低压实标准下黄泛区高液限黏土路基力学性能研究

黄河下游冲淤积在山东形成了大量特殊的高液限黏土,由于沿线平原区路基填料极度匮乏,若弃之不用将造成极大损失。通过室内试验,获得了黄泛区高液限黏土的物理与力学特性,揭示了该类土的压实机理及不同含水率与压实度状态下的强度与模量变化规律,发现含水率达到23%、压实度不低于90%时,土体具有较高的模量和抗剪强度。室内模型试验表明:尽管路堤按照低标准进行压实,但其承载能力不低于300 kPa;且路基以弹性变形为主,占总变形的80%左右,塑性变形处于较低水平,土体近似表现出不排气、不排水的封闭"弹性变形体"特征。最后,基于现场碾压试验,提出了路堤区高液限黏土的碾压标准和碾压工艺,即当路堤区控制含水率不超过最优含水率w_(opt)+6%、压实度高于90%且上路床经过6%生石灰处置后,路基弯沉和沉降可满足规范要求。     

非洲高液限红黏土物理性质与路用性能特征研究

喀麦隆雅杜高速项目位于非洲中西部地区,属于热带雨林气候,高速沿线土质主要为高液限红黏土。受到雅杜高速项目投资的控制,对高液限红黏土的改良处理难以实现。本文通过土工试验研究高液限红黏土物理性质和路用性能特征,探讨高液限红黏土直接用于路基填筑的可行性,不仅可以解决雅杜高速路基填料的使用问题,还可以为非洲其他地区高液限红黏土工程应用提供参考。结果表明,雅杜高速沿线高液限红黏土试样的天然含水率在33. 4%左右,液限较高达60%,颗粒成分中以小于0. 075mm的细颗粒为主,红黏土中的含量较多的游离氧化铁及其胶结集合体是造成高液限、天然含水率、高强度和压实性较差的主要原因;现场采样红黏土虽然CBR值较高,属于中压缩性土,但其天然含水量和最佳含水量相差10%以上,是导致现场施工压实困难的主要原因。     

非洲红黏土强度及变形特性研究

对三种不同含水率的原状红黏土以及重塑红黏土进行了三轴固结不排水试验,分析非洲热带雨林高液限红黏土的强度及变形特性。试验表明,三种不同含水率的原状红黏土的应力应变曲线表现出明显的应变软化特征,软化现象随着含水率降低而愈发明显,三种不同含水率的重塑红黏土应力应变曲线则表现出应变硬化特征。原状及重塑红黏土的黏聚力及内摩擦角随含水率增加而降低,含水率相同的原状红黏土残余强度值与重塑红黏土强度相近。     

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。     

云南蒙自红黏土的强度和压实特性研究

云南省境内分布着大量的红黏土,这些具有特殊性质的高液限土,需进行试验研究,才能确定是否能用作高速公路工程的路基填料。通过现场取样的详细室内试验,对云南蒙自红黏土的含水率、压实度与CBR、密实度、膨胀量、回弹模量的关系进行分析。结果表明:云南蒙自红黏土在含水率22.5%~24.5%之间,能满足《公路路基设计规范》(JTGD30—2004)规定的最小强度、压实度和水稳性要求。     

高含水率黏土质砾路基填料路用特性试验研究

以贵州湿热地区都安高速公路沿线的高含水率黏土质砾为研究对象,为揭示其作为路基填料的典型路用特性,对其天然含水率、液塑限、颗粒级配、最大干密度、最佳含水率、加州承载比进行了系统的室内试验。结果表明,黏土质砾具有高天然含水率、高液限、高塑限、高塑性、较高强度和较低压实度的特点;试验方法对击实试验、CBR试验结果影响小;CBR值与含水率呈线性负相关;最佳含水率下的CBR值与击实功呈线性正相关;当含水率高于35%时,击实功对CBR值影响较小。黏土质砾可直接用作高速公路下路堤填料。     

贵州高含水率高液限黏土压实控制方法研究

为了验证研究贵州湿润多雨地区高液限黏土路基压实控制方法,对贵州省凯羊（凯里至羊甲）高速公路高含水率高液限黏土开展湿法重型击实、CBR强度、土的基本物理性质、固结试验、热重分析试验及试验路段试验,并分析凯羊高速公路高液限黏土的路用性能。研究结果表明：高液限黏土并不是击实功越大越好,过大的击实功反而降低了其CBR强度;土体的压缩系数随含水率的增大而增大,但在高含水率状态下其压缩系数都能满足规范要求;贵州凯羊高速公路高液限黏土的干密度在压实过程中会出现峰值,达到峰值之后继续碾压压实度不升反降;该文从吸附结合水可归为高液限土中固相一部分的角度计算凯羊高速公路高液限黏土的压实度控制标准,其结果与凯羊高速公路建设中实际提出的压实控制标准一致,验证了压实度标准的实用性和合理性。     

有机质污染下红黏土物理力学特性变化规律分析

桂林地区分布的红黏土,具有高液塑限、高含水率和较高承载力等特点。通过有机质影响红黏土的作用机理进行分析,采用室内试验的手段和单因子的试验方法,改变有机质的掺量和含水率,来研究有机质红黏土的物理力学性质指标的变化规律。结果表明:随着有机质含量的增加,试样的液限、塑限、塑性指数呈现出一定的增长规律。随着有机质含量的增加,在一定范围内,试样的抗剪强度不断减少而压缩性不断的增加。随着含水率的增加,试样的抗剪强度不断减少而压缩性不断的增加。     

毕生高速高液限土路用特性及路基沉降分析

针对贵州毕生高速公路建设中遇到的高液限土,对毕生高速沿线的高液限土路用性能进行试验研究。分析了含水率、击实功与干密度、压实度的关系,泡水前后密实度变化,含水率与CBR关系以及压实度与CBR的关系。然后,对典型填筑工艺条件下路基的碾压试验结果进行了分析,并且通过沉降观测分析了施工过程对沉降时变规律的影响。     

含水率-温度双因素影响的红黏土力学特性分析

在新的气候环境和工程建设要求下,涉及红黏土的工程问题不断突出,亟待深入掌握残坡积红黏土的力学和工程性质。该文以湖南省内典型红黏土为研究对象,基于不固结不排水直剪试验,开展含水率和温度双因素影响下的残坡积红黏土力学特性研究,重点关注影响红黏土力学性能的最不利条件。研究结果表明:(1)受单因素含水率影响,随含水率的增加红黏土的抗剪强度减小10%～40%;而考虑含水率与温度双因素影响,温度增加时,红黏土的抗剪强度随含水率增加而减小的效果减弱;(2)红黏土的黏聚力同时受温度和含水率的影响,同一温度下,含水率增加,黏聚力减小40%～70%,温度越高,含水率对黏聚力的影响越小;同一含水率下,温度为30℃时,黏聚力最小;(3)非极端温度范围内(10～30℃),红黏土的内摩擦角主要受温度影响,温度增加,内摩擦角增加5%～10%。     

湘南红黏土公路路基压实度标准研究

为了探究湘南红黏土公路路基压实标准降低的依据和具体幅度,对红黏土开展了一系列室内土工试验,分析了压实度、含水率对红黏土物理力学特性的影响,获取了渗透率、压实系数、CBR等指标与压实度的关系曲线,最终根据上述指标随压实度的变化规律给出了压实度降低的建议值。研究表明:压实度对红黏土收缩性和膨胀性的影响较小,随着压实度的提高,红黏土的渗透系数和压缩系数均明显降低,而内摩擦角和黏聚力则逐渐增加,但黏聚力在压实度由93%增加到96%过程中没有明显变化,当初始含水率控制在30%左右,压实度大于93%时,红黏土的CBR值均符合规范要求。综合各指标的变化规律,建议湘南地区红黏土路基的压实度可总体降低至93%,且填筑时的含水率应略大于最优含水率。     

红黏土地区地基承载力的可拓综合评测方法

从室内物理力学性能指标出发,考虑天然含水率、容重、液限、液性指数、压缩系数、黏聚力、内摩擦角等多个影响因素,通过可拓学理论建立了红黏土地基承载力可拓评测模型,并对其进行了综合评测,结果表明:可拓综合评测方法所预测的结果与现场原位试验所得到的地基承载力特征值和模量的分布规律较为一致,并且其他区域红黏土地基承载力运用此方法也能得出准确的结果,说明可拓综合评测方法在红黏土地基承载力预测上的应用是可行的。     

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...     

碱液对桂林红黏土物理力学性质的影响研究

红黏土属于特殊性土,由于其特殊的成因过程和成因环境,工程性质与黏土有很大的区别。选取桂林雁山区红黏土,以氢氧化钠作为碱类污染物,通过相对密度试验、界限含水率试验、直剪试验、压缩试验,研究红黏土受到不同浓度氢氧化钠溶液污染后,对物理力学特性的影响。结果表明:受污染红黏土,随碱浓度的增加,其比重增大,液限、塑限均增大,抗剪强度减小,压缩系数增大,压缩模量减小。     

碱液处理红黏土抗压强度演变规律研究

针对影响碱液处理红黏土强度的主要因素，采用正交设计方法进行无侧限抗压强度试验，通过极差分析和方差分析相结合的方法研究含水率、碱液浓度、养护温度等因素对无侧限抗压强度的影响规律。结果表明：碱液处理后，红黏土的无侧限抗压强度提高显著，影响碱液处理红黏土无侧限抗压强度的主次因素依次为：碱液浓度、含水率、养护温度，最优水平组合为：含水率20%、碱液浓度2.0 mol/L、养护温度100℃。     

荷载作用下红黏土干湿循环试验

为掌握红黏土在荷载作用下的干湿循环特性,对常规固结仪进行了改造,发明了一种模拟土体荷载作用下的干湿循环试验方法,开展了干湿循环与上覆荷载共同作用下的红黏土的胀缩特性试验。试验结果表明:上覆压力为0kPa和50kPa时,干湿循环下红黏土胀缩率大于零,试样膨胀;压实度越大,膨胀量越大。初始含水率越小,膨胀量越大;增大上覆压力,可以抑制红黏土的膨胀性能;上覆压力为100kPa和200kPa时,干湿循环下红黏土胀缩率小于零,试样收缩;压实度越小,试样收缩量越大;初始含水率越大,收缩量越大;增大上覆压力,可以增大红黏土的收缩性能;任何上覆压力下,所有试样第一次干湿循环下红黏土胀缩性能最为显著,经历5次干湿循环后,胀缩性能趋于稳定状态。     

重塑红黏土固结变形影响因素分析

基于一维室内固结试验,分析了初始状态和干湿循环状态下红黏土固结变形特性,并对固结试验过程中的保湿方法进行了改进。研究结果表明,压缩试验的保湿方法建议采用预先补水+湿毛巾覆盖的措施,需要补充水分的多少根据散失的水量来定。当含水率介于最佳含水率-2%~最佳含水率之间,孔隙比、压缩变形系数、压缩系数变化幅度不大。当含水率大于最佳含水率后,孔隙比、压缩变形系数、压缩系数随含水率的增加变化幅度较大。从控制路基工后沉降的角度考虑,建议路基压实时的含水率介于最佳含水率-2%~最佳含水率之间。压实红黏土应力~应变关系可用ε/p=Kp~n式来表达。干湿循环后红黏土压缩系数明显比初始状态的压缩系数要大,且随着循环次数的增加,压缩系数增大,前3次循环压缩系数增加较大,第4次和第5次循环压缩系数趋于稳定。建议在路基沉降计算中采用长期压缩系数a_(1-2)指标(即第4次或第5次循环的压缩系数),使得计算结果更加符合实际情况。     

赤泥-粉煤灰改良高含水率粉质土试验研究

以安徽五里河高速公路#13取土场高含水率粉质土为研究对象,采用赤泥、粉煤灰为新型固化剂对其进行固化改良。通过室内试验测试改良土强度、黏聚力和内摩擦角,初步确定固化剂中赤泥与粉煤灰混合比例;通过现场改良土填筑路基试验,测试改良土的含水率、最大干密度、无侧限抗压强度、压实度等指标,综合确定最终固化剂最优掺入比,并确定路基合理碾压次数。结果表明:室内试验测得的固化剂中赤泥与粉煤灰的最优比例关系为1.2∶1;现场试验中,固化改良土在5天内含水率显著降低,固化剂掺入比达6 %后对于原状土含水率降低速率贡献并不明显;随固化剂掺入比的增加,现场试验中的改良土无侧限抗压强度显著增加,路基碾压成型效果较好,但固化剂掺入比超过6 %后强度提升幅度不大;因此,确定固化剂掺入比6 %为最优,同时确定改良粉质土碾压5次为宜。     

水泥或石灰改良红黏土的力学强度特性试验研究

采用水泥或石灰对江西省某高速公路红黏土进行改良,并采用击实试验、承载比（CBR）试验和无侧限抗压强度试验,研究改良红黏土的击实特性和力学强度特性。结果表明:水泥或石灰的掺量越高,改良红黏土的最大干密度和最优含水率均增大;水泥用量为10%～15%或石灰用量为5%～10%时,改良红黏土的CBR、无侧限抗压强度和回弹模量较大;尽管干湿循环对改良红黏土的强度不利,但水泥或石灰用量越高,干湿循环后的CBR和无侧限抗压强度越大。建议改良红黏土的水泥用量范围为10%～15%、石灰用量范围5%～10%。     

含水率差异对膨胀性红黏土隧道施工力学行为的影响

膨胀性红黏土因其特殊的水敏性,使得自身遇水膨胀,是造成隧道围岩失稳的重要原因。 为建立含水率与膨胀率的关系,从 而明确含水率变化对大断面膨胀性红黏土隧道及支护结构受力变形的影响,以银西高铁庆阳膨胀性红黏土隧道为研究背景,通过 现场监测确定围岩含水率波动范围;结合室内试验建立含水率与膨胀性和抗剪强度的对应关系;将土体含水率变化条件下的膨胀 关系同材料受热膨胀特性进行联系,利用ABAQUS内置的温度应力场模拟湿度应力场,分析不同含水率作用下隧道围岩压力、衬砌 结构内力与变形量值的重分布规律。 结果表明: 开挖后不同含水率最终趋于饱和时,随着初始含水率的降低,围岩及支护结构受 力增大,仰拱与拱脚处相对位移提高,拱顶、拱腰与边墙处相对位移降低,整体安全系数逐渐降低;对开挖后洞周平均含水率20.7% 而言,最终趋于饱和时围岩压力安全系数为2.2,衬砌安全系数为1.1,围岩相对位移为0.97%;相比于围岩压力和衬砌结构受力, 含水率变化对洞周围岩变形影响最大;基于特殊地质情况,建议将隧道预留变形量提至150~180 mm。