碾压膨胀土开裂规律及影响因素试验研究

运用计算机图像处理和编程技术,对不同压实度、初始含水率和干湿循环次数影响下膨胀土的表面裂隙的特征进行了描述和定量分析,探讨了压实度、初始含水率和干湿循环次数对膨胀土开裂规律的影响。结果表明:节点个数、块区个数、裂隙率和分形维数可以用来表征表面裂隙的开裂程度;随着膨胀土压实度的增大,裂隙的开裂程度减小;膨胀土的初始含水率为塑限含水率时开裂程度小于最佳含水率时的开裂程度;裂隙的开裂程度随干湿循环次数的增加而增大,裂隙相关参数的变化率呈减小的趋势,第1次干湿循环对膨胀土开裂的影响最大,第5、第6次干湿循环对开裂的影响甚微。     

改良膨胀土干缩裂隙发育规律的研究

运用Matlab软件图像处理功能,对干湿循环作用后不同改良方法的膨胀土表面裂隙参数进行了定量分析,探讨了改良膨胀土表面的裂隙发育规律。研究结果表明;改良膨胀土表面的裂隙率随干湿循环次数的增加而增加,最终趋于一种稳定状态。提高压实度、加入筋体材料、掺风化砂及掺石灰均能很好抑制膨胀土土样中裂隙发育的程度,作用效果不尽相同。但在实际工程应用中,需要对压实后的土体采取包盖隔水措施,确定最佳加筋位置,以及采用合理的掺砂量和掺灰量。     

红粘土裂隙发育及与低应力抗剪强度的关系研究

通过Matlab软件的图像处理功能对干湿循环作用后的红粘土表面裂隙参数进行定量分析,并进行低应力条件下的快剪强度试验,探讨了红粘土表面裂隙参数与抗剪强度的关系。结果表明;第1~2次干湿循环作用对表面裂隙最终形态的确定起主要作用。随干湿循环次数的增加,裂隙发育沿着原有裂隙扩展,以变宽、变长为主,新的裂隙较少,最终趋于一种稳定状态。裂隙的产生对土体抗剪强度有重要的影响,可通过裂隙率、分形维数与抗剪强度参数的良好的线性关系,来预测裂隙结构强度参数。     

干湿循环条件下碾压膨胀土的裂隙发展规律

为探讨公路工程中膨胀土路基裂隙的开展过程和演化规律,设计并开展了室内模拟试验,初步获得压实膨胀土中裂隙的发育过程及随干湿循环作用次数的变化规律.运用MATLAB的图像处理功能,对开裂试样进行了定性描述和定量统计分析.分析结果表明:初始状态下,试样中产生的裂隙细微短小,裂隙率较低;首次干湿循环作用后,试样裂隙率大幅提高,且开裂宽度和深度急剧加大;但经随后几次干湿循环的作用,裂隙的增长率逐步减小并趋于稳定.研究结论对指导膨胀土路基施工有一定意义.     

膨胀土裂隙发育规律及与抗剪强度的关系研究

运用图像处理软件对不同干湿循环次数作用后的膨胀土表面裂隙参数进行提取,然后对试件进行低应力条件下的快剪试验,探讨了抗剪强度与裂隙参数的关系。研究结果表明;第1~2次干湿循环作用对裂隙的开裂影响程度较大,随次数的增加裂隙基本沿着原有的裂隙以变宽、变长为主,新裂隙发育较少;在第1次干湿循环后c值变化最明显,φ值受干湿循环次数作用影响不大;c值与裂隙率和分形维数具有良好的线性关系,可为裂隙参数来反算抗剪强度提供理论依据。     

基于偏最小二乘法的红粘土裂隙参数关系分析

利用 MATLAB软件,对干湿循环作用后的红粘土表面裂隙参数进行了提取。基于偏最小二乘算法,定量分析和描述了各裂隙参数之间的关系。分析结果表明：首次干湿循环作用对土样开裂的影响最为明显,红粘土裂隙参数变化幅度最大;PLS法实用有效,其拟合值与实际测量结果的偏差很小,实际结果的预测精度比较高;裂隙的节点个数、区块数目及裂隙率可用来表征裂隙的开裂程度,定量描述红粘土的形态结构和几何特征。研究成果可简化裂隙的量测,提高量测工作的效率。     

干湿循环作用下温度效应对膨胀土收缩规律研究

在不同设定温度下,对膨胀土进行一系列干湿循环试验,基于图像处理软件PCAS的应用,对膨胀土试样裂隙图片进行定量采集研究,获取试件表面的裂隙参数,探讨温度对干湿循环作用下膨胀土裂隙收缩开裂规律的影响。研究结果表明:(1)膨胀土的裂隙率、分形维数随着干湿循环次数的增加而逐渐增加,最后渐趋稳定;(2)在前3次干湿循环作用下,膨胀土的裂隙率、分形维数变化幅度最大;温度高的变化幅度比温度低的大;(3)在相同的循环次数下,温度较高的膨胀土的裂隙率、分形维数比温度低的大;(4)经过6次干湿循环作用后,膨胀土的裂隙变化渐趋稳定。     

泥质岩崩解性状的模型试验研究

通过循环浇水-风干的过程模拟干湿循环作用,测试岩面剥蚀深度、裂隙宽度等,开展室内大模型的崩解试验研究。试验结果表明:泥质砂岩面崩解现象不明显,而泥岩显著;泥岩的收缩量明显大于泥质砂岩。岩面裂隙观测结果表明:浇水后泥质砂岩裂隙度与风干时间呈线性相关;泥岩裂隙度与风干时间呈非线性相关,包括初期快速增大阶段和后期缓慢增大阶段;风干时间长短与裂隙度受干湿循环影响的程度关联较大,短时间内,岩面裂隙度随干湿循环次数增加保持相同的波动状态,但干燥时间超过临界值后,裂隙度会突破原有波动状态,加剧干湿循环对裂隙的影响。试验成果还表明,施工过程的短期坡面冲刷不是影响边坡稳定的主要问题。     

降雨入渗对红粘土边坡稳定性影响参数取值研究

根据现场红粘土边坡不同强度降雨试验进行取样,开展了由于降雨造成不同密度、不同含水量红粘土直剪试验与三轴剪切试验,从而为降雨入渗情况下红粘土边坡稳定性分析的参数取值提供依据。试验结果表明,雨水入渗对红粘土强度的影响主要表现为粘聚力弱化;而红粘土的密实程度对其参数存在一定影响：若红粘土松散,则降雨量变化对粘聚力不明显;而红粘土密实时,随着降雨量的增大粘聚力显著减小。此外,在降雨量相同情况下,红粘土粘聚力随压实度增加明显提高,表明对红粘土边坡进行适当压实可提高其边坡稳定性。     

红黏土波速变化规律试验研究

红黏土是一种高塑性粘土,它的特点表现为收缩性明显但压缩性低。在经历多次干湿循环过程后,红黏土易在土体内部逐渐形成间隙,降低土体的整体稳定性。依此,根据超声波测试理论,使用非金属声波检测仪对干湿循环后红黏土进行声波检测,分析含水率在恒定状态下,试样纵波波速随干湿循环次数的变化情况。研究结果表明:在控制含水率一定的条件下,纵波波速随干湿循环次数的增加而降低,研究成果为研究红黏土的声学特征提供参考借鉴。     

根系分布对膨胀土干缩开裂影响试验研究

为研究植被对膨胀土的改良作用,采用细麻绳模拟了不同根系直径和根系排列分布的土体干缩开裂试验,分析了土体中的水平根系、竖向根系、斜向根系、混合根系及不同根系直径对抑制膨胀土干缩开裂的作用机理.研究结果表明:4种不同根系的排列方式对干缩开裂抑制作用从大到小依次为混合排列根系的、水平根系的、倾斜根系的、竖向根系的.根系直径的增加对干缩开裂的抑制作用呈先增后降趋势,加筋直径为2 mm时,其表面裂隙率为1.6％,抗开裂效果最好,而直径分别为1、3、4 mm组的最终裂隙率分别达到2.6％、3.4％和4.06％.该结果可为膨胀土边坡生态加筋护坡等相关研究提供借鉴.     

根系分布对膨胀土干缩开裂影响试验研究

为研究植被对膨胀土的改良作用,采用细麻绳模拟了不同根系直径和根系排列分布的土体干缩开裂试验,分析了土体中的水平根系、竖向根系、斜向根系、混合根系及不同根系直径对抑制膨胀土干缩开裂的作用机理.研究结果表明:4种不同根系的排列方式对干缩开裂抑制作用从大到小依次为混合排列根系的、水平根系的、倾斜根系的、竖向根系的.根系直径的增加对干缩开裂的抑制作用呈先增后降趋势,加筋直径为2 mm时,其表面裂隙率为1.6％,抗开裂效果最好,而直径分别为1、3、4 mm组的最终裂隙率分别达到2.6％、3.4％和4.06％.该结果可为膨胀土边坡生态加筋护坡等相关研究提供借鉴.     

石灰改良膨胀土填料试验研究

以改建铁路沪汉蓉通道襄樊至老河口段路基工程为依托,通过室内试验和现场检测试验,对石灰改良膨胀土的物理性质、胀缩性、强度特性、水稳定性和干湿循环下其强度变动规律进行了研究．研究结果表明：石灰改良土的塑性指数降低,胀缩性减弱;石灰改良土的抗剪强度与掺合比、养护龄期和压实系数均呈正相关性,石灰改良土最佳掺合比为5％～7％,60d龄期之后石灰改良土的抗剪强度基本趋于稳定;石灰改良土水稳定指标在0．70以上,具有很好的水稳定性;石灰改良土抗剪强度指标随干湿循环次数增加呈衰减趋势,但当干湿循环次数较大时,石灰改良土的粘聚力随循环次数的增加会出现一定程度的提高．现场压实质量检测结果表明,石灰改良土路基质量基本能满足规范要求．     

三种改良材料对膨胀土裂隙的影响及工程应用探讨

将石灰、风化砂、土工格栅3种改良材料来改良河南南阳膨胀土,观察改良膨胀土表面裂隙的发育情况,分析了3种改良材料对膨胀土裂隙发育影响的原因,并结合试验现象和结果,探讨了改良膨胀土的裂隙研究对工程和试验研究的应用价值。研究认为,不同改良材料和不同改良程度对膨胀土裂隙的发育的影响不同,并且其影响的本质原因各不相同。改良程度越大,改良的效果越佳,但裂隙的改良效果随着循环次数的增加逐渐消弱;改良膨胀土裂隙的研究,对于工程的应用和试验研究的发展具有重要的促进作用。     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

基于干湿循环试验的黄土路堑浅层边坡长期稳定性分析

为评估干湿循环作用对黄土边坡浅层土体强度的劣化效应，对甘肃定西Q₃原状黄土开展了不同干湿循环路径下的室内直剪试验，分析干湿循环次数、循环幅度与下限含水率对土体抗剪强度的影响，建立了考虑干湿循环三参数的强度劣化模型，并运用强度折减法对比了不同干湿循环路径下黄土路堑浅层边坡的长期稳定性。试验结果表明：随着干湿循环次数增加，原状黄土的黏聚力呈现先减小后趋于稳定的变化趋势，可采用双曲线函数进行拟合，内摩擦角呈线性下降趋势，10次干湿循环后，原状黄土黏聚力与内摩擦角的最大劣化度分别为27.64%与9.88%;在相同干湿循环次数下，循环幅度对原状黄土黏聚力和内摩擦角的劣化效应大于下限含水率；干湿循环过程中黄土路堑浅层边坡的长期稳定性系数遵循指数下降函数，不同干湿循环路径下边坡稳定性系数最大降幅为61.5%,且在6次循环后稳定性系数降幅约占总减小值的85%;干湿循环中循环幅度和下限含水率影响着黄土路堑浅层边坡稳定性，表现为随着下限含水率增大，浅层边坡稳定性系数先增大后趋于稳定，但随着循环幅度增大，稳定性系数线性减小；工程实际中边坡不同深度土体含水率变化范围不同，干湿循环路径存在...     

浸水作用下二灰黄土的稳定性

对二灰黄土进行了不同干湿循环次数和不同浸水时间2种浸水作用下的强度试验和压汞试验, 分析了二灰黄土水稳定性。分析结果表明: 二灰黄土强度较高, 7 d龄期无侧限抗压强度可以达到1.33 MPa; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2次干湿循环后二灰黄土强度就大幅度降低, 并趋于稳定, 经过10次干湿循环后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为42.8%、47.4%; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土的总孔隙体积呈线性增加, 经过10次干湿循环后二灰黄土的总孔隙体积从0.200 1 mL·g^-1增大到0.238 3 mL·g^-1, 增加了19%; 在干湿循环过程中, 不同孔径孔隙体积变化规律不同, 大孔隙体积呈线性增加, 小孔隙体积和微孔隙体积基本上没有发生变化; 随着浸水时间的延长, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2 d浸水后强度产生大幅度降低, 并随着浸水时间继续延长强度逐渐趋于稳定, 经过4 d浸水后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为33.6%、54.7%。可见: 在石灰与粉煤灰掺量较小的情况下, 水对二灰黄土的强度有明显的弱化作用, 浸水作用可导致二灰黄土强度降低, 干密度略微减小, 总孔隙体积增大, 但相对于未改性黄土, 二灰黄土仍然具有较高的强度和较好的水稳定性, 可以在黄土地区作为道路的底基层推广使用。     

干湿循环对粉质粘土路堤边坡稳定性影响分析

反复干湿循环作用下粉质粘土强度参数发生衰减,抗剪强度降低,导致粉质粘土填筑的路堤边坡容易失稳破坏。粉质粘土路堤边坡的稳定性随干湿循环次数的增大而降低,稳定系数经过前3次较大幅度的降幅后逐渐趋于平稳状态。     

红粘土的击实特性与力学强度特性

以击实试验研究了江西省某高速公路施工现场红粘土的击实特性,并采用承载比(CBR)试验和无侧限抗压强度试验研究了其强度特性。试验结果表明,湿法确定的最大干密度偏小、最佳含水率偏大;不同土样的击实特性存在差异;击实功越大,最大干密度越大、最佳含水率越小;含水率、压实度对红粘土强度影响较大,高于最佳含水率3%左右时红粘土强度达到最大值,强度随压实度增大而提高。     

干湿循环效应对膨胀性土边坡稳定性影响分析

膨胀土在干湿循环作用下经历反复的胀缩变形,从而引起膨胀土边坡的强度损伤,导致其稳定性下降,影响边坡的稳定性。通过数值分析方法,对经历干湿循环的膨胀土边坡进行模拟分析,探讨干湿循环损伤效应对边坡稳定性的影响以及其作用机理。研究结果表明:干湿循环次数越少,边坡稳定性对影响率的变化越敏感;干湿循环损伤作用下滑动面的不同,是由不同情况下边坡各层土体强度以及潜在滑动面上受力状态共同作用所决定的。