荷载作用下红黏土干湿循环试验

为掌握红黏土在荷载作用下的干湿循环特性,对常规固结仪进行了改造,发明了一种模拟土体荷载作用下的干湿循环试验方法,开展了干湿循环与上覆荷载共同作用下的红黏土的胀缩特性试验。试验结果表明:上覆压力为0kPa和50kPa时,干湿循环下红黏土胀缩率大于零,试样膨胀;压实度越大,膨胀量越大。初始含水率越小,膨胀量越大;增大上覆压力,可以抑制红黏土的膨胀性能;上覆压力为100kPa和200kPa时,干湿循环下红黏土胀缩率小于零,试样收缩;压实度越小,试样收缩量越大;初始含水率越大,收缩量越大;增大上覆压力,可以增大红黏土的收缩性能;任何上覆压力下,所有试样第一次干湿循环下红黏土胀缩性能最为显著,经历5次干湿循环后,胀缩性能趋于稳定状态。     

不同掺合料的气泡混合轻质土性能试验研究

气泡混合轻质土作为一种新型的轻质填料,不同的掺合料对其性能产生的影响不同。该文分别对掺加粉煤灰、矿粉、高岭土、粉煤灰+砂、矿粉+砂、高岭土+砂且配合比最佳的气泡混合轻质土进行抗压强度、干缩变形、干湿循环、抗冻性及微观试验。结果表明:在未加砂的气泡混合轻质土体系中,抗压强度最大、干湿循环及冻融循环后的抗压强度损失最小的是粉煤灰气泡混合轻质土,干缩变形最小的是矿粉气泡混合轻质土;在加砂的气泡混合轻质土体系中,粉煤灰+砂气泡混合轻质土在干湿循环及冻融循环后的抗压强度损失最小,矿粉+砂气泡混合轻质土的抗压强度最大、干缩变形最小;此外,分析发现加砂的气泡混合轻质土微观气泡尺寸大小及分布都较均匀,各性能都较未加砂的优越。     

干湿循环下压实红黏土三轴试验

以余庆-凯里高速公路12标土样为研究对象,采用三轴试验研究了两种干湿循环方式(先干后湿和先湿后干)对压实红黏土抗剪强度指标的变化规律,并对干湿循环下边坡稳定性计算参数进行了探讨。研究结果表明,干湿循环作用显著降低了压实红黏土的抗剪强度指标,其中第一次衰减幅度很大,但经过一定次数的干湿循环作用后,强度指标趋于稳定状态。干湿循环对压实红黏土黏聚力的影响比内摩擦角影响要大。不同的干湿循环路径对压实红黏土抗剪强度指标影响的规律基本一致,但是先湿后干条件下压实红黏土抗剪强度指标比先干后湿要大。干湿循环下边坡稳定性计算参数取值建议采用长期强度指标值,黏聚力稳定值未经循环值的45%~55%,内摩擦角稳定值为未经循环值的45%~65%。研究结果更好地为红黏土地区工程建设提供技术依据。     

南京市马汊河膨胀土变形特性研究

膨胀土反复的胀缩变形及裂隙的发展,是膨胀土边坡失稳的先决条件。在日晒雨淋的作用下,膨胀土干湿交替,大气影响深度范围下的膨胀土反复胀缩变形,通过对室内试验,通过干湿循环试验模拟膨胀土在自然环境的特性,研究表明:随着干湿循环次数的增多,膨胀土的相对膨胀率逐渐减小,绝对膨胀率增大,浸水后的最终膨胀率趋于稳定,干湿循环过程中,膨胀后试样高度增加,裂隙增多,边缘土粒首先发生破坏,后向中间发展,直至裂隙贯通。     

宁明膨胀土三向胀缩规律室内试验研究

强胀缩性是膨胀性岩土的本质特性之一,开展膨胀土三向胀缩试验研究对于全面描述膨胀土湿胀干缩变形规律,合理分析边坡滑坍机理十分重要.利用自主研制的膨胀土三向胀缩测试仪,以宁明灰白色击实膨胀土为研究对象,通过开展三向胀缩系列试验,获得了膨胀土三向胀缩的基本规律.试验表明:干密度和三向应力状态是影响三向膨胀性的重要因素.随干密度的增大,膨胀土三向膨胀的差异性减小,膨胀势增大;应力越大,该方向的膨胀性越小,同时,一个方向应力的增减还将影响到其他方向,而宁明膨胀土三向收缩性差异不大,且与三向应力状态无关.     

非饱和重塑黄土的三轴试验研究

通过不同初始干密度、含水率的非饱和重塑黄土的常规三轴试验,研究分析了初始条件对非饱和重塑黄土的强度及变形特性的影响。结果表明,试样的粘聚力与干密度呈指数关系,内摩擦角受干密度影响不大,初始干密度大的试样呈现出明显的剪胀现象;随着含水率的增大,粘聚力、内摩擦角均减小,体变剪缩性更明显。     

干湿循环效应对膨胀土胀缩及裂隙性的影响研究

膨胀土在大气季节性干湿循环效应的影响下,其完整性与连续性常遭到严重破坏。为探究干湿循环效应对膨胀土胀缩及开裂性的影响,开展了膨胀土三轴样干湿循环试验,得到随循环次数增多,膨胀土的胀缩性降低,表面裂隙发育。研究表明干湿循环过程中膨胀土发生的持续膨胀与收缩,破坏了膨胀土的原有结构,并最终导致其抗剪强度的降低。     

干湿循环下重塑红黏土回弹模量研究

路基的回弹模量与含水率密切相关,长期的干湿循环作用必然会引起红黏土路基强度的变化。采用室内承载板法通过不同干湿循环路径下回弹模量试验,探讨红黏土回弹模量随干湿循环次数的变化规律。结果表明,重塑红黏土回弹模量值随干湿循环次数的增加而衰减,其中第一次衰减很大,其后曲线平缓,衰减较慢;压实度越大衰减幅度越大;含水率越低衰减幅度越大。不同干湿循环路径对红黏土回弹模量影响不同,同一含水率、同一压实度,经历相同的循环次数,先湿后干下回弹模量比先干后湿的要大。经过第一次干湿循环后,先干后湿下回弹模量基本都在10~15MPa范围之内,先湿后干下回弹模量基本都在15~25MPa范围之内。研究成果可为红黏土路基的长期稳定性评价提供参考。     

珊瑚砂填料强度特征试验研究

珊瑚砂颗粒群堆积状态具有大孔隙特征,但强度指标相对偏高。基于不同组构的珊瑚砂单元体试样剪切试验,不仅验证了珊瑚砂偏高的强度特征,且进一步揭示了珊瑚砂强度包线的非线性特征。即低应力水平时珊瑚砂强度偏高,显然与珊瑚砂颗粒运移时的低应力颗粒棱角破碎强度分量与剪胀强度分量综合效应最优有关;高应力水平时基于状态的珊瑚砂剪胀分量明显弱化,且颗粒棱角破碎做功影响减弱,珊瑚砂的强度特征更加接近传统滑动剪切模式时的摩尔库伦直线破坏准则。此外,试验结果揭示了珊瑚砂超高应变时,仍具有偏高的残余强度特征。由此揭示了珊瑚砂填筑场地的高承载力特征,或作为土工结构填料时的良好稳定性。     

膨润土-砂混合料膨胀特性的试验研究

利用自制的岩土三向膨胀力测量仪，采用不同干密度、掺砂率对膨润土-砂混合料膨胀特性进行试验。研究结果表明:膨润土-砂混合料的膨胀力随掺砂率的增加而减小，随干密度的增大而增加；在已知掺砂率下，当干密度大于1.7 g/cm3 以后，膨胀力随干密度增加明显；通过砂骨架孔隙比，可以确定不同掺砂率下混合料砂骨架形成时所对应的起偏应力，进而可以计算得到合理的临界掺砂率。     

干湿循环条件下气泡轻质土耐久性的试验研究

基于气泡混合轻质土在干湿循环条件下的试验,研究气泡混合轻质土水稳性的变化规律。通过研究不同气泡及原料土掺量的气泡轻质土在干湿循环条件下无侧限抗压强度的变化规律,分析影响气泡轻质土抗压强度变化的成因。在保证具有较好耐久性前提下,确定适当的配合比范围,为实际工程的应用提供依据。     

膨润土泥浆改良土压盾构粉细砂渣土流动性机制分析

为了揭示膨润土泥浆改良土压盾构粉细砂地层渣土流动性机制，采用跳桌和十字板剪切仪分别测试改良后渣土的流动度和剪切参数变化规律，分析改良粉细砂渣土剪切应力-应变关系和流变模型。结果表明： 1）采用膨水比为1[KG-*4]∶[KG-*4]4的泥浆掺入质量比7%~13%、膨水比为1[KG-*4]∶[KG-*4]6的泥浆掺入质量比7%以及两者之间的配比和掺量，改良粉细砂渣土可以满足其流动性的要求； 2）仅添加对应量的自由水来改良粉细砂渣土的流动性，无法达到良好的效果； 3）随着泥浆掺入质量比的提高和膨水比的降低，改良渣土的流动度显著增大，且其流动度与剪切应力大小存在负相关关系； 4）采用膨润土泥浆改良后的粉细砂渣土符合Bingham模型，塑性黏度和屈服应力的降低是其流动性增大的根本原因。     

不同干湿循环路径下Q2原状黄土强度与微观结构演化试验

为探明不同干湿循环路径对Q₂原状黄土宏观强度和微观结构的影响,考虑地下黄土赋存环境,开展了3种干湿循环路径下的三轴剪切试验、核磁共振测试和扫描电镜试验,分析了Q₂原状黄土强度、微观孔隙分布和土颗粒结构的演化规律与特征,并结合矿物成分变化探讨了相互之间的影响关系。研究结果表明：不同干湿循环路径下,宏观参数-黏聚力与微观参数-孔隙分布、孔隙和土颗粒平均直径均表现出不同程度的劣化效应,参数衰减趋势完全一致,即干湿循环幅度越大,上限含水率越高,衰减越严重,劣化效应越明显。宏观参数-内摩擦角与微观参数-孔隙和土颗粒结构演化特征相似,即内摩擦角小幅波动,孔隙与土颗粒的形态、结构复杂度和排列有序性基本稳定。考虑干湿循环幅度、上限含水率和循环次数3种参数,构建了微观孔隙劣化特征函数,解释了不同干湿循环路径下的孔隙劣化特征,揭示了Q₂原状黄土微观孔隙损伤劣化两阶段发展规律,即波动式损伤积累上升阶段和损伤劣化稳定阶段。相关研究成果可为不同循环路径下的原状黄土宏微观劣化认知提供有益参考。     

无水砂层土压平衡盾构长距离掘进施工技术

在石家庄典型地质全断面无水砂层及无水粉质黏土与砂层组成的复合地层,土压平衡盾构掘进施工中易出现“盾构推力扭矩大、盾构出土不顺利、地表沉降量较大、刀盘螺旋输送机磨损严重、盾构掘进姿态控制不易控制”等施工难点。以石家庄市轨道交通1号线和平医院站-烈士陵园站区间施工为背景,通过盾构选型、掘进参数统计及分析,得出盾构在全断面砂层中掘进时必须向改良土体注入膨润土泥浆和泡沫,以达到改良和建摩的作用;盾构在粉质黏土和中粗砂组成的复合地层中掘进时,单独使用泡沫改良土体就能满足掘进要求,膨润土泥浆将不以改良渣土为第一目的,而以润滑为第一目的;在这种地层掘进时,不应只注重掘进是否顺利,还应保护盾构构件,因此在黏土地层和砂层的复合地层掘进时,加入水或膨润土泥浆是必要的。     

干湿循环效应对风化泥岩性质影响的试验研究

风化泥岩除了一般泥岩的崩解性质以外还受季节性气候的影响,其强度具有明显的变动特性。如果能够得到风化泥岩的强度随干湿循环的变化规律,可为实际工程需要提供可靠的数据,具有重要的理论意义和工程意义。因此对广西南宁柳南路段高速公路的风化泥岩进行干湿循环的试验研究,包括干湿循环条件下的直剪试验和CBR强度试验,实验结果表明：由于干湿循环破坏了土的原有结构,使泥岩结构崩解,凝聚力减小,从而导致风化泥岩的抗剪强度和CBR强度逐渐减小,并且减小趋势随循环次数的增多而减小,内摩擦角也会稍微减小,抗剪强度的衰减主要体现在前两次干湿循环过程中,其粘聚力和内摩擦角在前两次循环中递减的厉害,但是在后几次循环中变化不大;干湿循环过程中风化泥岩的膨胀率随循环次数逐渐减小,这点是因为风化泥岩结构在崩解的过程中趋于稳定,而且如果有上覆压力的作用时,膨胀率会更小。     

南昌复合地层盾构渣土改良技术

为解决在南昌富水条件下砂层与泥质粉砂岩复合地层中喷涌、结"泥饼"、渣土"流塑性差、含水量高、渗透系数大"等施工难点,以南昌地铁1号线中子(中山西路站—子固路站)区间、八八(八一广场站—八一馆站)区间盾构施工为背景,通过数据统计及案例分析,得出液态高分子聚合物可作为抑制喷涌常态措施,泥质粉砂岩及富水砾砂层地质条件下,选取泡沫剂作为渣土改良添加剂,在砂砾石与泥质粉砂岩的复合地层,可考虑添加一定量的膨润土或高分子聚合物,解决砂砾石地层中渣土流动性差、防喷涌及粉质泥沙岩中结"泥饼"等问题。砂砾层体积与渣土总体积之比小于等于1/3时,渣土改良方式采用泡沫剂与分散剂溶液;大于1/3而小于2/3时,改良方式采用膨润土与泡沫剂溶液;大于等于2/3时,改良方式采用水土比8∶1膨润土与浓度为3%泡沫剂溶液,但膨润土用量应增加。     

干湿循环作用下云母片岩力学特性试验研究

针对鄂西北地区云母片岩,开展了干湿循环条件下云母片岩单轴压缩试验,研究了云母片岩强度与变形参数随干湿循环次数增加的变化规律。结果表明:随着干湿循环次数的增加,云母片岩强度、割线模量逐渐降低,泊松比变化较小,抗压强度、割线模量与循环次数分别呈对数、线性相关。干湿循环达到一定次数后,云母片岩被水完全浸透,致使强度和割线模量损伤出现拐点。     

不同岩性机制砂对沥青混合料路用性能的影响

为指导不同岩性机制砂在沥青路面的应用，选择3种岩性机制砂制备沥青混合料，分析机制砂岩性对沥青混合料水稳定性、高稳定性、低温抗裂性能的影响，并并探索抗剥落措施对混合料性能的影响。结果表明:石灰岩机制砂混合料的稳定度和残留稳定度比均略高于辉绿岩机制砂混合料，远高于花岗岩机制砂，冻融劈裂试验也显示出一致的规律；相比花岗岩机制砂，辉绿岩机制砂混合料动稳定度提升52.6%，石灰岩机制砂混合料动稳定度提升45.2%；低温状态下，花岗岩机制砂混合料的抗裂性能最差，石灰岩机制砂和辉绿岩机制砂混合料的低温弯拉应变优良；使用抗剥落措施后，花岗岩机制砂和辉绿岩机制砂混合料水稳定性、高温性能均得到明显改善，其中残留稳定度比提升5%以上，残留强度比提升16%以上，动稳定度提升50%以上。     

基于级配优化对掺水泥泡沫沥青就地冷再生混合料高温性能的影响

研究了水泥、机制砂、19~26.5 mm粗集料掺量对泡沫沥青冷再生混合料高温稳定性能的影响。结果表明:随着水泥用量增加，冷再生混合料高温稳定性能逐渐增加，至少提高160%；随机制砂掺量增加，冷再生混合料高温稳定性能，先增大后减小，当机制砂用量为20%时，高温稳定性能至少提高62%；随19~26.5 mm粗集料用量增加，冷再生混合料高温稳定性能，先增加后减小，当粗集料用量为10%~20%时，冷再生高温稳定性能，至少提高105%；基于高温稳定性能进行级配优化时，应优选考虑掺加1.5%水泥和10%~20%的19     

干湿循环下石灰改良膨胀土特性研究

为研究干湿循环下石灰改良膨胀土特性，进行了击实试验、自由膨胀率试验、裂隙发育试验及固结快剪试验。结果表明:随石灰含量增加改良膨胀土自由膨胀率显著降低，干湿循环条件下，石灰掺量为3 %时出现细微裂隙且表面脱落，5 %时未出现可见裂隙，表面局部脱落，7 %时未产生明显裂隙；内摩擦角和黏聚力随石灰含量增加而增大，干湿循环过程中内摩擦角基本保持不变，而黏聚力在第一次干湿循环后降低35 %，后续基本保持不变，根据现场施工和经济性，建议石灰掺量宜选5 %。