江西花岗岩残积土分布及路用性能研究

通过对比不同规范,明确花岗岩残积土与全风化花岗岩的区别;通过文献调研与现场勘察,确定江西花岗岩残积土分布状况;对30处代表性花岗岩残积土试样进行物理力学性能试验,对天然状态下花岗岩残积土路基进行压实试验,调研在建花岗岩残积土路基边坡稳定状况,明确其工程特性。试验结果表明:江西花岗岩残积土主要分布在赣南地区,风化程度相对较低,天然含水率高,部分细粒土具有高液限特性,细粒土含量较少,以砂性土为主,工程性质较差,一般只适用于下部路堤部分填筑,用作上路床填料时需进行处治;在天然状态下难以压实,在持续降雨作用下,路基边坡容易出现开裂和滑塌。     

不同颗粒成分对花岗岩残积土路堤边坡稳定性的影响

不同颗粒成分土体强度的变化在花岗岩残积土边坡稳定性分析中十分重要。文中通过对不同颗粒成分花岗岩残积土进行渗透试验、土水特性试验、直剪试验,得到其抗剪强度随颗粒成分的变化规律;通过Geostudio中的SEEP与SLOP模块进行有限元数值模拟,分析不同颗粒成分花岗岩残积土边坡的稳定性。结果表明,颗粒成分的差异会直接影响土体的抗剪强度,在雨水冲刷条件下,花岗岩残积土中粗颗粒含量越少,保水性能越好,渗透系数越小,抗剪强度越高,花岗岩残积土路堤边坡稳定系数越大,稳定性越好;若发生失稳,也主要表现为浅层坡面失稳。     

赣南花岗岩残积土基本物理特性与路用性能研究

为解决赣南山区花岗岩残积土填料的合理处治利用问题,依托江西安远至定南段高速公路建设项目,采用野外调研、统计分析、室内试验与现场试验等手段,对沿线花岗岩残积土的风化成因、粒度特征、结构特征、路用性能、填料处治与路基病害等问题进行研究。结果表明:赣州南部地区花岗岩残积土最为发育,且均含有较多黏土矿物,根据粒径组成可分为黏性土、砂质黏性土与砾质黏性土;不同类型花岗岩残积土的宏、微观结构特征差异明显;黏性土、砂质黏性土与砾质黏性土的天然含水率依次增大,击实性能与CBR强度依次降低,且各类填料均具有明显浸水崩解性;总体而言,赣南各类花岗岩残积土填料的基本物理性质及路用工程性质差异较大,天然状态下砾质黏性土的路用性能较好,而砂质黏性土与黏性土属于路基过湿土,填筑时需采用无机结合料改良。花岗岩残积土路基填筑后,常见病害可分为坡面冲刷破坏、路基开裂与浅层滑移破坏及路基不均匀沉降破坏。为减轻和解决填方路基病害问题,填筑时应根据填料性质分别采取处治利用方法,并需结合区域地质情况、降雨特点及路基病害成因,适时调整路基的填筑与防护方案。     

粤西北地区花岗岩残积土的抗剪强度特性

为了研究粤西北地区花岗岩残积土的抗剪强度特性,对74组花岗岩残积土的原状土及用作比较的重塑土进行了室内物理指标试验和室内直剪试验。结果表明：花岗岩残积土具有显著的区域差异性,兼具黏性土和砂土的特性,其黏聚力较大,内摩擦角较小;原状土的黏聚力高于重塑土,而两者的内摩擦角基本相同;重塑土和原状土的黏聚力都随着含水率的增加呈现出非线性减小并趋于稳定的变化趋势,但内摩擦角则随着含水率的增加在11°～16°的范围内波动,与含水率几乎无相关性;花岗岩残积土的黏聚力受颗粒组成、含水率、孔隙比等因素的综合影响,造成不同地点原状土的黏聚力和含水率之间的相关性不明显。该结论可为粤西北地区花岗岩残积土边坡的设计提供参考。     

赣南山区花岗岩残积土路基的电石渣改良效果试验研究

花岗岩残积土是赣南地区重要的路基填料,天然状态下属于承载力较低的路基过湿土。选取赣南宁定高速沿线花岗岩残积土,通过击实性能试验、剪切试验、CBR试验及循环崩解试验,探究工业废料电石渣对花岗岩残积土的改良效果及合理掺量。结果表明,随着电石渣掺量增大,改良土的最优含水率逐渐增加、最大干密度稍有降低,击实性能明显提升;电石渣掺入后,两种类型花岗岩残积土的剪切性能均有明显提升,砂土型花岗岩残积土饱和抗剪强度更高;电石渣改良后的花岗岩残积土CBR强度显著增大,5%掺量下的两类花岗岩残积土均可满足高等级路床填料要求;具有强崩解性的两类花岗岩残积土经电石渣改良后水稳性能大幅提升,且存在不同的最佳掺量。综合考虑电石渣对赣南山区两类花岗岩残积土路用性能的改良效果,推荐将电石渣用于改良该地区过湿花岗岩残积土路基时,砂土型花岗岩残积土最佳掺量为5%,黏土型花岗岩残积土最佳掺量为7%。     

改良花岗岩残积土崩解特性试验研究

在华南地区循环湿热多雨气候的影响下,花岗岩残积土遇水极易崩解,诱发崩岗等地质灾害,对道路、桥梁等工程造成极大影响,因此常利用水泥、石灰和高岭土等固化剂对花岗岩残积土进行改良。为了进一步研究干湿循环条件下改良花岗岩残积土的崩解特性,采用自行设计的干湿循环崩解测试仪,开展华南地区干湿循环环境下改良花岗岩残积土的崩解试验,结合X射线衍射试验以及扫描电镜试验,研究固化剂对花岗岩残积土抗崩解性的改良效果,分析改良花岗岩残积土崩解机理。结果表明：干湿循环条件下,改良花岗岩残积土土样崩解过程可以分为4个阶段,即表层吸水剥落阶段、饱水软化阶段、饱和稳定阶段和完全解体阶段;干湿循环作用显著增大改良土崩解速率,部分试样崩解速率可达到原来的2～3倍,添加固化剂能有效增强花岗岩残积土的抗崩解性,完全崩解时长增加到素土的2～6倍;基于绿化角度,掺入高岭土对花岗岩残积土进行改良较为合适;素土以及改良土崩解过程中,土样黏土矿物(例如高岭石)含量减少,显著降低土样胶结作用,促进土样崩解的发生;花岗岩残积土内部孔隙大小分布不均匀的结构特征,使土样在崩解过程中产生吸力不平衡现象,较小的孔隙先被水填入,压缩土样孔隙内的空气...     

风积沙填筑路基土基质吸力影响因子分析

风积沙填筑路基土在荒漠区独特的水、热、盐等赋存环境条件下,其基质吸力特征曲线也具有特殊性,对荒漠区道路的各项服务性能指标影响较大.为探究不同因素作用下荒漠区风积沙路基土基质吸力的变化规律,并对各影响因素的显著性进行排序,以荒漠区风积沙路基土为试验土样,选取初始干密度、初始含水率、含盐量、含盐种类、平衡温度为变量,使用滤...     

干湿循环下花岗岩残积土路堑边坡稳定性研究

干湿循环对花岗岩残积土抗剪强度有明显的影响,其会影响路堑边坡的稳定性.利用前人研究成果获得花岗岩残积土在干湿循环荷载作用下的抗剪强度变化规律,并利用数值软件PLAXIS研究考虑干湿循环条件下花岗岩残积土强度变化的路堑边坡稳定性特性,评估干湿循环对花岗岩残积土路堑边坡稳定性的影响.数值模型首先与前人研究成果进行比对获得了...     

路堤压实砾类土增湿过程的土水特性研究

沿河路堤水毁灾害经常发生,研究水在路堤中的土水特性和渗透性具有很重要的实际意义。以路堤压实砾类土为研究对象,通过离心模型试验,测量了土体增湿和减湿过程的孔隙水压力,结合有限元数值计算,基于随机搜索和优化算法,反演了压实砾类土增湿过程的土水特性参数和渗透系数,确定了土水特征曲线方程。计算结果表明：用离心试验结合数值计算方法研究压实砾类土的土水特性是经济可行的;压实砾类土增湿过程中,土水特征参数a为15.6,n为4.0,残留体积含水量θr为0.001;饱和土的渗透系数为5.0×10^-7m/s,该研究可为公路工程灾害防治研究提供计算参数。     

路堤压实砾类土增湿过程的土水特性研究

沿河路堤水毁灾害经常发生,研究水在路堤中的土水特性和渗透性具有很重要的实际意义。以路堤压实砾类土为研究对象,通过离心模型试验,测量了土体增湿和减湿过程的孔隙水压力,结合有限元数值计算,基于随机搜索和优化算法,反演了压实砾类土增湿过程的土水特性参数和渗透系数,确定了土水特征曲线方程。计算结果表明:用离心试验结合数值计算方法研究压实砾类土的土水特性是经济可行的;压实砾类土增湿过程中,土水特征参数a为15.6,n为4.0,残留体积含水量θr为0.001;饱和土的渗透系数为5.0×10-7m/s,该研究可为公路工程灾害防治研究提供计算参数。     

风积沙路基土土-水特征曲线温度效应研究

风积沙非饱和土是沙漠地区公路路基主要填筑材料，其力学性能受赋存气候环境温度影响显著。为研究温度变化对风积沙路基土土-水特性影响规律，在考虑温度对非饱和土表面张力和润湿系数综合影响的基础上，推导建立能够反映温度变化效应的土-水特征曲线模型方程，并基于ASTM D5298滤纸法测试不同干密度风积沙路基土土样在20℃、40℃和60℃条件下达到平衡时的土-水特征曲线，验证建立模型的合理性。结果表明：风积沙土-水特征理论模型曲线与实测值吻合良好，相关系数均在0.93以上，模型合理有效；在高温或低吸力区，温度对风积沙土-水特性影响显著，随着温度升高，土-水特征曲线整体向右下方偏移；在含水率较低的高吸力区，风积沙基质吸力对干密度变化更加敏感，干密度越大，基质吸力越大。所得结论为利用非饱和土理论研究风积沙路基土力学性能奠定了理论基础。     

深层水毁防治技术在花岗岩残积土路基边坡中的应用研究

针对厚层强风化花岗岩及其残积土的深层水毁破坏特征,提出了一种基于内排水防护结构设计思路的新型边坡深层水毁防护技术方法,并介绍了其施工工艺与施工要点;依托实际边坡工程,利用有限元软件对采用该防护技术处治前后边坡渗流场与稳定性进行仿真计算分析,结果表明该防护技术能有效减小坡表雨水入渗量,减缓基质吸力的消散,降低浅层土体的含水率;雨强越大,降雨持时越长,该防护结构的防排效用越明显;该防护技术能提高花岗岩残积土边坡在多雨条件下的稳定性,具有较好的工程应用价值。     

压实黄土土水特征曲线

土水特征曲线是非饱和土的一个重要的本构特性。通过室内试验测试了压实黄土干化过程的土水特征曲线,讨论了干密度对压实黄土土水特征曲线的影响和不同压实度的压实黄土的非饱和水力学特性。结果表明,不同干密度的压实黄土进气值不同,较大的干密度土体进气值较小;干密度对进气值以后的曲线斜率有很大的影响,干密度较大的压实黄土储水系数较小,非饱和导水率也较小。     

某滑坡非饱和土土水特征曲线试验研究

利用土水特征曲线压力板仪,对福建省南平蔡源地区某滑坡体非饱和土试样进行了完整的脱湿-吸湿试验研究,获得了相关的脱湿与吸湿过程的土水特征曲线及其拟合函数,为今后进一步研究福建省的非饱和土特性提供参考。     

川西非饱和混合土土水特征曲线研究

川西地区地质构造和气候条件复杂,交通荷载和降水入渗经常会引发处于非饱和状态的混合土公路路基变形过大或滑坡破坏,非饱和土的工程性质主要与其吸力值紧密相关。为掌握川西非饱和混合土矿物成分与初始干密度对其土水特征曲线的影响规律,针对川西山区3种崩坡积混合土,采用滤纸法和压力板仪法相结合的试验方案,缩短试验时间,测得各自在不同初始干密度下的土水特征曲线,并通过微观特征来分析宏观现象,探究混合土特征因素的影响机理。试验结果表明:矿物成分对土水特征曲线有显著影响,亲水矿物含量越高,基质吸力越大且曲线走势越平缓;反之,含有较多石英矿物和较少黏粒时,基质吸力通常较低;在相同基质吸力条件下,干密度越大,土体含水量也越大;同时,干密度对土水特征曲线的影响程度随着含水量的减小而增大。最后,采用Van Genuchten(VG)模型拟合川西混合土土水特征曲线,其拟合参数与颗粒级配、非饱和程度相关,拟合曲线与试验曲线吻合较好。     

赣南花岗岩残积土路基变形规律的数值仿真

为研究赣南花岗岩残积土路基的变形规律,基于非饱和土流固耦合理论,采用Geostudio软件对其进行了数值仿真分析,并通过实际监测数据验证所建数值模型的可靠性。数值模型分析了9种路基压实状态、5个路基填筑高度和4类填筑速率条件下非饱和花岗岩残积土路基变形的变化规律。结果表明:在90%和94%压实度下,路基总变形、地基工后变形、路基工后压缩变形和路基不均匀变形随初始含水率的增加,均呈现出先减小后增大的规律,在最大承载比含水率下变形量最小;路基总变形和工后总变形的最大值,和填筑高度呈抛物线关系;随着填筑高度的增加,地基工后变形占路基工后总变形的比例仍保持在70%以上;路基填筑施工时,分阶段填筑的路基最大总变形要小于一次性填筑的路基,且填筑速率越快,变形量越大,工后固结变形占工后总变形的比例也越大。因此,建议在填筑路基时,应采用分阶段填筑,并合理控制填筑速率;对于天然含水率较高的花岗岩残积土,可以以最大承载比含水率为施工控制含水率,并可针对现场压实困难的情况,适当降低压实度控制标准。     

基于非饱和土水特征曲线的路基(堤)边坡稳定分析

以彭(泽)-湖(口)高速公路K26+150路基填土为研究对象,采用DIK-3403非饱和土水特征仪测得非饱和土含水率与基质吸力的关系,再根据获得的曲线结合经验公式估算几种含水率下的非饱和土的强度,开展路基边坡的极限平衡分析,对比不同含水率以及饱和土条件下彭湖高速公路K26+150路基边坡的稳定性,验证非饱和理论在路基边...     

不同干密度重塑黄土的毛细上升速率和最大高度

黄土的毛细上升现象会导致路基土干湿状态发生变化,使路基的强度降低或失稳,因此深入研究不同干密度重塑黄土的毛细上升速率与最大高度,得到改进的预测毛细上升速率的经验公式及不同干密度的重塑黄土毛细水的上升高度规律及区间,对减轻路基地质的灾害具有重要意义。试验使用竖管法测得了3组不同干密度的重塑黄土最大毛细上升高度。基于Green-Ampt非饱和入渗原理,改进了预测毛细上升速率的Terzaghi公式,使其预测效果明显改善。在此基础上,利用实测黄土毛细上升数据论证了Terzaghi公式和Lu公式对不同干密度重塑黄土毛细上升速率估算的适用性。结果表明,黄土干密度在1.59~1.77 g/cm~3区间时,改进的Terzaghi公式预测值更为准确,而当干密度继续增加,达到1.83 g/cm3时,Lu公式更为适用。另外,用15组数据对毛细最大上升高度与干密度之间的关系进行了分析,结果表明,毛细最大上升高度与干密度之间非线性关系,而是呈现近似抛物线的函数关系,基于这种关系将重塑黄土划分出优势干密度区间和劣势干密度区间,以更好地表征黄土毛细上升性能。     

基于密度分区的填方路堤边坡渗流与稳定性研究

针对以往路堤渗流与稳定数值分析在同一模型中使用单一密度所存在的不足,提出了一种考虑密度分区的分析方法,基于现场试验测得的不同密度区域渗透系数、抗剪强度及土水特性参数,分析了在降雨条件下密度差异对路堤边坡渗流场与稳定性演化规律的影响。结果表明密度分区模型对路堤边坡渗流场与稳定性数值计算结果的影响较显著,采用分区模型进行仿真分析时,边坡临空面两侧土体密度越低,其孔隙水压力变化越快,土体越容易达到饱和;密度较低的浅层土体容易形成水流通道,使入渗雨水在坡脚处汇集,造成水毁破坏;内部区域密度相同时,分区密度差别越大,边坡安全系数越低。     

土水特征曲线对水位下降库岸稳定的影响分析

库岸高填方路堤的稳定性受库水位涨落影响较大,同时,采用不同的土水特征曲线,边坡的稳定性计算结果也不相同.计算了当边坡土体的饱和含水量、饱和渗透系数相同时,3种不同的土水特征曲线对应的边坡安全系数,并得到了以下结论:土水特征曲线对考虑非饱和特性的土质边坡安全系数影响较大;采用黏土土水特征曲线计算出的边坡安全系数较粉土和砂...