压实膨胀土纵波速度与强度的关系研究

利用超声波技术测试压实膨胀土在等幅度干湿循环条件下的纵波速度,探索了纵波波速变化值与直剪强度指标之间的关系。试验结果表明;随着循环次数的增加,压实膨胀土的纵波速度和黏聚力 c 值均呈衰减趋势,当循环幅度越大时,纵波速度和黏聚力c值衰减程度越大。膨胀土黏聚力c值和纵波速度具有良好的对数衰减关系,而纵波速度与内摩擦角φ值之间不存在某种函数关系。     

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。     

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。     

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。     

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。     

石灰改良膨胀土的强度特性试验研究

石灰作为一种外加剂,用来改良膨胀土作为路基的填料,但石灰改良土击实曲线比较平缓,最优含水率较难确定,而且,在最优含水率附近压实是否就能达到较高的强度,也难以确定。针对该问题,对不同初始含水率下石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度、CBR强度进行试验研究,并对干湿循环影响下的改良膨胀土CBR强度进行试验。结果表明:石灰改良膨胀土在初始填筑含水率稍大于击实曲线所反应的最优含水率情况下能够达到较高的强度,建议在实际施工中充分考虑初始含水率这一填筑条件对石灰改良土改良效果的影响。     

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。     

不同湿度膨胀土无侧限抗压强度随冻融循环的演化规律

为研究膨胀土无侧限抗压强度随初始湿度状态和冻融循环次数的变化规律及其内在机理,以棕红色弱膨胀性膨胀土为研究对象,压实系数0.9为密实度控制指标,分别配制初始含水率为20%,23%,26%的膨胀土试样,采用-15,20℃为冻结、融化边界温度,将制备好的试样放入冻融循环试验箱进行冻融循环作用。利用全自动三轴仪对经过不同冻融循环次数后的膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。结果表明:压实度为0.9的膨胀土应力应变曲线存在由最优含水率条件下的"软化型"向高含水率状态下的"硬化型"转变趋势;随冻融循环次数的增加,土体应力应变关系曲线呈梯度性向应变横轴靠拢收缩;膨胀土无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而迅速衰减,且衰减幅度随着初始含水率的增加而增大;经过10次冻融循环后膨胀土的剩余无侧限抗压强度分别仅为其未冻融土体强度的55%(w=20%)～31%(w=26%)。     

双向循环荷载作用下的膨胀土动力特性试验研究

以荆门重塑弱膨胀土为研究对象,结合铁路路基实际受力状态,考虑围压、径向动应力幅值、含水量与振动次数等因素对土体动力特性的影响,开展同相双向循环动三轴试验。试验结果表明:双向循环荷载作用下,土体的动应力-应变曲线呈双曲线型,其动应变则随径向动应力的增加而减小;不同初始含水率膨胀土的动弹模量随围压增加而增大,受含水率的影响较大,随振动次数的增加呈衰减趋势并最终趋于一稳定值;且随着径向动应力水平的提高,动弹模量的衰减幅度呈显著增大特征;土体的阻尼比则随径向动应力的增加而增大,随含水量的降低而减小,随围压的增加而减小。     

干湿循环作用下膨胀土边坡失稳机理研究

以云南某道路工程为依托,采用室内试验的方法分析了干湿循环对土体开裂、渗透性和强度衰减的影响,揭示膨胀土路堑边坡3种典型的失稳模式:一是干湿循环作用下的边坡浅层流滑;二是高渗透夹层吸水膨胀导致的局部崩塌;三是老滑坡裂隙带强度控制的深层滑移.进而深入分析其影响因素及破坏机理,并介绍了具体加固处理措施,为类似膨胀土区域路基工...     

膨胀土边坡在干湿循环作用下的稳定性分析

针对南阳膨胀土边坡在干湿循环下的稳定性会产生较大变化，运用Geo-Studio软件进行数值模拟，定量研究了该膨胀土边坡的水分运移和稳定问题。首先使用SEEP/W模块对膨胀土边坡的水分运移进行模拟，然后基于SEEP/W计算的孔隙水压力结果，采用SLOPE/W对各个重要工况的安全系数进行计算。研究结果表明:孔隙水压力对干湿循环的响应较为迅速，呈现明显的往复循环，但在干燥过程中边坡底部土体响应存在一定滞后性。同时，膨胀土边坡的安全系数随着干湿循环次数的增加而非线性减小，在干湿循环五次后最终减至0.6。     

酸雨湿干循环作用下百色膨胀土裂隙发育规律及其微观机制

为弄清酸雨与湿干循环共同作用对膨胀土裂隙发育的影响,以广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土为对象,室内设置高清照相机观测记录经不同酸雨与湿干循环作用后试验土样的裂隙发展,用Image-Pro Plus(IPP)图像处理软件获取土体裂隙特征参数,并采用扫描电镜(SEM)和X射线衍射法研究试验过程中土样的微结构及化学成分演变.据...     

酸性环境干湿循环条件下膨胀土的膨胀特性及微观作用分析

弄清酸雨及干湿循环共同作用下膨胀土的膨胀性能及其微结构与矿物成分的变化，对研究酸雨区膨胀土的基本性质劣化及工程问题意义重大。为此，以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3，5，7）与干湿循环（n=1，2，3，4）两者共同作用的环境，开展了无、有荷膨胀率试验，并采用扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和X射线衍射仪（XRD）分析了该环境下试样的微结构及矿物成分的演变规律。研究结果表明：酸性环境使试样的膨胀率增大，溶液的pH值越小，膨胀率越大；随干湿循环作用次数的增加，不同溶液环境下试样的膨胀率均先增大后趋于稳定，且2次作用后的增幅最大；经酸性环境与干湿循环共同作用试样的膨胀率增大更多，溶液pH值为3和5，经2次干湿循环后其膨胀率比pH值为7的分别增长了24.7%和7.9%；上覆压力能明显抑制试样膨胀率的增长，设定测试压力越大，该值下降越显著。酸性环境与干湿循环共同作用下膨胀率增大的机理可通过微观结构分析作出解释：酸性环境作用下膨胀土中游离SiO₂，Al₂O₃，K₂O，MgO，CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤，削弱了叠聚体结构间的联结作用，使面面叠聚结构的排列趋于分散，微孔隙体积及数目不断增大，同时遭受干湿循环作用后，土中微孔隙加速发育，土颗粒与溶液水间化学反应更剧烈，致使其膨胀变形进一步增大。因此，酸雨重灾区的膨胀土工程建设，必须考虑酸性环境与干湿循环共同作用造成的膨胀土基本性质劣化的不利影响。     

冻融作用下水分迁移对压实黄土强度影响的宏微观试验研究

在季节性冻土区，冻融作用下土体的水分迁移及其伴生现象会诱发黄土路基发生病害，探明冻融作用下水分迁移对压实黄土强度的影响及其机制，对于黄土地区路基工程冻融病害防治非常必要。采用大尺寸设备对洛川黄土开展单向冻结-双向融化作用下的冻融循环试验，对土体温度场、水分场均加以监测，并在此基础上进行直剪试验和电镜扫描试验。结果表明：土体温度场在每级负温作用下50 h达到稳定，单向冻结完成后冻结深度为46 cm；含水量在冻结区增加，在未冻结区减小，土体融化后水分回迁但回迁量小于冻结时的迁移量；土体剪切强度与含水量分布沿土体轴向呈现出较强的一致性，冻融后土体强度随含水量增加而降低，临界冻结锋面处强度劣化效应最明显；随着冻融循环次数的增大，土体孔隙面积和分形维数均表现为增加，其中微、小孔隙减少，中、大孔隙增加，冻融循环7次后土体微结构基本趋于稳定，土体强度与孔隙面积成反比例关系；土体在冻-融过程中，冻结区水分的显著增加是造成土体强度衰减、孔隙增多的重要原因。     

干湿和冻融共同作用下压实黏性土回弹模量试验研究

以山东济南和黑龙江大庆的两种低塑性黏性土为研究对象,在不同围压、动偏应力、含水率和冻融循环次数条件下,开展两种压实黏性土动三轴试验确定其回弹模量M_R,研究季节性冻土区域干湿、冻融共同作用对天然路基土M_R的影响规律。试验结果表明：试样冻融循环次数越多、含水率高,围压对M_R的贡献越大。动偏应力有两种刚度效应,即动偏应力下因土体逐渐压实产生的刚度增强效应和动偏应力反复剪切造成的土体结构破坏而产生的刚度衰减效应。高塑性土体M_R对含水率变化较为敏感,但敏感性随冻融循环作用显著降低。两种土的M_R在前3次冻融循环中衰减明显,随着冻融循环次数的继续增加,M_R基本保持不变。     

初始状态对膨胀土变形规律的影响

针对不同初始含水量和初始干密度的中弱膨胀土和石灰改性膨胀土,对上覆压力作用下的变形规律进行了试验研究,得到了其膨胀变形随稠度状态的变化规律。结果表明,稠度状态可以较好地预测上覆压力与线膨胀率之间的关系;稠度状态对膨胀土的影响很大,对同一种膨胀土和其石灰改性土有所不同,随着灰剂量的增加和上覆压力的增大,稠度状态对改性土影响逐渐变小。因此,在膨胀土路基施工过程,应合理考虑上覆压力和稠度状态来分层控制路基的压实。路基下基层可以适当提高填筑的稠度状态,上基层采用相应较低的稠度状态填筑,以减少膨胀率及膨胀力对路基造成的破坏。     

反复湿化和动载作用下路基红黏土累积变形特性研究

针对南方湿热地区红黏土路基受干湿交替环境和行车荷载往复作用而出现过大附加沉降的问题,为揭示反复湿化和动载联合作用下路基红黏土的累积变形演变规律,采用喷雾加湿和暖风干燥的方法对压实红黏土试样进行定量增湿与脱湿,制备了4个不同湿化幅度和5种不同湿化次数的试样,并通过动三轴试验测试了湿化幅度、湿化次数和动应力幅值对累积变形的影响。研究结果表明:累积塑性应变随湿化幅度的增加呈非线性增大,存在临界湿化幅度为1.5%,超此幅值时累积应变成倍增加;试样经历初次湿化时,即从0次到1次,累积应变增幅较大,第2次和第3次时增幅放缓,而进行到第4次时,累积应变增幅又变大;动应力较小时,累积应变在较少振动次数下趋于稳定,而当动应力超过临界动应力水平,试样累积应变迅速增长直至破坏,且动应力对累积塑性应变的影响随着反复湿化幅度和次数的增加而增大;累积应变状态受湿化幅度、湿化次数和动应力幅值的耦合影响,从塑性安定型演变为增量破坏型,其典型滞回曲线形状由从疏到密变化到从密到疏,面积越来越大。最后基于试验加载结束时累积应变的幂函数变化规律,以湿化幅度、湿化次数和动应力幅值为变量,建立了动力湿化应变的预测模型,可用于实际工程常出现的稳定型累积应变状态的湿化变形预测。     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

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。