福建省典型黏性土的压实性能

为揭示福建省典型黏性土的压实性能,选取福建省3条不同地区在建高速公路的典型黏性土填料开展了大量击实试验和CBR试验,并分析黏性土的压实机理。结果表明:击实功的增加,将引起压实土样ρ_(dd)普遍增大0.16~0.21g/cm~3,对应的w_m普遍减小4.84%~7.5%。在压实曲线的湿润区,土样S_m为91.05%~97.12%,相同土样的S_m趋于相等;通过得到的S_m、w_m,对形状参数n、p进行拟合,得出n为5~8.78,p为5.03~10.96,不同土样具有与之相对应的压实曲线。土体不浸水时,不同击实功下的土体随其含水率的增大,CBR值减小幅度加大,当含水率处于湿润区,CBR值很接近,再增加土体击实功对增大CBR值的效果不明显;土样浸水时,在干燥区或湿润区,CBR值不随击实功的改变而改变,其浸水CBR值在最佳含水率w_(opt)±2%以内较大,在最佳含水率湿侧更为明显。     

红黏土毛细水上升影响因素对比试验研究

通过实测红黏土颗粒分析曲线、土水特征曲线,对两种红黏土进行毛细水综合试验,分析土颗粒大小、压实度、土体类型、土水特征曲线对红黏土毛细水上升的影响;根据含水率分布规律,建立了一定时间内毛细水上升高度与含水率、密实度的关系,得出毛细水上升高度随着土体压实度增大而减小、水位变化对毛细水上升有很大影响、土水特征曲线对毛细水上升...     

晚更新世黄土脱湿-吸湿全过程土水特征曲线研究

非饱和土土水特征曲线(SWCC)在非饱和土性质的研究中是很重要的。通过现场原位渗水试验、室内试验,结合数值反演得到了晚更新世黄土(Q3黄土)脱湿和吸湿土水特征曲线。用压力板仪测量Q3黄土脱湿过程中不同含水率下的吸力,之后用Van Genuchten经验公式对试验数据进行拟合,得出了Q3黄土脱湿SWCC曲线的数学表达式。在现场渗水试验的基础上,用随机搜索和经验逼近相结合的方法,通过数值计算反演Q3黄土吸湿过程中的土水特征曲线参数。此外,还实测了Q3黄土竖直向的饱和渗透系数。结果表明:Q3黄土脱湿路径的进气值为4.16 k Pa,饱和体积含水量为0.52;吸湿路径的进气值为3.92 k Pa,饱和体积含水量为0.48。残余体积含水量为0.01,残余饱和度为2.0%,残余的气体含量为4.06%。竖直与水平向渗透系数的比率为1.62,水平向饱和渗透系数为7.08*10-6m/s,竖直向饱和渗透系数为1.147*10-5m/s。室内实测竖直方向饱和渗透系数为2.71*10-5m/s,反演值与实测值是属于同一数量级的。     

反复吸湿循环对原状残积土剪切特性的影响

为了研究反复吸湿循环下天然土体因吸力路径变化引起道路、桥梁等工程土体剪切特性变化的规律,开展了不同围压、吸力和反复吸湿条件下的非饱和土三轴试验研究,从有效应力原理、矿物成分和土水特征曲线(SWCC)滞回特性出发,对不同吸水条件引起的非饱和土剪切特性差异进行多角度分析和解释;同时,研究不同吸水次数后非饱和土体积变化趋势和SWCC滞回特性引起饱和度变化对土体强度的影响,深入分析土体抗剪强度吸水软化的原因。结果表明:脱湿路径下原状残积土表现出的延性和剪缩特性与正常固结土的剪切性状相似,而吸湿路径下土样具有的脆性和剪胀特性与超固结土相符;同一吸力条件下,第1次脱、吸湿路径的抗剪强度差值并不随有效应力的增加而增加;而相同围压下,第1次脱、吸湿路径的抗剪强度差值表现出随吸力增加而减小的趋势;多次吸水后,残积土总体积增加具有不可逆和滞后的特点,土体膨胀性和剪破特性与有效应力和吸力水平有关,应力水平越大,土体应变软化效应越明显;土体软化与水力滞回特性引起土体饱和度的变化和产生的不可逆变形(或累积不可逆变形)有关,多次脱吸湿循环产生的累积不可逆变形是导致土体强度下降的主要原因。研究结果对残积土边坡稳定性分析评价及其治理设计具有重要意义。     

含砾粒武鸣红黏土的击实性能与承载强度

通过对天然土、过10mm筛、过0.5mm筛3种不同级配的武鸣红黏土进行击实试验及CBR试验,结合其矿物组成,比较了粗粒含量及含水率变化对填筑性能的影响。研究结果表明:天然武鸣红黏土颗粒组成中砾粒和粉粒含量较多,不同级配的击实土在最优含水率时,其浸水后的CBR值均为最大值,天然土、过10mm筛的土浸水后CBR值下降幅度较大,过0.5mm筛的土较小,但3种土样浸水后CBR值均趋向一个稳定的值,这一规律受红黏土的土质特点以及浸水前后土间毛细力、范德华力及化学胶结力变化所控制;红黏土击实样泡水后CBR值强度降低的主要原因为团粒间孔隙毛细力的丧失,并非膨胀所致。饱和度较高时,武鸣红黏土的工程性能主要受控于土中的黏粒及具有黏粒特性的粉粒级团粒结构,大于0.5mm粗粒组的存在并不能提高泡水后CBR值强度以及改善水稳定的范围,也即无法产生类似于掺加粗粒料对土性改良的效果。在最优含水率附近,天然级配的武鸣红黏土CBR值满足规范对路堤及路床填料要求,如考虑工程实际,在大于最优含水率4%~8%填筑时,其压实度和CBR值也可满足高速公路路基的填筑要求。     

红黏土路基路用性能研究

为研究红黏土路基的路用性能,本文采用强度试验。以承载比和压实度为评价指标,对比研究了不同击实功和含水率对红黏土路用性能的影响。结果表明:随着含水率的增加,红黏土试件承载比(CBR)值有所升高。当击实次数达到一定值时,红黏土的密实度会趋于稳定状态,不会无限增加。当试件含水率为26%～28%时,三种击实功试件的膨胀量均趋于稳定,此时路基的水稳定性能较好。为确保红黏土路基的长期质量,建议红黏土路基碾压时的含水率在26%～28%之间。     

用土水特征曲线分析膨胀土的改良效果

为建立非饱和土理论与工程问题的联系,探讨用土水特征曲线来评价膨胀土的改良效果.将石灰、粉煤灰2种改良剂(均用4种掺量)掺入百色膨胀土,开展自由膨胀率试验,同时按改进葡式击实法确定的各改良土最佳含水率制备试样,通过压力板仪完成脱湿土水特征曲线试验(吸力范围5～1 000 kPa),获得不同改良土的膨胀性及土水特征曲线线系...     

桂林红黏土的失水收缩变形特征研究

失水收缩是土体发生开裂的原因之一。以桂林红黏土为研究对象,开展了室内自然蒸发条件下干密度ρd=1.3 g/cm3的无侧限收缩试验。试验结果表明:桂林红黏土土体失水收缩经历了未收缩、正常收缩、残余收缩和零收缩4个阶段;在正常收缩和残余收缩阶段,土体含水率处于19%～31%,随着土中水分蒸发,含水率逐渐减小,土体发生收缩;在未收缩和零收缩阶段,土体体积形变不受含水率减小的影响;当土体含水率处于31%～41%时,土体不发生收缩;当土体含水率处于41%时,从开始失水那一刻即可认为其处于非饱和状态。     

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。     

考虑干密度与含水率的压实粉土持水性能研究

为研究豫东黄河冲积粉土的持水特性,采用压力板仪研究了脱湿过程中粉土土水特征曲线的干密度与压实含水率效应,着重分析了粉土特殊孔隙结构对其持水性能的影响。结果表明:干密度对粉土土水特征曲线形态影响较小,均表现为典型的双折线形。在小基质吸力时,压实干密度越大,相同基质吸力时粉土体积含水率越小,但随着基质吸力增大并超过某一临界值后,压实干密度越大,体积含水率越大。这与粉土样中黏粒含量偏少,从而导致其类"骨架"结构有关。制样含水率对粉土土水特征曲线也存在一定的影响,表现为初始含水率越大,体积含水率越大,但进气值基本     

非饱和玄武岩残积土强度特性及其边坡稳定性分析

为探究非饱和土抗剪强度及其指标随含水率的变化规律,以毕威高速公路沿线某边坡黄褐色玄武岩残积土为研究对象,进行了控制含水率的直剪试验和土水特征曲线测试试验,通过Abaqus建立以此边坡为原型的有限元模型,在此基础上运用强度折减法对不同含水率的边坡进行稳定性分析,并结合试验所得的土水特征曲线分析基质吸力对边坡稳定性的影响。结果表明:随含水率增大,抗剪强度先基本不变后大幅度减小,黏聚力与内摩擦角均呈阶段性减小;基质吸力对抗剪强度的贡献随基质吸力的增大而逐渐减小并最终趋近于无影响;含水率对玄武岩残积土质边坡稳定性有较大的影响,边坡土体的含水率大于30%后,随含水率增加,边坡安全系数大幅度降低;含水率增大会降低土体的基质吸力,在边坡土体接近饱和时,基质吸力的丧失对边坡稳定性影响最大,此时边坡最易失稳滑塌。     

含水率对非饱和压实土抗剪强度影响试验研究

对压实土进行不同含水率直剪试验,得到其抗剪强度;利用接触滤纸法测量土基质吸力,得到其土水特征曲线;基于吸引力强度理论,探讨了在最优含水率附近的重塑土的基质吸力、黏聚力与含水率的关系。研究表明:基质吸力与含水率的关系曲线呈内凹双曲线形态,与含水率关系是单调递减的;黏聚力与含水率的关系曲线呈抛物线型,且在最优含水率处最大;转化率随基质吸力的增加而逐渐降低,高基质吸力下土体含水率偏低,基质吸力难以有效转化为吸应力,故而黏聚力偏小。     

含硫酸钠风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正

针对中国西北部沙漠地区风积沙路基土出现的硫酸钠盐渍化现象,为探究水盐耦合效应对含硫酸钠风积沙路基土水力、力学性质的影响,实验室配置不同Na₂SO₄盐分含量的风积沙路基土试样,基于ASTM D5298-16规范中滤纸法测试其基质吸力、总吸力并绘制土-水特征曲线,分析含盐量对基质吸力、总吸力土-水特征曲线的影响规律,在v-G模型的基础上进行含盐量修正,建立可以考虑水盐耦合效应的风积沙路基土土-水特征曲线模型并通过试验数据对模型拟合验证。结果表明：Na₂SO₄盐分含量对风积沙基质吸力、渗透吸力和总吸力均有影响,当体积含水率较高时,含盐量主要通过影响渗透吸力而对总吸力影响较大,而当体积含水率较低时,含盐量会对基质吸力产生一定影响;含盐量改变主要对v-G模型中参数a产生影响,含盐量修正后的v-G模型在拟合阿拉善地区含硫酸钠风积沙路基土基质吸力和总吸力土-水特征曲线时适用性较好。研究结果可为该类土体相关工程实践提供理论指导。     

应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程

外部荷载和含水量的变动都会引起土体体积的变化,但大多研究都仅从固结压缩或增减湿胀缩角度进行研究,而把荷载、基质吸力和孔隙联合起来考虑的较少。为了探究应力-基质吸力耦合作用下粉土的孔隙比演化过程,采用了能考虑固结应力作用的土水特征曲线试验仪,获得了荷载、基质吸力和孔隙的变化规律。分析了压实粉土固结稳定后(即荷载全部由有效应力承担),有/无荷载继续作用下脱湿引起的体变差异性,并提出了荷载、基质吸力与孔隙相互作用的概念模型;从粉土孔隙和颗粒分布等微观角度,阐释了负荷作用加剧孔隙比减少的主要原因。研究结果表明:负荷条件下脱湿引起的体变量大于无荷条件下的体变量,说明脱湿过程中荷载对其孔隙变化继续起到助推作用。造成负荷作用加剧孔隙比减少的原因是由于荷载-基质吸力发生"一步一趋"的耦合作用,使得土体初始脱湿阶段总处于准饱和状态,没有形成有效的非饱和强度。     

橡胶红黏土路用性能研究

为了探究废旧轮胎橡胶颗粒与红黏土混合土作为路基填料的可行性,选择不同粒径(10目、20目、60目)不同含量的橡胶粉(0%、2%、4%、6%、8%和10%)掺入红黏土中,通过室内试验研究混合土的液塑限、击实特性、膨胀率和CBR值变化关系,探讨橡胶红黏土的路用性能和机理。结果表明:混合土液限和塑性指数随橡胶粉掺量的增大而降低,但仍大于50%和26,不能直接用作路基填料。最优含水率和最大干密度随橡胶粉掺量的增大而减小,呈一元二次函数关系,且三者间呈二元二次函数关系。膨胀率随橡胶粉掺量的增大而减小,橡胶目数越大,土体膨胀量越小。橡胶红黏土CBR随橡胶粉掺量的增大总体上减小,基本呈一元三次函数关系。红黏土中掺入橡胶粉,改良效果不佳,但可抑制土体的膨胀量。     

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性,进行了室内外土体水分特征曲线(SWCC)测试,分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响;在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测,对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明:同一土体的SWCC并不惟一;可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系;当基质吸力为100~1 000 kPa时,SWCC呈线性关系,使得基质吸力监测的可操作性大大提高。     

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。     

花岗岩残积土路堤边坡湿度的实测特征

为探究花岗岩残积土路堤边坡湿度的实测特征,选取江西某高速公路的半填半挖路堤边坡,采用预埋水势传感器和水分传感器的方法,进行了为期10个月的监测,并根据监测结果分析了边坡稳定性。结果表明:1.5 m深度范围内,土体的基质吸力和体积含水率均随降雨发生同步变化,在公路运营期间呈现明显的波动;监测点1的监测结果显示:水平距离距路肩最外侧4.0 m的土体,基质吸力的波动范围在7～21 kPa之间,体积含水率的波动范围在20%～33%之间;监测点2的监测结果显示:水平距离距路肩最外侧13.0 m的土体,基质吸力的波动范围在7～13 kPa之间,体积含水率的波动范围在36%～48%之间;受降雨渗流和地表积水的影响,下边坡的体积含水率明显高于上边坡,基质吸力则要显著小于上边坡;在基质吸力和体积含水率变化幅度较大时,可采用FredlundXing模型拟合土水特征曲线,R~2达到0.755;而在低基质吸力水平条件下,基质吸力的监测误差给曲线拟合带来困难。基于双应力状态变量的非饱和土抗剪强度公式,计算非饱和边坡的稳定安全系数,其结果大于1,表明边坡在监测周期内处于稳定状态;边坡稳定性随着土体深度增大而明显较小,基质吸力对其有一定影响,但影响程度随着土体深度和体积含水率的增大而减小。     

红黏土备样方法对路用指标的影响

以贵州红黏土为研究对象，通过干土法和湿土法备样并进行试验，研究备样方法对红黏土的液塑限、击实与加州承载比指标的影响；结合SEM扫描电镜试验，基于温度变化对结合水和胶结物质的影响，分析了备样方法对路用指标的影响机理。结果表明:湿土法的液限与塑限分别高于干土法3.0 %～6.0 %与1.0 %～6.0 %，最佳含水率高于干土法2.0 %～3.0 %，最大干密度低于干土法0.03 ～0.08 g/cm3，CBR值高于干土法0.6 %～1.1 %，其差值约为湿土法的12.0 %～25.0 %。干土法烘干导致弱结合水丧失和胶结物质凝胶特性失效，是备样方法对其路用性能影响的根本原因。红黏土的路用指标适宜采用湿土法，可拓宽红黏土的应用范围。     

昆明新机场红粘土填筑料击实试验研究

介绍了击实试验的基本原理和影响因素,并对昆明新机场红粘土进行击实试验研究。对于红粘土,干法与湿法击实试验备样方法不同,得到的最大干密度差别较大,二者的平均差异绝对值为0070 g/cm3,相对差异为45 %;平均最佳含水率绝对差异为42 %,相对差异为97 %。红粘土最大干密度和最佳含水率的测定宜根据现场施工土料取样进行室内击实试验或三点击实试验;缺少现场试验成果时,建议最佳含水率采用230 %,最大干密度采用1610 g/cm3。