水入渗前后重塑红黏土抗剪强度特性研究

基于不固结不排水三轴压缩试验，探究蒸馏水入渗前后不同干密度重塑红黏土的应力-应变关系以及抗剪强度变化，并结合电镜扫描试验和X射线荧光分析试验从微观结构及矿物成分变化角度来分析水入渗对不同干密度重塑红黏土抗剪强度的影响机理。研究结果表明:重塑红黏土应力-应变关系随干密度的增大由应变硬化型逐渐变为应变软化型，水入渗后重塑红黏土达到破坏点时的轴向应变较大；黏聚力随干密度的增大呈指数变化，内摩擦角随干密度增加呈线性变化；水入渗前后土样抗剪强度变化说明水入渗对高干密度重塑红黏土的影响较为明显，微观结构和矿物元素成分变化则说明高干密度可有效保持土样内部结构和减少矿物元素成分的流失。     

天然砂砾改良红黏土的力学指标试验及数学模型预估

作为路基填料的红黏土,掺入天然砂砾改良后其力学指标会发生相应的变化。为了探究这种变化趋势,在红黏土中掺入10%,20%,30%,40%,50%的天然砂砾,分别进行CBR值、回弹模量值、无侧限抗压强度值、抗剪强度指标试验。试验结果表明,掺砂能显著改善红黏土的水理特性和力学性能;随着掺砂比例的增加,CBR值、回弹模量值均增大;无侧限抗压强度值随着掺砂量的增加,先逐渐增大后逐渐减小,当掺砂量达到30%时,无侧限抗压强度达到最大;黏聚力随着掺砂比例的增加而减小,内摩擦角随着掺砂比例的增加而增大,抗剪强度随着掺砂比例的增加先增大后减小,当掺砂比例达到30%时,抗剪强度达到最大值。在此基础上,对各力学指标与掺砂量之间的关系进行了曲线拟合,建立起了数学模型。最后,在红黏土中掺入5%,15%,25%,35%,45%的天然砂砾,补充各力学指标试验,将试验值与理论计算值进行比较。结果表明,力学指标模型计算值与试验实测值吻合较好,相对误差大多控制在5%以内,建立的数学模型具有较好的适应性。     

活性MgO改性红黏土试验研究

通过室内击实试验和固结不排水(CU)剪切试验,研究了不同掺量活性MgO改性红黏土的击实特性和抗剪强度变化。试验结果表明:红黏土的最大干密度随活性MgO掺量的增加而减小,最优含水率随活性MgO掺量的增加而增加;在相同压实度下,活性MgO可明显提高红黏土的抗剪强度;剪切时活性MgO改性红黏土抗剪强度峰值更明显,孔隙水压力越大,土体有效和总黏聚力随活性MgO掺量的增加先增加后减小,有效和总内摩擦角随活性MgO掺量的增加而增加,试验中活性MgO最优掺量为5%。     

固化红黏土的强度特性及邓肯—张参数研究

固化红黏土强度特性和崩解性的改善是其在工程中广泛应用的重大前提，为研究不同F1和水泥掺量对固化红黏土强度特性、崩解性和邓肯-张模型参数的影响，开展不同F1和水泥掺量下固化红黏土的无侧限强度试验、崩解试验以及三轴试验。研究发现：F1可显著改善土体的水敏性和密实度，极大地提高固化土的无侧限抗压强度，加入水泥的固化土冻融5 d后强度显著增大，随着冻融循环次数的增加，固化土的强度均表现出衰减的趋势，F1掺量越高，衰减趋势越低；F1和水泥亦能显著改善红黏土的崩解性；固化土邓肯-张模型参数破坏比R_f随F1掺量的增大而增大，随水泥掺量的增大而减小；抗剪强度指标、初始弹性模量E_i和初始切线模量参数K均随着F1和水泥掺量的增大而增大，初始切线模量参数n随F1掺量的增大而减小，随水泥掺量的增大而增大。     

玻璃纤维加筋石灰土抗剪强度试验研究

针对高速公路和铁路对路基填筑和路基边坡要求愈发严格的现状,而湖南地区红黏土具有高含水率、压实困难、干缩开裂和路用性能的不稳定性的特点,通过不固结不排水剪试验,研究玻璃纤维和石灰对红黏土抗剪强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中同时掺入一定比例的石灰和玻璃纤维对提高土体抗剪强度有极大促进作用,但纤维石灰土黏聚力改变幅度大,内摩擦角变化幅度小;纤维石灰土黏聚力随着纤维掺量和长度的增加先增大后减小,提升效果最优时纤维长度和掺量分别为2‰和6 mm。采用数学公式拟合纤维掺量和纤维长度与黏聚力之间的关系。研究成果对纤维石灰土提升边坡稳定性提供了试验数据和理论依据。     

粉煤灰复掺碳纳米管改性黏土力学性能研究

利用TSZ全自动三轴仪分别对碳纳米管掺量为0、0.5%、1.0%、1.5%和2.0%的粉煤灰复掺碳纳米管改性饱和黏土进行了围压为100 kPa、200 kPa、300 kPa和400 kPa的不排水不固结三轴剪切试验,研究改性饱和黏土的力学性能。试验结果表明：随着碳纳米管的掺入,改性饱和黏土的抗剪强度先增大后缓慢减小,峰值达到561.3 kPa,总体上试验土体的抗剪强度得到提升;内摩擦角先由11.41°减小至9.05°后迅速增大;黏聚力先增大后略微减小,峰值超过170 kPa,总体上试验土体的黏聚力得到了提升。综上可知粉煤灰复掺碳纳米管后能很好地提升饱和黏土的力学性能。     

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%。     

玻璃纤维和石灰对红黏土压缩特性影响的试验研究

针对高速公路和高速铁路对路基沉降变形要求的现状,通过固结试验,研究玻璃纤维和石灰对红黏土压缩模量的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的玻璃和石灰可以明显地提高其压缩模量,其中石灰在提升幅度上优于玻璃纤维。纤维土的压缩模量随着纤维掺量和长度的增加先增加后减小,在掺量为1‰和长度为9 mm时达到最大值。纤维石灰土的压缩模量呈现出随着纤维掺量的增加先增加后减小,随着长度的增加而一直增加的规律。采用多元回归分析方式拟合纤维掺量和纤维长度对纤维石灰土和纤维土的压缩模量的影响。研究成果对纤维石灰土作为路基填土材料的工程应用提供了试验数据和理论依据。     

长期循环压缩荷载下饱和软黏土的应变速率特性

为了研究长期循环压缩荷载作用下饱和软黏土的变形性状,对珠江三角洲的典型饱和软黏土进行了室内循环三轴压缩试验,着重研究了饱和软黏土的累积应变速率特性.试验结果表明:初始静偏应力与动偏应力的耦合作用以及不同的排水条件对软黏土累积应变速率有较大的影响;在长期循环压缩荷载作用下,软黏土的累积应变速率随循环次数的增大而减小,应变速率对数与循环次数对数间的关系可用直线描述.     

纤维素纤维加筋土的力学特性

为提高上海地区黏土的工程特性,采用纤维素纤维改良黏土的方法,通过击实试验、直接剪切试验和无侧限抗压强度试验,来探究不同加筋条件下纤维素纤维对上海黏土的最优含水率、最大干密度、抗剪强度以及抗压强度等力学特性的影响。试验结果表明:纤维素纤维可增大黏土的最大干密度,减小黏土的最优含水量,且随着纤维加筋率和含水率的增大,影响逐渐降低。与素土相比,纤维素纤维加筋土的抗剪强度明显增强,最优加筋率为0.6%。当纤维素纤维加筋率低于0.6%时,不同垂直荷载下的抗剪强度均随着纤维含量的增加而提高,当纤维素纤维加筋率高于0.6%时,加筋土的抗剪强度则逐渐下降。直接剪切试验中,垂直荷载为50 k Pa和100 k Pa时,多数应力应变曲线呈现应变软化型;150 k Pa和200 k Pa时,多数应力应变曲线呈现应变硬化型。当纤维素纤维加筋率为0.6%时,纤维素纤维可明显提高黏土的抗压强度,纤维加筋率过高时,纤维素纤维对黏土无侧限抗压强度的影响减弱。纤维素纤维可增强黏土整体性、受外力作用时的稳定性,纤维加筋率过高时,抗压强度和抵抗变形的能力减小。由此说明,纤维素纤维可在一定程度上增强黏土的密实度、抗剪强度和抗压强度,优化黏土破坏形态。同时,过量的纤维素纤维将引起反作用。     

高液限红粘土变形特性研究

为了研究红粘土路基的沉降特性,基于一维室内固结试验,分析了高液限红粘土变形特性。引入压缩变形系数,分析了高液限红粘土的物理指标对变形指标的影响,采用应变法来表达压缩变形曲线结果。引入非线性应力、应变关系的割线模量,研究了高液限红粘土的加荷本构模型和增(减)湿本构模型。结果表明:压缩变形系数随含水量的增大而增加,当含水量大于最佳含水量2%~3%后,压缩变形系数随含水量的增加增长幅度迅速变大;压实度越大,压缩变形系数越小,低压实度高含水量的情况下,压缩变形系数显著增大;压缩系数随含水量的增加而增大,压缩系数随压实度的增大而减小;高液限红粘土的应力-应变关系可以用幂函数的形式来表达。提出了高液限红粘土加荷本构模型和增(减)湿本构模型,该模型具有较高的可靠性,为研究红粘土路基沉降特性提供了有力依据。     

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。     

水泥红粘土的强度试验研究

红粘土是碳酸盐岩系出露区的岩石,在我国分布广泛,不同地区的红粘土表现的工程性质具有差异性。就湘中南地区的粘性红壤土通过不同水泥掺入比及不同龄期下的无侧限抗压强度试验,分析了水泥红粘土的强度增长机理,对试验结果进行了回归分析,给出了不同掺量、不同龄期水泥土之间的强度推算公式。     

高液限红粘土填方路基强夯处治试验研究

采用强夯处治宜章—凤头岭高速公路大面积高液限红粘土填方路基,并开展了现场试验研究。试验结果表明:强夯法处治高液限红粘土填方路基效果良好,夯后填土的物理力学性质及抗剪强度有明显改善和提高,可提高路基工程质量。     

砂砾改良高液限红粘土的试验研究

为合理利用高液限红粘土作路堤填料,针对其易开裂、可压实和水稳定性差等特点,开展了砂砾改良试验研究.对不同掺配比的砂砾一高液限红粘土混合料分别进行了物理力学性质指标测试和开裂模拟试验,分析了不同砂砾掺配率下的改良效果及原因,提出了以收缩开裂宽度、液塑限为指标确定最佳掺配率的方法.通过湖南省道S322线试验段的修筑,检验了砂砾改良方法的施工可行性和实际效果,并提出相应的施工工艺,为高液限红粘土路堤处治提供了具有实用价值的参考.     

贵阳红粘土抗剪强度与含水量关系的探讨

红粘土是一种性质特殊的土。为探讨影响红粘土强度的各种因素,通过不同含水量的贵阳红粘土试样进行了一系列室内直剪试验,探讨含水量对红粘土抗剪强度参数的影响,并从红粘土结构性上作出了解释。基于Matlab软件采用最小二乘法原理,建立了粘聚力、内摩擦角与含水量的关系表达式,为工程建设实践提供参考。     

干湿循环下改良红黏土填料回弹模量变化分析

针对机制砂与生石灰两种改良红黏土，开展了不同掺量及不同干湿循环次数下改良红黏土填料的回弹模量试验。结果得出:改良红黏土的回弹模量随生石灰和机制砂掺量的增加均呈线性递增关系，生石灰改良红黏土回弹模量的增长速率明显大于机制砂改良红黏土；随着干湿循环次数增加，素红黏土和机制砂改良红黏土的回弹模量值呈对数函数衰减，而生石灰改良红黏土的回弹模量则呈现不降反升的趋势，表明机制砂对红黏土填料长期水稳定性的改善效果不明显，生石灰的改良作用显著。     

含石量与含泥量对压实砾石土力学特性影响的试验

对于夹泥砾石土,在应力、颗粒组成、含水率等因素影响下,其变形特性非常复杂。针对重庆机场道路工程填筑中所用的压实砾石土,通过中型样三轴试验开展了一系列力学特性试验研究,重点分析了含石量与含泥量的变化对于压实砾石土力学性能的影响,及不固结不排水（UU）、固结不排水（CU）、固结排水（CD）3种条件下的抗剪强度与变形特性;同时研究了UU条件下,不同制样含水率对压实砾石土的抗剪强度的影响。试验结果表明：压实砾石土在低围压条件下表现出强烈的剪胀性;UU三轴压缩试验条件下,小含泥量的压实砾石土的强度取决于大粒径颗粒间的咬合力,与含石量成正比;初始拌和含水率对压实砾石土UU强度的影响很大,颗粒粒组中的泥粒在高于最优含水率下易产生滑动,影响其应力-应变性状并导致其抗剪强度大幅降低;饱和固结后,压实砾石土的强度与含石量并没有直接的联系,高含石量并不代表高强度,合理的颗粒级配是决定试样CU,CD强度的重要因素;压实砾石土中含泥量增加会导致其抗剪强度的降低。另外,含石量和含泥量对压实砾石土的临界状态影响不大,同种矿物成分、不同颗粒组成的压密砾石土在CU,CD试验下的临界应力比为1.73。     

贵阳地基红黏土的Singh-Mitchell蠕变模型研究

为了准确地了解贵阳地基红黏土的蠕变特性,以贵州铝厂分级过滤车间地基红黏土为研究对象,采用分级加载法进行了室内三轴固结排水蠕变试验,获得该地基红黏土蠕变试验数据和曲线,并通过采用Singh-Mitchell应力-应变-时间经验蠕变方程,结合所得到的试验数据,分析得出了贵阳地基红黏土在不同应力条件下的蠕变形式。该方程参数少,能够较好地拟合试验曲线及更好地描述贵阳地基红黏土的蠕变特性。