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。     

南京市马汊河膨胀土变形特性研究

膨胀土反复的胀缩变形及裂隙的发展,是膨胀土边坡失稳的先决条件。在日晒雨淋的作用下,膨胀土干湿交替,大气影响深度范围下的膨胀土反复胀缩变形,通过对室内试验,通过干湿循环试验模拟膨胀土在自然环境的特性,研究表明:随着干湿循环次数的增多,膨胀土的相对膨胀率逐渐减小,绝对膨胀率增大,浸水后的最终膨胀率趋于稳定,干湿循环过程中,膨胀后试样高度增加,裂隙增多,边缘土粒首先发生破坏,后向中间发展,直至裂隙贯通。     

东非肯尼亚蒙内铁路膨胀土工程特性研究

通过X-衍射、膨胀率、界限含水率、颗粒分析、膨胀力对3种典型膨胀土进行试验,分析东非蒙巴萨至内罗毕铁路沿线膨胀土的矿物成分及物理力学性质,确定了膨胀土膨胀潜势。研究表明:蒙内铁路沿线3个工点膨胀土小于0.002 mm,黏粒含量较高,为高液限黏土;自由膨胀率分别为132.9%,90.3%,131.0%,膨胀力分别为270,230,210 kPa。膨胀土膨胀潜势大,膨胀等级为强膨胀土。     

离子土壤固化剂改性膨胀土的试验研究

采用离子土壤固化剂对南水北调中线工程南阳段膨胀土进行改性试验研究。基于自由膨胀率试验、比表面积试验、SEM试验和抗剪强度试验,分析了经不同配比的离子土壤固化剂改性前后膨胀土物理化学性质的变化规律。试验研究结果表明:离子土壤固化剂的最优配比为1∶150;处理后膨胀土的自由膨胀率和比表面积显著降低,土的亲水能力减弱,稳定性增强;离子土壤固化剂与膨胀土作用后,层状结构更加致密,土粒之间的联结增强,土体黏聚力明显增强,其工程性质也得到很大程度的改善。     

石灰、水泥改良膨胀土性能试验研究

以工程中常见的不良土膨胀土为研究对象,采用水泥和石灰两种材料作为改良剂,通过室内试验的方法,对改良后膨胀土的界限含水率、自由膨胀率以及无侧限抗压强度进行分析。结果表明:(1)石灰的改良效果优于水泥;(2)石灰和水泥对膨胀土的界限含水率均有较大影响,塑限指数均有所减小,以石灰减小幅度较大,以此提高了膨胀土的稳定性;(3)根据改良剂对自由膨胀率的影响,在工程应用中改良剂的掺量取6%为宜;(4)改良剂可明显提高膨胀土的无侧限抗压强度。     

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。     

南宁灰白膨胀土侧向膨胀力室内试验研究

膨胀土是一种具有强胀缩性的特殊黏土,掌握其侧向膨胀力规律对于合理分析支挡结构的稳定性具有重要意义。文中通过控制不同条件,对南宁灰白重塑膨胀土进行膨胀力试验,得到不同干密度、初始含水率和外部荷载与膨胀力之间的影响关系。结果表明,两个水平方向的膨胀力基本一致,竖向膨胀力大于水平向膨胀力;相同干密度下,三向膨胀力随初始含水率的增大而减小;相同初始含水率下,三向膨胀力随初始干密度的增大而增大;所受上覆荷载越大,侧向膨胀力越大,允许土体膨胀后,其侧向膨胀力逐渐衰减,且侧向膨胀力与允许侧向膨胀率呈良好的指数关系。     

基于工程应用的膨胀土本构模型

采用侧限有荷膨胀试验,研究了膨胀土有荷膨胀率和上部荷载、终了含水量以及过程含水量之间的关系,据此推导出了可以用来计算膨胀土路堤随含水量以及上部荷载变化而变形的本构模型。研究结果表明:在初始含水量一定的条件下,有荷膨胀率与上部荷载半对数呈线性关系,终了含水量与上部荷载半对数呈线性关系,有荷膨胀率与过程含水量呈线性关系;该模型是利用室内常规试验可以得到的,能反映研究地区岩土体主要性状的应用型本构模型。     

新建云桂铁路膨胀土特征分析与分布规律研究

基于新建云桂铁路南宁至百色段现场勘察资料,分析南宁盆地及百色盆地膨胀土的颗粒成分与膨胀性的关系,研究南百段膨胀土于南宁盆地及百色盆地的自由膨胀率分布特点,得出南宁盆地及百色盆地膨胀土强弱宏观分布规律,提出新建云桂铁路膨胀土地区工程地质选线的基本原则。     

膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙的作用

为研究不同上覆荷载作用下的膨胀土侧向膨胀力及其对重力式挡墙稳定性的影响,在常规固结仪基础上,设计了一种侧向膨胀力试验装置和方法,揭示广西百色膨胀土侧向膨胀力随上覆荷载的变化规律;通过湿热气候长期作用下膨胀土路堤含水率变化的数值模拟,并结合侧向膨胀力试验结果,获得了路堤重力式挡墙静止时墙背侧向膨胀力随时间和深度的变化规律;根据试验间接得到的侧向膨胀力与侧向膨胀率的关系,分析了侧向膨胀力随墙后土体侧向膨胀量的变化及其对挡墙稳定性的影响。研究结果表明:在侧限和无荷条件下膨胀土浸水后仍会产生一定侧向膨胀力;上覆荷载在0~50kPa,侧向膨胀力随其增大而显著增大,且大于相应上覆荷载;上覆荷载大于100kPa后,侧向膨胀力增幅变小并趋于稳定;上覆荷载增至恒体积竖向膨胀力时,侧向膨胀力达到最大;湿热气候长期作用下,膨胀土路堤挡墙墙后土体含水率逐年增加,静止挡墙墙背侧向膨胀力的合力逐渐增大,作用点下移;第5年含水率变化趋于稳定,侧向膨胀力沿墙背分布近似为抛物线规律,其合力为静止土压力的3倍,作用点位于墙背中部;在侧向膨胀力的作用下挡墙会被水平推移2.0cm;若容许墙后膨胀土发生2.6cm的侧向膨胀,可极大减小侧向膨胀力,使挡墙满足规范对其抗滑和抗倾覆稳定系数的要求。     

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。     

鸡街地区膨胀土的胀缩影响因素分析

通过现场钻孔取样、室内试验及长期观测结果的分析研究,分别对室内和场地、雨季和旱季、不同地貌条件下土层中的含水量进行分析,并在不同深度和压力条件下分析膨胀率,说明了膨胀土中含水量变化和外荷载压力是影响其胀缩量的基本因素,且该区膨胀土主要胀缩活动带在4.0m深度内。     

基于反分析的膨胀土基坑边坡侧向土压力分布规律研究

膨胀土吸水膨胀,会对基坑边坡的支护结构体产生一部分附加土压力,威胁基坑边坡的稳定性。为此,通过现场钢筋应力求得的桩身弯矩,对桩侧土压力的分布和大小进行反分析,得到了某基坑在某次降雨后的膨胀土压力分布规律。结果表明,膨胀土吸水产生的膨胀力随着深度先增大,后减小。膨胀力的大小与膨胀土浸水的大小有关。     

膨胀土判别与分类的模糊概率模型及应用

以模糊概率理论为基础,选取反映膨胀土基本特性的标准吸湿含水率、塑性指数、自由膨胀率、液限及小于0.002 mm胶粒含量为主要判别指标,建立了膨胀土胀缩等级分类的模糊概率模型。结合合肥—六安—叶集高速公路工程,利用模糊概率模型对其典型膨胀土进行了分类验证分析,其结果与实际膨胀潜势相当吻合。同时,对广西依托工程和全国其他地区的典型膨胀土进行了分析。结果表明,模糊概率模型具有很高的可靠性和广泛的适用性,在膨胀土判别与分类中有较好的应用前景。     

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。     

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。     

压力对膨胀土膨胀性的影响分析

在压缩仪上对原状膨胀土进行浸水饱和膨胀变形试验,分析了不同压力下的膨胀率、卸载回弹稳定后的无荷膨胀率以及超固结程度对膨胀率的影响。结果表明:压应力对膨胀率有较大的抑制作用,压应力越大,膨胀率越小;膨胀土经过不同的预压应力后,其无荷膨胀率有明显减弱,当大于前期固结压力后,受其影响较小;膨胀土的膨胀率受固结压力的影响较大,当固结压力大于前期固结压力,膨胀率增大明显。