土样的不同制备方法对其性质的影响分析

岩土材料具有典型的结构性,土工试验是研究土体各种性质的一个重要手段。该文以从广州南沙地区钻取的原状软土和采用击样法以及预压固结法制备的重塑软土为研究对象,分别进行了压汞试验、渗透试验以及直剪快剪试验。试验结果表明:原状土的小孔数量占比较大、渗透系数最小、抗剪强度最大;击样法制得土样中大孔占比较大、渗透系数最大、抗剪强度最小;而采用预压固结法制得的土体试样的以上性质介于原状土和击样法制得土样之间。这是由于不同的制样方法制得土样的结构性不同所引起的。     

粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响

为解决川西地区混合土路基压缩变形问题,为该地区高速公路、铁路建设提供理论分析基础,针对该地区路基常用混合土,考虑粗颗粒含量影响,进行天然混合土大型压缩试验研究。选取川西地区3组典型天然混合土土样,对其分别采用筛分法剔除20,10,5 mm粒径颗粒,制备粗颗粒含量不同的天然混合土土样,进行粗粒土压缩试验研究。通过对比不同粗颗粒含量的土样在相同试验条件下的孔隙比及压缩模量的不同变化情况,分析川西地区混合土压缩特性受粗颗粒含量的影响规律及其影响机理,确定粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间。结果表明：大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性有显著影响,同种混合土中大于5 mm的粗颗粒含量越高,在相同竖向荷载下的单位沉降量越小,孔隙比变化越小,压缩模量越大;大于5 mm粗颗粒含量对川西地区混合土压缩特性的影响过渡区间为30%~45%,土体压缩时,混合土中大于5 mm粗颗粒含量小于30%时,细颗粒起主要承担作用,土体可压缩性高,此时粗颗粒含量的增加,对于混合土的压缩特性影响不大;当粗颗粒含量超过30%时,粗、细颗粒共同作用,粗颗粒骨架逐渐形成,粗颗粒对混合土压缩特性的影响开始逐渐起作用;当大于5 mm粗颗粒含量大于45%时,粗颗粒的骨架作用起主要作用,土体可压缩性显著降低;土体中的矿物成分对压缩特性也产生影响,高岭石含量高的土样,强度较高,但压缩性较低。     

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。     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验,分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明：非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律,尤其当土体压实度较低时,滞后规律更为显著;法向应力及含水率提升,非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化,逐步转化表现为硬化特征,这一特征随土体干密度的提升而更加明显;随土体样本含水率提升,非饱和粉土黏聚力逐步下降,将这一规律进行线形拟合,整体拟合曲线表现为折线特征,且转折点与最佳含水率高度重合;含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律,同等含水率水平下,土样干密度越大,内摩擦角也相对更大。     

草类根系对坡面土强度及崩解特性的影响试验

坡面植被的固土防冲刷失稳作用往往取决于草类根系对坡面土强度和抗崩解特性的提高幅度。为研究草类根系对提高坡面土强度和抗崩解特性的影响规律,首先通过植草种植试验和观察,研究草类根系生长及竖向深度含根量分布规律,然后采用直剪试验得到不同根系含量或不同生长深度与根-土复合体强度的关系,并对添加不同含量根系的根-土复合体进行强度试验,比较种植活根系和添加死根系根-土复合体不同的强度特性。对路堑坡面植草根系原状土样和添加根系重塑配制土样进行崩解试验,比较分析坡面土壤的结构性、根系含量对植草坡面土体崩解特性的影响。结果表明：草类根系的纵横穿插与缠绕根网加筋作用使草类根系能显著增强根-土复合体的强度,种植根系的毛细根系及生物活性使其对土体强度提高的加筋效应远优于添加根系,其提高幅度与根含量呈线性增加关系;由于草类根系的缠绕包裹作用提高了土的强度,且草类根系在土体孔隙中的穿插能减少雨水入渗时的孔隙气压及封闭气体,从而使草类根系能显著提高根-土复合体的抗崩解特性;路堑边坡土体的结构性以及主根系衍生出大量毛细根系的存在,使添加根系重塑配制土的抗崩解能力远小于路堑边坡种植根系原状土;根土样在配制土中采用稻秸秆代替草类根系,在同样添加比例的情况下具有更高的抗崩解能力及加筋强度。     

吉林省西部分散性土的粒度成分分形研究

以吉林省西部地区分散性土为研究对象，在颗粒分析试验的基础上，运用分形理论研究了分散性土的粒度成分分形特征。研究结果表明:土中砂粒含量越多，分维数越小，土的分散性越大；粉粒含量越多，分维数越大，分散性越大；粘粒含量越多，分维数越大，土的分散性越小。     

强夯作用下的红粘土地基压实特性研究

以新建昆明国际机场红粘土地基为依托,研究了红粘土在强夯作用下的压实特性。试验研究结果表明:红粘土强夯压实效果并非随夯击次数的增加而增强,夯击到一定次数时,坑底土体变成"橡皮土",产生较大的侧向移动;在同级夯实能下,红粘土地基夯点下土体和夯点间土体的压实度相差不大;在不同压实能下,地基土体的压实度随着夯击能的增高而增加;红粘土强夯最佳夯击深度为1 m,有效夯击深度在1~3 m之间。     

液化判别标准对抗液化剪应力影响的试验研究

通过对某高速公路一桥梁工程透镜体以及粉煤灰的室内试验研究,在对已有无粘性土研究的基础上,证实了土体的抗液化剪应力与破坏振次之间的符合乘幂函数关系,同时,针对现有的两种液化判别标准即孔压标准、应变标准对两种土样强度的影响进行了比较分析,得出了合理的结论。     

液化判别标准对无黏性土抗液化剪应力影响的室内试验研究

通过对四川木格措坝基透镜体以及粉煤灰的室内试验研究,在对已有无黏性土研究的基础上,证实了土体的抗液化剪应力与破坏振次之间的符合乘幂函数关系,同时,针对现有的两种液化判别标准即孔压标准、应变标准对两种土样的强度的影响进行了比较分析,得出了合理的结论.     

灰水-土体长期相互作用诱发地面塌陷机理

通过以灰水为渗透液进行溶滤试验,测试和分析了土样的渗透系数、含水量的变化规律;同时进行渗透破坏试验测试了不同密实程度土样经灰水浸泡后的临界坡降;运用土力学原理,分析了土样含水量、渗透性和水压力变化引起地面塌陷的机理。结果表明：溶滤后土体的含水量明显增大,且其渗透系数随溶滤次数的增加呈增大趋势;当溶滤次数超过4次后,渗透系数的增大变缓;当土样含水量相同时,临界坡降随着土样密度增大而明显增大;灰水将从减小土体的抗剪强度、增大土体的重度等方面引起地表塌陷,此外,土体中动水压和渗流引起土中的空洞也诱发了地表塌陷的形成。     

高速公路路基填料CBR试验值的研究

结合在建高速公路研究了影响粘性土CBR值的主要因素。根据土样塑性指数相同，而CBR值差异很大的实验结果，从土体的颗粒组成、矿物成分等几方面研究了其对填料CBR值的影响。得出如下结论：影响CBR值的主要因素是土体中矿物类型及其含量的多少，其次为粘粒组颗粒曲线分布情况及粘粉比。粘粉比越大，CBR值越小。     

循环荷载作用对黄河三角洲地基土变形破坏的影响

为深入了解黄河三角洲沉积地层土体的工程性状,研究在循环荷载作用下黄河三角洲地区地基土的变形破坏机理及内在因素,通过现场循环荷载试验,对黄河三角洲地区地基土在不同循环荷载作用周期、不同循环荷载大小的作用下的变形特征和破坏特点进行研究.并通过循环荷载作用前后的静载试验对比,得出循环荷载作用对地基土强度的影响,即循环荷载作用后,土体产生循环液化现象,引起变形破坏,与天然状态的土体强度相比,其临塑荷载和极限荷载都明显减小,土体的临塑荷载降低39%,极限荷载降低25%.循环荷载作用加剧了土体的破坏,使地基承载力降低.     

盐渍土层含盐量竖向分布特征研究

以吐鲁番鄯善县库木塔克某工程为依托,针对其弱、中盐渍土的土样进行了含盐量的试验研究。通过人工挖井取样的方法,在3个不同测区进行了不同深度位置土样的含盐量测定。试验研究结果,得出了土样的含盐量随土层深度变化的规律及硫酸盐含量随深度变化的规律,总结出了盐渍土盐分竖向分布的特征。     

浸水状态下湿陷性黄土场地螺旋灌注桩负摩阻力与土体湿陷规律试验

为深入揭示大厚度黄土地区黄土湿陷特征、水分入渗规律、湿陷范围以及黄土湿陷对长螺旋灌注桩与双向螺旋挤土灌注桩负摩阻力变化的影响等问题,在兰州榆中大厚度湿陷性黄土场地进行了4组双向螺旋挤土灌注桩与2组长螺旋灌注桩浸水载荷试验。试验结果表明:浸水试坑内与试坑外浅标点的湿陷沉降量与时间变化规律基本一致;土体湿陷具有明显的阶段性,并非整体一次完成;土体在不同深度处发生湿陷的时间、湿陷总量各不相同,且深标点整体的湿陷沉降较浅标点发生更加充分;径向与竖向水分入渗速率整体呈函数型衰减,竖向入渗速率是径向的1.5~3.0倍,提出了通过水分入渗速率确定湿陷范围的计算方法,并与试验结果进行对比;土体湿陷竖向深度在24 m范围内,径向在10 m范围内,建议湿陷性黄土地基处理时将竖向24 m、径向10 m作为参考范围;同一工况下双向螺旋挤土灌注桩受到的负摩阻力明显大于长螺旋灌注桩,确定双向螺旋挤土灌注桩桩侧负摩阻力大小时,应将距离桩心0.75D为半径的圆周范围内丧失湿陷性的土体考虑进去,且受力面积按1.5倍桩侧表面积等效放大。     

一维固结变形理论参数的试验分析

通过对原状土样及重塑土样的一维固结及渗透试验分析,对一维固结变形理论中的有关试验参数进了系统试验分析。探索了土体侧压力系数在固结过程中的变化规律,发现对正常固结土存在一临界固结压力,当固结压力大于该值时,土体的变形以次固结变形为主;通过对渗透系数的变化进行分析,表明土体结构对渗透系数有较大影响,且提出了渗透系数的计算公式;同时利用割线模量法给出了地基沉降的计算公式。在此基础上,对固结系数的算法进行了有益的尝试,并将之与传统方法进行对比,提出了一种固结沉降计算新方法。最后,通过工程实例,验证了研究成果的可靠性。     

南阳膨胀土击实特性试验分析

结合工程路段土样进行室内试验,测定南阳膨胀土物理力学特性,并进行颗粒分析,进一步对土样进行击实试验,发现该地膨胀土与一般黏性土相异的击实特性,南阳的膨胀土击实曲线呈双峰型,与工程中发现的大多数塑限小于30%的土体的击实特性相符。     

基于球形硅微粉的新型透明黏土基本力学特性试验

透明土试验技术是近年来发展起来的一种新的变形可视化技术，包括透明土的制备和图像捕捉与处理方法等。通过此技术可以对透明土体内部的变形和渗流过程进行观测以实现土的三维变形、强度和渗流等问题的可视化研究。目前应用最多的透明土有2种：第1种是以熔融石英砂为土骨架，正十二烷和15^#白油的混合溶液配制透明砂土，第2种是利用无定型硅微粉配制的透明黏土。透明砂土已经有了较成熟的研究，然而针对透明黏土的研究还不够成熟和深入，应用光学技术搭配透明介质研究土体三维变形和流动规律时，有两点要求不可忽略，一是透明土需要通过激光束对其进行切面，再利用数字照相技术进行图像采集与分析，因此配制出的透明土透明程度要高；二是配制的透明土其基本力学特性要与真实土体性质接近。目前所研究的透明黏土存在透明度不高，强度太低等诸多问题。为此，选取球形硅微粉作为透明土骨架材料，15^#白油与正十二烷溶液混合溶剂作为孔隙流体配制新型透明黏土，对新型透明黏土进行直剪试验、一维压缩试验以及渗透试验，研究配制的新型透明黏土用于模拟真实黏土的可行性。试验结果表明：以球形硅微粉为土骨架，15^#白油与正十二烷溶液混合溶剂作为孔隙流体制作的新型透明黏土，其土体的强度特性和压缩系数与粉质黏土特性相似，可以满足模型试验要求。     

温度变化对粗粒硫酸盐渍土路基变形影响分析

粗粒硫酸盐渍土路基在环境温度变化下易出现盐胀、沉陷等变形问题，其对路基正常使用造成的影响不容忽视。针对此问题，依托伊朗德黑兰-库姆-伊斯法罕高速铁路项目，在施工现场选取试验段，开展路基温度、水分的长期监测，分析路基温度和含水率随时间的变化规律。在此基础上，利用自主设计的温度变化试验装置，采用现场路基填料，开展室内温度变化循环试验，对粗粒硫酸盐渍土的变形特性进行研究。结果表明：监测期间，试验段路基温度的敏感深度为0.22 m，深度为1.0 m以内的路基含水率变化较大；在9个周期的试验过程中，试样深度在20 cm范围内的温度和含水率随时间的变化更为显著，且随着试验温度的变化，试样温度的变化存在一定的滞后性；含盐量为1.5%的土样在第1，2次温度变化循环试验中表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.128 mm，而含盐量为3%的土样在前6次循环试验中均表现为盐-冻胀变形，其最大盐-冻胀变形量为0.232 mm；由于受到温度、冰盐相变、含盐量、土颗粒组成、试验周期等多重因素的影响，9个试验周期后，不同含盐量的试样最终均呈现沉陷变形，其中，含盐量为1.5%试样的最终沉陷变形量为0.585 mm，是含盐量为3%试样最终沉陷变形的5.42倍。该研究结果可为相关工程提供一定的技术参考和借鉴。     

基于聚类分析理论确定广梧高速公路高液限土改良方案

针对广梧高速公路高液限土的不良特性,进行了一系列室内试验,测试土样的物理力学指标;借助聚类分析理论,对样本土样进行分类,并确定各类的属性特征值和改良方案;根据土样与属性特征值的相关距离确定各类土样的改良试验项目。以新土料改良方案确定过程为例,介绍了研究结论的使用过程。     

湖南某高速公路膨胀土变形特征相关性试验研究

通过室内大量膨胀土试验，对湖南某高速公路3种膨胀土击实土样的变形特征相关性进行了研究。研究结果表明：对于同一种膨胀土，其膨胀力和膨胀量的大小主要取决于土的含水量和干密度；根据试验数据进行半对数线性回归分析，线性相关显著；同时对膨胀土的变形机理进行了探讨。研究结果为膨胀土路堤的设计及膨胀土地基处理提供了重要依据。