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。     

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。     

重金属污染物对压实膨胀土渗透及膨胀特性影响研究

公路汽车排放的重金属等污染物对膨胀土路基渗透及膨胀性能的影响受到越来越多的关注。通过渗透试验和膨胀变形试验研究了不同干密度和金属污染物浓度对压实膨胀土渗透和膨胀性能的影响。试验结果表明干密度1.5 g/cm~3的压实膨胀土试样蒸馏水的渗透系数约为2×10~(-9)m/s;随着压实膨胀土试样干密度增大渗透系数显著减小。因金属污染物对膨胀土扩散双电层(DDL)的影响,压实膨胀土试样渗透系数随着金属污染物Cu~(2+)浓度的增大而增大。由于渗透固结作用,压实膨胀土试样膨胀变形随金属污染物Cu~(2+)浓度的增大而减小。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土膨胀特性试验研究

以肯尼亚蒙巴萨地区典型膨胀土为研究对象，进行了室内无荷载和有荷载条件下的膨胀率试验，探究了膨胀土膨胀特性与初始含水率、干密度及上部荷载的关系。结果表明:该试样的膨胀变形可分为膨胀加速、膨胀衰减和膨胀稳定三个阶段；膨胀速率和膨胀稳定量与干密度和初始含水率密切相关。在无荷载试验条件下，随着干密度和初始含水率的增加，膨胀率基本呈线性变化趋势；在有荷载试验条件下，上部荷载会对膨胀土的膨胀有显著的抑制作用；膨胀土膨胀率随上部荷载的增加呈线性关系降低。     

击实膨润土膨胀特性的试验研究

本研究对击实膨润土的膨胀变形和膨胀压力进行了各种室内试验，取得了如下结论：（１）膨胀变形一时间曲线主要与初始干容量、垂直压力及初始含水量有关，但是大膨胀变形量却与初始含水量几乎无关，而与初始干容重成正比例增大；（２）最大膨胀压力随妆始干容重的增加按指数规律增大，但与初始含水量几乎无关；（３）击实膨胀润土的膨胀机理要依据膨胀性粘土颗粒如蒙脱石的膨胀性质来解释。此外，文中还提出了膨胀性质种类和一个新的     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验，分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明:非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律，尤其当土体压实度较低时，滞后规律更为显著；法向应力及含水率提升，非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化，逐步转化表现为硬化特征，这一特征随土体干密度的提升而更加明显；随土体样本含水率提升，非饱和粉土黏聚力逐步下降，将这一规律进行线形拟合，整体拟合曲线表现为折线特征，且转折点与最佳含水率高度重合；含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律，同等含水率水平下，土样干密度越大，内摩擦角也相对更大。     

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。     

膨胀土侧向膨胀力试验研究与应用

侧向膨胀力是膨胀土支挡结构设计计算中的关键参数。为揭示并表征膨胀变形影响下侧向膨胀力的变化规律，研制二维膨胀仪，提出侧向膨胀力试验方法，以广西百色压实膨胀土为对象，分别研究竖向膨胀和侧向膨胀影响下侧向膨胀力的变化规律，并建立相应的关系表达式。试验结果表明：恒体积浸水条件下，侧向膨胀力与竖向膨胀力之比为0.42；完全侧限条件下，侧向膨胀力会因竖向膨胀的增大而减小；竖向应力通过影响竖向膨胀变形从而间接影响侧向膨胀力；竖向膨胀相关的侧向膨胀力折减系数D_f随竖向应力比（竖向应力与竖向膨胀力之比）的变化可用幂函数表征。保持竖向膨胀不变条件下，侧向膨胀力会随侧向应变（侧向膨胀率）的增大而减小；侧向膨胀力越大，最终侧向应变越大；侧向膨胀相关的侧向膨胀力折减系数R随侧向应变比（侧向应变与最终侧向应变之比）的变化亦可用幂函数表征。以浸水条件下大型膨胀土挡墙为例，应用该试验成果分别计算挡墙静止和被推移时的侧向膨胀力沿深度的分布，实测结果验证了计算结果的合理性。提出的侧向膨胀力试验方法和表征公式简单实用，可提高膨胀土支挡结构设计计算中关键参数取值的准确性。     

南水北调工程粘土岩基本物理性质试验研究

粘土岩是南水北调中线工程总干渠潞王坟膨胀岩试验段具有代表性的膨胀岩之一。通过颗粒分析试验、击实试验、膨胀性试验和渗透试验来了解其基本物理性质,结果表明:①粘土岩的颗粒组成以粉粒、粘粒和胶粒为主,含有少量砂粒,级配一般;轻型击实、干土法制样时,粘土岩最优含水率为25.9%,最大干密度为1.56 g/cm3。②粘土岩的自由膨胀率为68%～70%,具有中等膨胀潜势;其无荷膨胀率、膨胀力均随干密度的增加而增加,但干密度达到1.60 g/cm3后,粘土岩的无荷膨胀率和膨胀力增幅均有不同程度的减缓。③粘土岩原状样和重塑样的渗透系数随着干密度的增大而减小。     

基于微结构量化的含渐变带黄土各向异性特征研究

黄土层间界面稳定性问题突出，天然黄土层之间的交界面呈现渐变过渡形式。为研究黄土渐变带及相邻两土层的各向异性特征，以含黄土层、古土壤层以及两者之间渐变带的早更新世(Q₁)黄土为例，通过扫描电镜(SEM)获取各土层不同方向上的微观图像。对图像进行二值化处理，计算形状系数F、形态分维数D、概率熵H_m及定向频率P_i(α)等微观结构参数，分析3种典型土层在微观结构上的各向异性。此外，通过三轴压缩试验获得各土层不同方向上的抗剪强度参数，将微观结构参数和抗剪强度参数相结合，探究了两者之间的联系，揭示含渐变带Q₁黄土的各向异性差异表现。结果表明：①各土层微观结构均具有显著的各向异性，当平行于沉积方向时，孔隙和颗粒排列的定向性最好，与沉积方向45°斜交及相垂直时次之，但受风化作用影响各向异性表现程度有所差别；②当加载方向与沉积方向平行时，各土层的强度表现最高，而垂直时则最低，这种各向异性主要源于黏聚力的差异，并且会随着围压和含水率的增大而减弱；③黄土层和古土壤层的力学各向异性与内部微观结构的各向异性关系紧密，但是在渐变带土层中，这种关联性却表现较弱；④渐变带土层的力学规律性和整体强度均明显弱于上下土层，是土体力学稳定需要关注的重要层位。     

砂性地层盾构隧道壁后注浆浆液扩散室内试验

为了探明盾构隧道壁后注浆浆液扩散机理,基于对壁后注浆过程的分析,设计由试验模型箱、注浆系统、浆液配制系统、测试及数据处理系统组成的模型试验系统,试验前首先对水泥浆液的特性进行测试,然后通过该模型试验系统分别对3种不同级配的砂样地层（对应不同分维数）进行牛顿流体、宾汉姆流体、幂律流体的壁后注浆室内试验。根据试验结果分析注浆过程中浆液流速、土体密度及含水率的变化规律,并结合理论计算分析浆液的充填率λ,超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂,浆液损耗系数λ₃,浆液在土体中的渗透系数及压密系数m的变化规律。结果表明：盾构隧道壁后注浆过程中,水灰比大小对浆液的流速、渗透扩散时间影响较大,砂样分维数对地层可注入时间的影响较为明显;浆液的充填率λ与水灰比大小有关,浆液损耗系数λ₃ 与水灰比呈正相关关系,不同砂样的超挖系数和浆液压缩系数λ₁+λ₂ 的数值变化不大;浆液在砂样中的渗透系数及压密系数m与砂样的分维数呈负相关关系;3种不同的流体注浆结束后,管片周围土体的密度与土体所处的深度成反比,随着深度的增加,土体密度的变化率减小且纵向上的离散性降低;周围土体的含水率与土体所处的深度成正比,随着深度的变化,含水率的变化率亦减小且在纵向分布上趋于某一确定值。     

水泥改良全风化花岗岩路基填料水稳定性研究

以川南某高速公路工程为依托,采用振动压实法成型水泥改良全风化花岗岩路基填料试件,研究压实度、水泥剂量及养生龄期对全风化花岗岩填料水稳定性影响规律。结果表明:全风化花岗岩渗透系数和崩解量随压实度提高逐渐降低,当压实度≥96.0 %,渗透系数趋于稳定,压实度提高1.0 %,崩解量约降低8.6 %;掺入水泥后水稳定性显著提高,水泥改良全风化花岗岩与全风化花岗岩试件崩解量比值在4.2以上,当水泥剂量≥4.0 %,改良后渗透系数、崩解量随压实度增大呈线性趋势降低,渗透系数、崩解量降低速率分别为6.3 %、6.4 %;改良后龄期前14天水稳系数增长较快,28天后曲线较平缓,水泥剂量增加1 %,7、28天水稳系数约分别增加10.5 %、9.5 %以上。     

振动压实千枚岩路基填料水稳定性研究

为提高千枚岩路基填料水稳定性，采用振动压实试验方法研究了压实度、水泥对水稳定性的影响规律。结果表明:随干湿循环作用次数增加，千枚岩崩解量呈现线性递增趋势、耐崩解性指数呈现线性递减趋势；随压实度增长，千枚岩渗透系数逐渐减少、耐崩解性增强，压实度达到96%以上时渗透系数趋于稳定；水泥改良千枚岩可有效降低渗透系数，与素千枚岩相比，渗透系数至少下降了67.8%（水泥改良千枚岩C）或15.2%（水泥改良千枚岩A），且改良前后崩解速率比值（水稳定性）随水泥掺量增加而增大。建议通过采用提高压实度或水泥改良等措施以提高千枚岩路基填料水稳定性。     

土石混填路基土的化学加固试验研究

采用S型复合固化剂对土石混填路基土进行化学加固试验,分析了S型复合固化剂的作用机理。通过土石混填路基土的重型击实试验、CBR试验、渗透性试验与固结试验,研究掺加S型复合固化剂或石灰对土石混填路基土性质的影响。结果表明:加入石灰或S型复合固化剂后,土石混填路基土的最优含水率降低、最大干密度提高,随着龄期的延长,加固土的CBR逐渐增加,且都能有效减小土石混填路基土的渗透系数,提高土石混填路基土的压缩性能。总体上,S型固化剂使用效果优于石灰,对土石混填路基土有很好的路用性能。     

TDA黄土混合物的渗透性能研究

对不同橡胶颗粒掺量的TDA黄土混合物进行变水头渗透试验,分析混合物以最大干密度配比时渗透系数的变化规律;研究TDA黄土混合物作为路基填料、渠道填料的水理特性.结果 表明:随着时间增长,TDA黄土混合物的渗透系数逐渐减小,且变化幅度由剧烈趋于缓和;孔隙比对渗流作用影响与颗粒联通性、最小粒径有关;掺量小于20％的混合物与素...     

采用振动击实法开展水泥稳定碎石基层标准试验的相关影响因素研究

采用振动压实法作为水泥稳定碎石基层的标准试验方法,比采用重型击实方法确定水泥稳定碎石基层的最大含水量和最大干密度,更符合实际工程中的振动碾压情况。本次研究振动压实法的静压力、激振力、振幅和振动频率等因素对水泥稳定碎石基层的最大含水量和最大干密度结果影响程度。     

富水圆砾地层盾构渣土改良技术研究

为解决土压平衡盾构在富水圆砾地层中渣土不易改良及易喷涌问题,采用昆明地铁4 号线圆砾土作为试验材料,以膨润土泥 浆、羧甲基纤维素(CMC)与聚丙烯酰胺溶液(PAM)作为主要改良材料,泡沫作为辅助改良材料开展室内改良渣土坍落度和常水头渗透性试验。试验结果表明: 1)在塑流性方面,仅用泥浆或泥浆与CMC 混合改良时,圆砾土流动性过大; PAM 加入到泥浆改良渣土中时,能够提高渣土的塑流性; 泡沫的掺入对泥浆和PAM 共同改良渣土的塑流性无影响。2)在渗透性方面,CMC、膨润土泥浆和PAM 均可有效改善渣土渗透性,且渗透系数随着注入比的增加而增大; 泡沫的掺入对泥浆和PAM 共同改良渣土的渗透性无影响。根据试验结果可知: 当地下水头约为25 m 时,可将膨润土泥浆配比1 ∶ 4(1%CMC)、膨润土泥浆注入比(BIR)= 25%、PAM 注入比(PIR)= 12. 5%、泡沫注入比(FIR)= 20%或膨润土泥浆配比1 ∶ 3、BIR= 25%、PIR= 7. 5%、FIR= 20%作为此圆砾地层的渣土改良参数。