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。     

重塑膨胀土细观裂隙参数与抗剪强度的关系分析

对干湿循环作用后的重塑膨胀土进行CT试验和直剪强度试验,运用MATLAB软件处理CT图像并提取出膨胀土细观裂隙参相关数进行定量分析,探讨了膨胀土细观裂隙参数和抗剪强度之间的关系。结果表明:CT图像展示了膨胀土细观裂隙产生和发展,裂隙数目的增加并最终发育成细观裂隙网络的过程;第1~2次干湿循环次数对土样裂隙发育影响显著,决定了细观裂隙发育的最终形态;土体细观裂隙的发育程度对土体的抗剪强度重要的影响,可通过裂隙率、分形维数、CT数与抗剪强度参数之间的强相关性,对土体结构强度进行预测。     

废旧橡胶轮胎颗粒-水泥改性强膨胀土的长期路用性能研究

为研究废旧橡胶轮胎(WRT)颗粒联合水泥改性强膨胀土作为路基填料的长期力学性能，采用不同掺量(3%、6%)的WRT颗粒联合水泥(3%),对广西宁明强膨胀土进行改性处理。对改性前后的试样开展扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等微观试验，对经历干湿循环作用后的改性膨胀土试样开展动、静三轴等宏观试验，测定其动回弹模量M_R及固结不排水抗剪强度，着重研究了干湿循环次数和WRT颗粒掺量对改性后强膨胀土路用力学特性的影响。结果表明：(1)改性膨胀土由于水泥的水化反应产生颗粒团聚作用，加之WRT颗粒的掺入，使其大孔隙增加，结构密实度降低；(2)WRT颗粒掺量一定时，随着干湿循环次数的增加，改性膨胀土的动回弹模量M_R表现出先增大后大幅减小的特点，其剪切破坏形态由塑性破坏向脆性破坏转变，应力～应变曲线由应变硬化型逐渐转化为应变软化型，抗剪强度有所增大；(3)M_R随着WRT颗粒掺量的增加而降低，但随围压σ_c的增加而增大，抗剪强度随WRT颗粒掺量的增加而下降。     

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。     

高应力与低应力条件下膨胀土抗剪强度特性分析

研究表明膨胀土边坡的滑塌具有浅层性,破坏时土体受到的法向压力基本小于50kPa。文中基于此对干湿循环作用后饱和膨胀土高应力和低应力条件下的抗剪强度进行试验研究。结果表明,干湿循环作用下膨胀土的剪应力值随干湿循环次数的增加呈衰减趋势;高应力段粘聚力大于低应力段,而高应力段的内摩擦角小于低应力段,高应力段得到的数据结果势必偏离实际的拟合结果,不利于边坡稳定性分析;粘聚力随循环次数变化呈良好的指数函数关系,得到的经验公式可用来预测膨胀土的抗剪强度和膨胀土边坡干湿循环作用后的最终抗剪强度稳定值。     

干湿循环作用下膨胀土裂隙演化规律及其对抗剪强度影响

运用计算机图像处理软件对干湿循环作用下膨胀土表面裂隙的特征进行了表征,分析了膨胀土表面裂隙的演化规律,并结合直剪强度试验结果,探讨了表面裂隙形态的力学效应。结果表明:裂隙的节点个数、条数、总长度、区块个数、裂隙率和分形维数随土样干湿循环次数的增加而增加,而裂隙的平均长度、区块平均面积却相应的减小;第1次循环后,裂隙参数变化幅度最大,并干湿循环次数的增大逐渐趋于稳定。随着膨胀土表面裂隙网络裂隙率和分形维数的增大,粘聚力呈单调减小。而内摩擦角与裂隙网络分形维数和裂隙率的相关性较低。膨胀土抗剪强度随裂隙表面分形维数以及裂隙率的变化规律与抗剪强度随干湿循环次数的变化规律一致。     

干湿循环下红砂岩路基填料回弹模量控制研究

经过多次干湿循环的红砂岩,其强度衰减特性十分明显,路用性能难以得到保障。该文基于室内干湿循环试验,揭示了3种红砂岩素土和不同水泥剂量改良土的强度变化规律。结果表明:红砂岩素土强度在干湿循环作用下衰减明显,回弹模量随干湿循环次数增加而减小;掺加一定量水泥可以有效遏制水活性,强度衰减幅度减小,随着水泥改良土龄期增长,第3次干湿循环后试件回弹模量缓慢回升。分析了路面与车辆的相互作用关系,根据路面的不平整度确定了车辆动态加载模型;基于动应变控制法和有限元法,针对3种不同路堤强度进行结构建模分析,得到了红砂岩改良层回弹模量和填筑深度的关系,通过幂函数拟合确定了重交通条件下满足动应变条件的改良层所需回弹模量的临界值,并于实际工程中得到验证。     

干湿循环作用下改良膨胀土力学指标的变化规律

为探索改良膨胀土力学指标随干湿循环作用的变化规律,根据膨胀土改良及击实试验成果,进行了干湿循环作用不同次数后的直接剪切、固结试验及CBR强度试验。试验结果表明:干湿循环作用造成的试样表面松散,导致了改良膨胀土力学指标的快速下降,但经历多次干湿循环,试样表面的松散程度及深度并未显著增加,改良膨胀土的力学指标随干湿循环作用次数增加趋于稳定。     

玄武岩纤维改善膨胀土性能试验研究

本文介绍了试验的原材料性质和试验方案,并阐述了玄武岩改善膨胀土的机理;通过对经过玄武岩改良后的膨胀土进行室内试验,研究不同玄武岩纤维掺量和不同养生期对改良膨胀土的胀缩及强度的变化影响规律,从而为公路建设提供参考。结果表明,玄武岩纤维改善膨胀土的无荷膨胀量及膨胀力都随纤维掺量及养生龄期的增加而减小;一定掺量范围内,抗剪和抗压强度均随纤维掺量的增加而增加,超过范围后又有所降低;玄武岩纤维最佳掺量为0.3%,膨胀土的最佳养护期为14d。     

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。     

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。     

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...     

南宁外环膨胀土抗剪强度非线性特征及影响因素分析

以南宁外环膨胀土为对象,开展含低应力条件的不同干密度、不同初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用重塑样、有荷干湿循环作用原状样的饱和慢剪以及重塑样饱和三轴固结排水试验,研究干密度、初始含水率、无荷和有荷干湿循环作用等因素对其低应力条件下抗剪强度的影响。结果表明:各抗剪强度包线均呈非线性特征,可用广义幂函数很好地拟合;低应力、干密度及初始含水率对饱和慢剪强度的影响显著;试件初始含水率相同时,干密度越大,强度越大;干密度相同时,初始含水率越大,强度也越大;随干湿循环次数的增加,无荷条件下土样的抗剪强度衰减强于有荷条件。     

干湿循环效应对路基软黏土强度影响研究

对长沙绕城高速公路某高路堤下卧软黏土进行了干湿循环条件下的原状土快剪试验,包括模拟干湿循环增湿过程中不同含水量变化、不同现场浸水条件及不同干湿循环次数后的软黏土快剪试验.试验表明,干湿循环增湿过程引起的含水量变化对软黏土抗剪强度有较为严重的弱化效应,表现为其粘聚力及总的抗剪强度呈幂函数形式衰减,内摩擦角呈二次函数形式衰...     

干湿循环作用下高液限粉土动态回弹模量试验研究

针对高液限粉土,采用新型试验方法进行干湿循环试验,并对干湿循环后的试验土样进行了动态回弹模量试验,探索动态回弹模量随干湿循环次数、含水率、应力状态的变化规律。研究结果表明:(1)回弹模量与围压呈正相关,与干湿循环次数、偏应力和含水率呈负相关;(2)回弹模量变化幅度随着干湿循环次数的增加而不断降低,首次降低最为明显,经历3～5次循环后衰减基本达到稳定,回弹模量衰减幅度约为63%;(3)干湿损伤对含水率变化较为敏感,随含水率增大,干湿循环损伤因子逐渐升高。此外,干湿损伤对应力状态变化规律影响较小,呈现出无序性。     

石灰改良南阳膨胀土的强度特征与微观机理研究

以南阳膨胀土为研究对象,对掺灰比4%~12%膨胀土进行直接剪切试验,研究不同掺灰比膨胀土应力-位移关系,分析不同掺灰比对膨胀土强度的影响规律。通过电镜扫描试验,探求掺灰改良膨胀土微观结构变化的机理。结果表明:在相同上覆荷载下,膨胀土强度随着掺灰比的提高而增强,掺灰比由7%增至10%时膨胀土抗剪强度增幅明显,掺灰比超过10%后抗剪强度增幅较小。电镜扫描结果显示石灰与膨胀土颗粒形成团聚体结构,使改良膨胀土中粗颗粒含量提升,增强了土体结构性。     

干湿循环下水泥改性膨胀土裂隙及渗透特性研究

为了研究水泥改性膨胀土在干湿循环下的工程渗透特性,设计水泥改性膨胀土的配合比,采取正交设计试验方法,通过图像分析软件PACS、无侧限抗压强度试验、室内渗透试验研究在干湿循环条件下水泥改性膨胀土的裂隙开展情况、强度衰减特性、水泥改性膨胀土渗透性能的变化规律。结果表明:土体渗透特性和强度受干湿循环次数的影响程度较大;在干湿循环条件下水泥改性的膨胀土含水率保持更稳定,抗裂率、强度、渗透率均得到明显的改善;低碱水泥土的裂隙率、强度衰减率、渗透率均大于普通水泥土。     

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。     

干湿循环下重塑砂质粉黏土强度及变形特性研究

砂质粉黏土是一种广泛存在于富水区域的土，容易受到地下水位的升降和季节变换的影响。为得到满足工程需要的设计参数，了解合肥南淝河附近轨道交通东门换乘站工程的砂质粉黏土在干湿循环下的强度变形特征，基于室内直剪试验，获得了砂质粉黏土经历干湿循环后的抗剪强度指标及其变形情况。试验结果表明:重塑砂质粉黏土在经历干湿循环后，抗剪强度先增大后减小，发生了衰减，最终趋于稳定，且稳定值小于初始值；剪切破坏滑动面由较为完整变为有明显的裂缝而丧失完整性。从机制上分析了剪切强度变化的原因，认为重塑土的损伤变量在干湿循环时开始了演化，导致土体发生强度衰减。     

盐渍土工程性质试验

为研究盐渍土的工程性质,首先通过试验测定了土样的颗粒分析结果和基本物理力学性能指标,得到了石灰物质化学性质和水泥的各项性能指标.然后分别通过对不同含盐量、不同无机结合料掺量的盐渍土土样进行低温直剪试验、抗压强度试验、抗压回弹模量试验系统研究了盐渍土的力学性能.最后分别通过对不同含盐量、不同无机结合料掺量的盐渍土土样进行干湿循环试验和冻融循环试验系统研究了盐渍土的耐久性能.研究结果表明:易溶盐含量的增加可显著降低盐渍土的抗剪强度;水泥和石灰的加入使盐渍土的粘聚力、内摩擦角、抗压强度和抗压回弹模量均显著提高,同时也使得盐渍土的耐久性有所改善;水泥对提高改良盐渍土的抵抗变形能力有显著作用,同时对早期强度与水稳性提高效果更好.