南水北调禹州段压实膨胀土膨胀性试验研究

以南水北调中线禹州段压实膨胀土为研究对象,通过对压实膨胀土样在不同初始状态下的含水率、干密度和竖向荷载的研究,并用多元线性回归的分析方法,提出了压实膨胀土的膨胀变形随初始含水率、干密度、竖向荷载这三个因素的变化规律,同时获得膨胀力随初始含水率和干密度这两个因素的变化规律。本文总结出压实膨胀土的膨胀变形和膨胀力的计算公式,并对计算公式进行了试验验证,证实了计算公式的正确性。试验结果表明,在实际工程中可以通过少量的试验得到计算公式的参数,并用文中提出的计算公式直接计算出膨胀量和膨胀力的值,以预测膨胀土体对工程可能产生的潜在危害。     

加筋宽度与间距对膨胀土特性影响研究

为研究挡土墙背后加筋宽度与间距对膨胀土特性的影响,以广西南宁三塘地区膨胀土为填料,铺设土工格栅形成膨胀加筋土,制作挡土墙模型,进行不同加筋宽度与间距的模型试验,研究侧向压力与膨胀变形在不同加筋宽度和间距下的变化规律.试验结果表明:纯膨胀土的渗透性很小,加筋后,土工格栅有导水作用,增加了排水通道,能在短时间排出水分,停止注水后土的体积含水率骤降,侧向压力大幅度减小;膨胀土吸水膨胀后,土工格栅与膨胀土之间存在界面摩擦力,导致土工格栅被拉紧,应变增加,同时限制膨胀土的膨胀;随着加筋密度与宽度的增加,膨胀土的膨胀变形与侧向压力减小,减小加筋间距提升的限制效果比增加加筋宽度更加明显.     

岩石含水状态对岩石膨胀力影响的研究

岩石膨胀力试验是测定膨胀岩在水环境下所产生膨胀应力的试验方法。岩石的含水状态对膨胀力测试值具有重要影响。本文通过对岩石试样进行不同含水状态的膨胀力试验,研究了含水状态对岩石膨胀力试验结果的影响程度和规律。结果表明:含水状态对膨胀力测试值的影响显著,风干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的83.0倍,烘干状态下的膨胀力平均值是饱和状态的77.6倍,烘干或风干状态的岩石再次遇水后,会出现持续膨胀的趋势,长期干燥环境使岩石内部毛细水充分排出,当岩石再次吸水膨胀时其更具危害性。对于材质均匀,一致性较好的膨胀岩,膨胀力测试值随含水比的增大而减小,随空孔率的增大而增大,且相关性较好。     

平顶山膨胀土工程性质试验研究

通过试验获得了河南省平顶山膨胀土原状土样的线缩率、膨胀率和膨胀力等性能参数;对重塑土样进行了不同压力、含水量和干密度条件下的膨胀率试验,膨胀力、渗透系数试验,及反映抗剪强度的黏聚力和内摩擦角试验,为研究平顶山膨胀土的变形和稳定性提供了基础资料。用粉煤灰对平顶山膨胀土进行改性处理,通过室内试验研究了不同掺量情况下土样的工程性质,结果表明:在处理到最佳状态时,改良土样仍具有弱膨胀性。     

钢管微膨胀混凝土的水化热与限制膨胀性能分析

以膨胀剂掺量为基本参数,对不同水化热温度影响下的5根钢管微膨胀混凝土构件的膨胀性能和应力场进行了研究,考察了水泥水化阶段钢管微膨胀混凝土构件温度场及其核心混凝土的限制膨胀特性.结果表明,钢管微膨胀混凝土构件截面温度场的变化规律与普通混凝土构件类似;核心混凝土中掺加膨胀剂,补偿收缩效果明显,并且在钢管的限制作用下产生了一定的预压应力.根据试验结果,分析了核心混凝土限制膨胀的应变特点及其影响因素,研究了核心混凝土预压应力的产生、分布特点及其与膨胀剂掺量的关系,为钢管微膨胀混凝土的优化设计提供了依据.     

膨胀式防爬器吸能特性研究

为了研究膨胀式防爬器的吸能特性，对不同厚度膨胀管的材料性能进行分析，研究了不同约束方式对静压仿真稳定段均值力的影响。通过仿真与试验对比，得到2种轮廓加压锥与膨胀管配合关系下的摩擦因数；进行不同应变率下的材料试验，研究了不同硬化模型对膨胀管高速冲击稳定段均值力的影响，并基于SHS硬化模型对不同冲击速度下的稳定段均值力进行分析。研究结果表明：不同厚度的膨胀管材料性能差异明显，不同边界约束方式对静压仿真稳定段均值力改变明显；不同轮廓加压锥与膨胀管配合关系下的摩擦因数不同，稳定段均值力均与摩擦因数呈正相关；采用不同硬化模型仿真得到的高速冲击稳定段均值力基本相同；使用SHS硬化模型仿真得到的不同冲击速度下的稳定段均值力基本相同，仅在碰撞初始时表现出应变率效应；采用1/4简化模型能够在保证计算精度的同时显著提高计算效率。     

铁路膨胀岩隧道支护结构稳定性与注浆范围分析

为分析膨胀岩对隧道工程造成的影响程度,综合分析膨胀岩的细观膨胀机理和宏观膨胀特性,确定膨胀发生的主客观因素,通过对膨胀岩试验结果的归纳,提出一种膨胀岩综合分级标准。针对膨胀岩的胀缩性质,推导湿度应力场和温度应力场的理论关系,以玉蒙铁路秀山隧道为工程背景,利用ANSYS软件分析不同膨胀级别、膨胀范围下膨胀力对支护结构的影响程度。结果表明,在弱膨胀工况下最大注浆加固范围为2m,中等膨胀工况下最大加固范围为6m,强膨胀工况下原断面不再适用。膨胀级别越高,支护结构变形越大,隧道拱顶位移随着膨胀力的释放由下沉逐步变为上升,仰拱产生底鼓,边墙收敛表现为在一定的加固范围下随膨胀系数增加而增加,在中、强膨胀级别下随着加固范围的增加表现为前期变形很快,而后期变小的现象,支护结构有被压扁的趋势。     

湿化作用下重载铁路改良膨胀土动力响应与累积变形试验研究

以蒙华重载铁路改良膨胀土路基试验段为依托，针对水泥改良土路堤、石灰改良土路堑两种形式路基开展不同轴重、不同干湿状态下现场激振试验，分析动应力、动加速度分布特征及振动累积变形发展规律；通过室内动三轴开展素膨胀土、水泥改良土、石灰改良土分别在4个不同含水率和4种不同应力水平下动力湿化变形试验，研究湿化幅度、动应力幅值对膨胀土及改良土累积应变特性的影响规律。研究结果表明，动应力和动加速在基床底部衰减率可达80%,且路基刚度越大，动应力、加速度沿路基深度衰减越快；同一深度下动力响应浸水状态大于干燥状态，且轴重越大，影响更为显著，湿化作用显著削弱路基对动应力与动加速度的衰减能力，水泥改良土抗浸水能力相对石灰改良土更强；路基面累积变形在浸水后随轴重和振动次数增加而增加，且在相同振次情况下，素膨胀土及其改良土累积应变均在湿化幅度超过2%后急剧增加，且动应力越大，应变增长速率越快，改良土累积变形速度仅为素膨胀土的1/8～1/5,石灰与水泥改良后均可有效抑制膨胀土的湿化变形；基于动三轴试验数据，建立累积应变的预估模型，得出素膨胀土及改良土模型参数与湿化幅度之间的经验关系。     

南宁膨胀土变形时程性研究

研究膨胀土变形随时间的变化,通过对2组南宁膨胀土进行室内单向膨胀收缩试验,对膨胀土的线胀率和线缩率的时程性进行了研究。根据初始含水量及干密度不同情况下膨胀土有荷膨胀和收缩变形的时程性研究,得到以下结果：在半对数坐标下,线胀率曲线可分为三个阶段且该曲线与时间呈双曲关系;在双对数坐标下,线缩率和时间几乎呈线性关系。同时,结合回归分析给出本次试验研究的膨胀土的膨胀和收缩随时间变化的变形计算公式,并对得到的膨胀盟收缩曲线进行了拟合,精度很好。结合冬次研究,对膨胀土的变形机理从微观的角度进行分析并对不同压力及初始含水率对膨胀、收缩变形特征的影响进行了阐述。研究结果为分析膨胀土变形的时程特性提供了可靠的技术依据。     

上覆荷载和厚度对原状膨胀土膨胀量的影响分析

以兰新高铁一处典型原状膨胀土为对象,通过对膨胀土进行初始含水率为6%,厚度分别为2、4、6 cm及0、10、20、30、40、50 kPa不同上覆荷载下膨胀量试验,以研究厚度和上覆荷载对原状膨胀土膨胀量的影响。试验结果表明:随着上覆荷载的增大,膨胀量逐渐减小,因而膨胀土地基的膨胀变形主要发生在浅层膨胀土;原状土膨胀量随着厚度的增加而增加,且为非线性关系;对试验结果进行拟合,得到膨胀量随上覆荷载及厚度变化关系拟合关系式,为今后膨胀土地区工程建设提供理论支撑。     

高速铁路地基泥岩膨胀变形计算方法及应用研究

泥岩地区高铁地基膨胀变形病害问题突出，而目前针对结构的膨胀变形计算分析方法相对匮乏，为此提出基于热力学理论的泥岩膨胀变形湿度场理论。以西北某高速铁路地基膨胀病害工点处泥岩为研究对象，在明确泥岩吸水膨胀体变与吸水率线性关系的基础上，以热力学中吸热膨胀方程为原型，将泥岩的吸水率、线膨胀系数及渗透系数类比为稳态分析中物体的温度、热膨胀系数及导热系数，同时对泥岩中水的渗透方程和吸水膨胀方程进行推导，提出适用于高速铁路泥岩地基的膨胀变形计算方法，并通过室内试验和典型工点处长期变形监测数据对计算方法进行验证。结果表明：该方法充分考虑了泥岩的吸水膨胀特性，室内试验获得的标准样膨胀体变与计算值最大误差仅为4.3%。结合确定的渗透系数、渗透深度以及降水情况，运用该方法能够预测膨胀岩地区高速铁路地基的膨胀变形趋势，明确轨道结构的上拱变形量，可为泥岩地区高速铁路前期设计以及后期养护维修提供依据。     

南宁膨胀土膨胀变形规律的试验与应用研究

通过不同初始干密度、初始含水率在不同垂直压力下的膨胀变形试验,研究南宁膨胀土的膨胀量与初始干密度、初始含水率以及垂直压力的相关关系。研究结果表明,膨胀量随初始干密度的增大而增加,随初始含水率和垂直压力的增加而减小;通过回归分析发现,膨胀率与初始干密度和初始含水率成线性关系,而与垂直压力成半对数线性关系。在此基础上,建立了南宁膨胀土膨胀率的三元回归方程,并通过某大型模型试验验证了该方程的正确性与实用性。本文所建立膨胀率三元回归方程为简便而准确地预测和估算膨胀土地基的膨胀潜势和差异隆起提供了依据。     

中-强膨胀土竖向膨胀力原位试验

利用平衡加压法在云桂高速铁路典型中-强膨胀土路段进行竖向膨胀力原位试验,研究竖向膨胀力随时间、含水率增量、卸荷回弹量的变化规律,并对试验过程中试验体周边地表的变形进行了监测。结果表明:竖向膨胀力随时间的变化规律与膨胀土中渗水通道的畅通情况密切相关;竖向膨胀力随含水率增量的变化规律可分为4个阶段,即初始线性增长阶段→过渡阶段→二次线性增长阶段→稳定阶段;卸荷时,膨胀土竖向回弹变形增加,竖向膨胀力不断减小,二者呈线性或二次曲线性变化;试体周边地表的隆起规律与竖向膨胀力随含水率增量的变化规律相一致。     

膨胀土地区地铁深基坑设计研究

通过对膨胀土膨胀机理分析,指出影响膨胀力的主要因素及相互之间的关系,对设计中膨胀力取值及加载范围进行了研究.以成都地铁2号线龙泉东站为例,采用启明星及Plaxis软件按理论分析结果建模并进行基坑围护结构及地表沉降计算,经与实际监测结果比较,表明理论分析是正确的,计算具有较高的可靠度,提出有针对性减少膨胀土危害的施工措施,为今后类似工程设计提供借鉴及参考.     

加筋膨胀土挡墙模型试验研究

通过模型试验,以土工格栅为筋材,以中等膨胀土为填料,考虑含水量和密实度对膨胀土工程性质的影响,采用对比试验的方法研究含水率和密实度对挡墙承载力、变形的影响。实验结果表明,在最佳含水量填筑条件下,采用加筋能提高膨胀土的承载力,减小累积侧向变形和累积沉降,并随着密实度的提高效果更显著;在浸水饱和条件下,加筋能够约束膨胀土的膨胀量,但密实度对膨胀土承载力影响不大。     

考虑时间效应的黑色页岩遇水三向宏微观膨胀力模型研究

为研究黑色页岩遇水膨胀特性,开展物理力学性质、X衍射(XRD)测试以及三向侧限膨胀力试验,进一步基于黑色页岩中亲水性黏土矿物晶层膨胀与双电层理论及宏观物理力学性质,考虑页岩各向异性特征,提出考虑时间效应的分段式黑色页岩三向宏微观膨胀力本构模型,能较完备描述黑色页岩膨胀力发展过程.研究结果表明:黑色页岩遇水膨胀力发展过程服从幂指数关系,在遇水0～2 d内,膨胀力增长迅速,达到最大值70％,膨胀力遵循晶层膨胀关系;当遇水时间2～8 d,膨胀力增长20％,以黏粒扩散双电层膨胀为主;当遇水时间达到8 d后,膨胀力达到最大膨胀力的95％以上,膨胀过程基本达到稳定.同时,膨胀力发展表现出较强的各向异性,层理面法线方向(z方向)膨胀力最大,平行于层理面方向(x,y方向)的膨胀力分别约为法线方向的0.31,0.29倍.研究成果可为黑色页岩地区工程建设中的膨胀问题提供理论参考.     

改善膨胀土性能的固化剂试验研究

改善膨胀土性能的固化剂可以改变膨胀土的性质,文章介绍了掺加不同固化剂试样的制备,研究改良效果,通过试验结果分析说明改善膨胀土固化剂的效果较好,可以为整治膨胀土路基病害提供技术支持。     

不同压实状态浅季冻区膨胀土力学特性的冻融演化规律

为探究浅季节性冻土区不同密实状态的下膨胀土力学特性随冻融周期作用的演化规律，以取自平顶山的弱～中膨胀土为研究对象，配制不同密实状态的膨胀土试样，采用气候边缘地带浅季冻区极端低气温为冻结温度进行冻融循环与三轴剪切试验。试验结果表明：冻融循环作用下不同密实状态膨胀土的弹性模量、破坏强度及黏聚力均发生较大幅度衰减，内摩擦角则随冻融次数增加而呈现出波动性缓慢增长趋势；高压实系数膨胀土的“弱软化型”主应力差-应变关系随着围压和冻融次数增加而逐渐转变为“弱硬化型”;低压实系数膨胀土主应力差-应变关系为“硬化型”且随着围压增加而增强；相同密实状态与侧向约束围压时，膨胀土达到相同应变时的主应力差随冻融次数增加而迅速减小。     

地层膨胀力对盾构管片结构受力影响分析

膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩、且胀缩变形往复可逆的特点,类似地层盾构隧道研究相对较少。针对成都地铁某盾构区间实例,根据盾构隧道埋深与盾构隧道外径关系进行分类,通过单一变化膨胀力,借助有限元软件采用壳单元建立荷载-结构模型计算各工况下管片的内力,对比分析管片内力和安全系数,研究膨胀力对盾构管片结构受力的影响。研究结果表明:随着隧道埋深的增加,地层膨胀力对管片结构受力表现为有利;可通过调整线路高程、增加盾构管片埋深、管片背后注浆等措施,降低地层膨胀力对管片结构受力的影响。     

膨胀土路基在施工过程中的变形特性研究

通过对常德—张家界高速公路上3个试验路段(弱膨胀土填料路基试验路段、膨胀土改良处理路基试验路段、膨胀土加筋处理试验路段)施工过程中的竖直沉降和水平位移观测,得出膨胀土路基及其改良路基、加筋路基在施工过程中的变形特性规律。