据。     

黄原胶和瓜尔胶改良膨胀土力学特性试验研究

膨胀土地区铁路路基优质填料匮乏，可采用环保的生物聚合物对膨胀土进行改良。通过开展室内力学性能及微观分析试验，研究黄原胶和瓜尔胶2种生物聚合物对膨胀土力学性能的影响规律及微观机理。结果表明：黄原胶和瓜尔胶与土中矿物反应生成的胶结物能有效改善土颗粒之间的黏结强度、提高土体黏聚力，进而降低膨胀土胀缩性，提高抗剪强度和无侧限抗压强度；瓜尔胶改良土强度提升效果优于黄原胶改良土，综合考虑路基填料强度和变形，胶土比为1.0%时瓜尔胶的改良效果最优；掺入黄原胶和瓜尔胶可有效限制裂隙发展，干湿循环次数相同时，黄原胶和瓜尔胶改良土的裂隙数量和宽度显著低于膨胀土，且破坏类型从脆性破坏转化为塑性破坏；随着干湿循环次数的增加，改良土和膨胀土强度均呈衰减趋势，但相比于膨胀土，瓜尔胶改良土抗剪强度有较大提升，而黄原胶改良土稳定性更好。     

Karawang地区全风化泥岩抗剪强度及膨胀特性研究

研究目的:雅万高铁沿线属热带雨林气候,丘前缓坡与丘陵区以路基工程为主。表层为火山灰形成的黏性土,其下为第三系全～强风化的泥岩,黏土及泥岩均具有膨胀性。膨胀岩土具有强胀缩性、强裂隙性的特点,在大气影响下强度剧烈衰减容易造成路堑边坡失稳,对铁路的安全运营产生较大影响。因此,有必要对沿线膨胀岩土的膨胀和强度特性进行研究,从而为路堑边坡的防护与治理提供依据。研究结论:(1)全风化泥岩具有中等膨胀、液限高的特点,天然含水率31.3%,饱和度92%,液限56.2%,压缩系数0.313 MPa~(-1),自由膨胀率67%;(2)试样含水率和试验过程中的边界条件对抗剪强度影响较大,干湿循环次数对饱和抗剪强度影响较小;(3)失水后试样膨胀率显著增大,有荷膨胀试验应提供有荷膨胀率(δ_(ep))和有荷压缩膨胀率(δ_(avp))两个指标,δ_(ep)用于求膨胀力,δ_(avp)用于求膨胀变形;(4)本研究成果可作为雅万高铁膨胀岩土路基设计及膨胀性试验规程修编的依据。     

干湿循环作用下尼日利亚红黏土力学性能试验研究

依托尼日利亚尼阿夸依博州埃科特19 km路桥项目,研究干湿循环条件下红黏土抗剪强度指标的变化规律。研究结果表明:红黏土直剪强度指标和三轴强度指标都随干湿循环作用变化规律一致,随着干湿循环次数的增加,强度指标衰减;在干湿循环次数0 n≤2时,红黏土强度指标衰减幅度较大,2 n时,剪切强度逐渐趋于收敛;随着压实度的降低,内摩擦角和黏聚力的衰减规律不明显;与国内红黏土相比,尼日利亚红黏土的黏聚力衰减强度更激烈,而内摩擦角变化较小。     

吉图珲客专膨胀土工程特性试验研究及应用

随着铁路建设逐渐向膨胀土地区延伸,膨胀土路基工程的稳定性常常成为工程建设的瓶颈。本研究以吉图珲客专膨胀土为背景,通过膨胀土的室内工程特性试验研究,得出两类膨胀土的基本物理特性指标,并且得出两类膨胀土的抗剪强度与垂直压力呈正相关,抗剪强度指标均随着含水率增加而降低,无荷膨胀率都是伴着含水量的增大而不断减小,伴着压实度的增大而逐渐增大。通过对其工程特性试验的研究,为膨胀土边坡稳定分析参数选取、膨胀土深路堑边坡加固措施的选取以及加固措施的有效性评价提供依据。其研究方法可供类似工程借鉴。     

川藏线季节性粗颗粒冻土抗剪强度特性试验研究

拟建川藏铁路穿越大量的高寒山区坡洪积粗颗粒土区域,目前对于这类季节性粗颗粒冻土的抗剪强度特性研究不多。通过川藏线季节性粗颗粒冻土在不同影响因素作用下进行的直剪正交试验,研究其抗剪强度参数的变化规律,其中重点讨论冻融作用、粗粒含量、温度、含水率及不同冻结状态下土体的抗剪强度变化规律。试验结果表明:经过6次冻融循环作用,粗颗粒冻土融化后的力学性质基本稳定。冻融作用对土体抗剪强度影响的变化规律与土体的最优含水率有关。当冻结温度为-15℃时,粗颗粒冻土的抗剪强度变化基本趋于稳定。在其他条件相同的情况下,冻土颗粒越粗,负温对土体的抗剪强度影响越小。在非冻结状态下,土体抗剪强度随含水率的增加而降低。在冻结状态下,随含水率的增加,土体的黏聚力增加,摩擦角减小。     

岩质路堑边坡表层土体植被固坡的力学分析

在参考国内外岩质路堑边坡绿色防护研究资料的基础上,结合渝怀(重庆至湖南怀化)铁路鱼嘴车站和江北车站的岩质路堑边坡的绿色防护工程,对有无根系岩质路堑边坡表层土体的抗剪强度进行了定量分析。此研究为评价绿色防护对岩质路堑边坡表层土体的加固效果及岩质路堑边坡绿色护坡工程技术规范和标准的制定,提供了一定的试验和理论依据。     

麦秆纤维加筋土的抗冲蚀性及其防护效果试验研究

为了研究天然纤维加筋土的抗冲蚀性能及其防护效果,选取麦秆纤维为加筋材料,并加入定量石灰,制备麦秆纤维加筋土试样,进行直剪试验、崩解性试验及模拟降雨冲刷试验。试验结果表明:麦秆纤维加筋提高了土体的抗剪强度,主要表现为黏聚力随龄期增长明显,最大黏聚力增长率约为400%,内摩擦角增长较小,最大内摩擦角增长率约为50%,石灰+麦秆纤维加筋土的强度增长率高于纯麦秆纤维加筋土,纤维加筋率的增加可以明显提高加筋土的抗剪强度;麦秆纤维加筋有效降低土体的崩解性,崩解速率降低系数平均约为4.83,石灰的加入可以进一步提高纤维加筋土的水稳定性;麦秆纤维加筋土的防护效果明显,含泥量和径流量均比较稳定,含泥量平均降低约40%,且随着降雨历时的增长,防护效果更明显。本研究结果对于麦秆纤维加筋土应用于黄土边坡坡面防护具有指导意义。     

增湿条件下膨胀土边坡稳定性影响因素有限元分析

为研究雨季土体增重、强度降低及膨胀作用这三项影响膨胀土边坡稳定性作用因素的主次关系,基于热膨胀比拟增湿膨胀原理,考虑水平、竖向间的差异膨胀性,推导土体增湿膨胀的应力-应变方程,利用无荷膨胀率试验有限元模型进行参数验证;针对某铁路膨胀土边坡,建立ABAQUS有限元强度折减模型,采用正交试验极差分析法,研究含水率变化条件下边坡稳定性影响因素的作用效应及敏感性。研究表明:当初始含水率较低时,土体强度降低对边坡稳定性的影响最为显著,膨胀作用次之,土体增重影响相对较小,随土体初始含水率增大,膨胀作用、土体增重的影响减弱;土体初始含水率较低时,考虑土体水平、竖向间差异膨胀性计算得到的稳定安全系数较传统的各向同性膨胀假设结果低0.11~0.13,随含水率的升高,差异膨胀性的影响减小。     

浩吉铁路膨胀岩高边坡降雨入渗稳定性分析

浩吉铁路卢氏盆地第三系弱胶结膨胀性极软岩边坡高度大、段落长、风险高,膨胀岩高边坡稳定性便成为控制性工程技术问题.以卢氏站103 m高的膨胀岩边坡为例,结合膨胀岩微观结构、膨胀力、干湿循环强度等力学试验成果,开展降雨和干湿循环等极端条件下边坡稳定性分析.研究结果表明:膨胀岩边坡工程设计需采取分级预加固、坡面锚固、系统防排水措施相结合的设计理念;膨胀岩剪切强度随着干湿循环次数的增加而不断减小,在干湿循环达到8次后剪切强度基本稳定;降雨和干湿循环作用下,锚索受力明显持续增加,锚固桩受力变化不明显,锚固桩对膨胀岩边坡变形和稳定的控制效果更为明显和有效;随着降雨和干湿循环次数的增加,边坡安全系数逐渐降低并趋于稳定,最终边坡安全系数为1.30,长期条件下边坡处于稳定安全状态.研究成果可为工程安全施工和健康运营提供相关理论依据和技术支持.     

富水红层路基碎石改良填料力学特性试验研究

研究目的:为解决富水区红层黏土路基含水率高、无法压实等问题,本文通过向原状土中掺入一定粒径配比的弱风化红层泥岩碎石,制成不同级配和含水率的改良填料,然后进行重型击实试验、大型直接剪切试验及无侧限抗压强度试验,以获得满足铁路路基填筑要求的填料方案。研究结论:(1)红层原状土通过掺入弱风化泥岩碎石可有效降低原状土的含水率,改良填料的最优含水率为10.26%,最大干密度为2.22 g/cm~3;(2)最优含水率时改良填料的黏聚力c为29.336 k Pa,内摩擦角φ为32.86°,相较于红层天然原状土抗剪强度有明显的提高;(3)改良填料的无侧限抗压强度在含水率为8.85%时最大,达到518.80 k Pa,随着含水率的增加其逐渐降低;(4)通过混合弱风化红层泥岩碎石与红层黏土的改良填料,不仅没有改变红层黏土特性,而且能有效降低原状土填料含水率,增加抗剪强度和抗变形能力,改良后填料的含水率和压实性能满足《铁路路基设计规范》要求;(5)该改良方案可为西南富水红层地区铁路路基基床以下路堤填筑工程提供参考。     

南友公路膨胀土路堑边坡的现场监测分析

降雨是诱发滑坡的主要因素,通过对膨胀土路堑边坡滑动的现场监测,得出结论是,滑坡的发生主要受土体中含水量的影响,且边坡的变形与含水量的变化相关性一致;降雨对边坡的变形有明显的滞后性,季节性的干湿循环会造成膨胀土边坡土体向坡下蠕变,最终导致渐进累积破坏。     

柔性挡墙在云桂铁路强膨胀土路堑边坡工程中的应用

土工格栅柔性挡墙应用于膨胀土路堑边坡防护,在我国是一种新型的路堑边坡加固防护支挡结构.针对广西百色地区强膨胀土特性设计支护方案,对于此类支挡形式进行机理分析,提出施工工艺和技术上的要求,根据施工后的整治效果看,柔性挡墙有效防止了膨胀土因干湿循环而膨胀,同时挡墙因其容许较大变形,从而使边坡内膨胀压力因变形而释放,起到了以...     

干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减机理的研究

水泥改良土是铁路路基工程中重要的填料。通过试验研究干湿循环过程对水泥改良粉质黏土与粉土强度衰减的影响程度,分析干湿循环过程导致水泥改良土强度衰减的机理,并进行了试验验证。结果表明,土料中黏粒团的干缩湿胀变形是引起干湿循环后改良土强度衰减的主要原因,适当降低改良土料中黏粒的相对含量可以有效提高干湿循环后改良土的强度。对于粉质黏土,采用掺砂方法,可使干湿循环后的水泥改良粉质黏土强度降低率减少50%。前2次干湿循环是导致改良土强度降低的主要过程,第3次干湿循环后,改良土的强度变化将趋于稳定。     

考虑含水率对剪切参数影响的土质边坡稳定性分析

应用 C#语言进行 Slope/w二次开发,基于 GeoStudio的 Seep/w与 Sigma/w模块耦合分析,得出高斯点的体积含水率,利用常规直剪试验数据建立黏聚力和内摩擦角与含水率的关系式,分析降雨情况下土质边坡的稳定性,并与不考虑含水率影响的边坡稳定性分析结果进行对比。分析结果表明,考虑含水率影响后,土体的抗剪强度降低,边坡的稳定性系数大幅度降低,考虑含水率对剪切参数的影响计算结果更符合实际情况。     

泥皮对花岗岩残积土与结构接触面力学特性影响的试验研究

钻孔灌注桩在铁路桥梁中被广泛采用,但施工中残留泥皮难以避免。利用土工直剪仪对夹有泥皮的花岗岩残积土与混凝土板接触面的力学特性进行试验研究,分析泥皮厚度和含水率对接触面抗剪特性的影响。结果表明:随着泥皮厚度的增大,接触面的抗剪强度下降,接触面土体的剪胀性降低;法向应力越大,接触面抗剪强度降低的幅度越大;泥皮不存在时,接触面的抗剪以摩擦为主,而泥皮存在时,接触面的抗剪作用力以黏聚力为主;增大泥皮含水率和增大法向应力均会导致接触面土体的剪胀性降低,含水率对接触面摩擦角的影响大于对黏聚力的影响。     

不同含水率下广州地区残积土强度特性研究

花岗岩残积土具有遇水软化崩解的特性，其力学强度极易受含水率影响。本文以广州某基坑残积土重塑样为研究对象，进行不同含水率下三轴固结不排水剪切试验，探究不同含水率条件下对非饱和残积土强度特性的影响规律，并运用最小二乘法推导出土体在不同含水率下的抗剪强度包络线表达式。试验结果表明：在含水率为20%～41.6%时，黏聚力随含水率增大而减小，内摩擦角变化幅度则很小，围压在一定程度上可以提高土体的抗剪强度；残积土剪切过程其应力-应变曲线无明显峰值，主要呈现出应变硬化的趋势。     

电气化改造工程接触网基础冻结强度试验研究

研究目的:为保证格拉段电气化改造工程接触网基础的正常工作和长期稳定，需重点研究接触网基础与冻土的冻结强度及其影响因素。本文采用大型应力控制式剪切仪开展多种温度和含水率条件下冻结粉土与混凝土接触面的直剪试验研究。研究结论:(1)接触面剪切应力-位移曲线主要分为弹性变形、塑性变形和滑动破坏三个阶段；(2)接触面抗剪强度与法向应力呈正比，与冻结温度呈反比；(3)当试样含水率低于饱和含水率时，随着含水率的增大，接触面抗剪强度增大，超过饱和含水率时，接触面抗剪强度随含水率的增大略有减小；(4)温度越低，接触面内摩擦角越小，黏聚力越大，黏聚力对接触面冻结强度的作用越突显，接触面黏聚力随含水率的增大先增大后减小，内摩擦角随含水率的增大而减小；(5)本研究成果可为多年冻土区接触网基础的设计提供参考。