膨胀土土水特征曲线的研究

对不同地区膨胀土的原状样和重塑样进行了脱湿土水特征曲线试验,并采用VG模型对试验数据进行拟合。结合VG模型拟合的参数,着重分析了矿物成分和孔隙结构对膨胀土土水特征曲线的影响。结果表明:在同一初始干密度下,膨胀土含蒙脱石亲水性矿物越多,脱水速率越慢,持水性能越强;同一土质的重塑样,初始干密度越大,则其进气值越大,脱水速率越慢;在初始干密度相同的条件下,原状样的土水特征曲线与重塑样的不同,其脱水速率较缓慢,残余含水量较高,表现出较强的持水性能。     

干密度对非饱和黄土土水特征曲线影响

土水特征曲线是非饱和土研究的重点,对非饱和土的性质影响较大。通过室内滤纸试验,对不同干密度下非饱和黄土的基质吸力进行测试,并研究干密度对非饱和黄土土水特征曲线的影响规律。     

地聚合物固化含黏风积沙土-水特征曲线

为研究地聚合物固化含黏风积沙的持水性能，采用地聚合物对含黏风积沙进行改良，基于压力板仪法测量了不同基质吸力下对应的体积含水率，绘制了相应的土-水特征曲线(SWCC)并进行了模型拟合，探讨了含黏量、地聚合物掺量、龄期和纤维长度对固化风积沙持水性能和拟合参数的影响规律。研究结果表明：随着含黏量由20%提升到30%,风积沙试样在同一吸力下的体积含水率上升了3%左右，持水性显著提升；随着地聚合物掺量由8%提升到12%,20%和30%含黏量固化风积沙SWCC整体上移，10 kPa吸力对应体积含水率分别提升7.0%和5.9%,600 kPa吸力对应体积含水率分别提升4.3%和4.2%;而延长龄期对固化风积沙持水性能的提升较小，体积含水率变化幅度不超过1%;长度为6 mm的玄武岩纤维对固化风积沙持水性能的提升很小，但掺入长度为12 mm的纤维会导致其持水性能稍降低，两者变化幅度均不超过1%;固化含黏风积沙的SWCC具有2个陡降段，可采用分段式Van Genuchten模型拟合；双峰拟合参数能够反映试样大、小孔隙的分布，黏土仅影响大孔隙参数，而地聚合物能够影响大、小孔隙参数；扫描电镜和压汞试验结果表明...     

干湿循环作用下温度效应对膨胀土收缩规律研究

在不同设定温度下,对膨胀土进行一系列干湿循环试验,基于图像处理软件PCAS的应用,对膨胀土试样裂隙图片进行定量采集研究,获取试件表面的裂隙参数,探讨温度对干湿循环作用下膨胀土裂隙收缩开裂规律的影响。研究结果表明:(1)膨胀土的裂隙率、分形维数随着干湿循环次数的增加而逐渐增加,最后渐趋稳定;(2)在前3次干湿循环作用下,膨胀土的裂隙率、分形维数变化幅度最大;温度高的变化幅度比温度低的大;(3)在相同的循环次数下,温度较高的膨胀土的裂隙率、分形维数比温度低的大;(4)经过6次干湿循环作用后,膨胀土的裂隙变化渐趋稳定。     

干湿循环作用下充填节理岩石压缩特性

为探明干湿循环作用对充填节理岩石压缩力学强度与变形破坏特征的影响，人工制备多种不同充填物的节理岩石试样，对其进行0(全程干燥)、1、5、10、15、20次干湿循环预处理，使试样产生一定的累积损伤；在此基础上，对充填节理岩石试样进行静态单轴压缩试验和动态冲击试验，并在动态冲击试验过程中借助高速摄像机观察充填节理岩石的冲击破坏特征。研究结果表明：随着干湿循环次数的增加，充填节理岩石的静态和动态抗压强度不断降低，且降低幅度逐渐变小，20次干湿循环作用后岩样的静态和动态抗压强度总劣化度均为20%～30%;通过拟合发现岩样的动态抗压强度降低规律符合指数函数分布；随着干湿循环次数的增加，静态破坏模式由劈裂破坏逐步发展为剪切破坏，动态冲击中充填节理岩石破碎程度和充填节理层粉碎飞溅程度加剧，验证了干湿循环作用会严重影响充填节理岩石的变形破坏特征和动态抗冲击能力；应力波透射系数随干湿循环次数的增加而不断降低，20次干湿循环作用后岩样的应力波透射系数降低了约10%,说明干湿循环作用对应力波传播能力造成了显著影响。     

干湿循环条件下碾压膨胀土的裂隙发展规律

为探讨公路工程中膨胀土路基裂隙的开展过程和演化规律,设计并开展了室内模拟试验,初步获得压实膨胀土中裂隙的发育过程及随干湿循环作用次数的变化规律.运用MATLAB的图像处理功能,对开裂试样进行了定性描述和定量统计分析.分析结果表明:初始状态下,试样中产生的裂隙细微短小,裂隙率较低;首次干湿循环作用后,试样裂隙率大幅提高,且开裂宽度和深度急剧加大;但经随后几次干湿循环的作用,裂隙的增长率逐步减小并趋于稳定.研究结论对指导膨胀土路基施工有一定意义.     

非饱和石灰改良膨胀土的持水及强度特性试验研究

采用压力板仪和GDS非饱和三轴试验系统,对广西的非饱和石灰改良膨胀土的持水特性和强度特性进行了研究.对试验结果进行拟合,得到了不同石灰掺量和压实度条件下改良膨胀土的土-水特征曲线,探明了两者对改良膨胀土的持水特性的影响规律.通过非饱和三轴排水剪试验,探明了基质吸力对改良土应力-应变关系的影响规律.研究表明,随着石灰掺量...     

干湿循环效应对膨胀性土边坡稳定性影响分析

膨胀土在干湿循环作用下经历反复的胀缩变形,从而引起膨胀土边坡的强度损伤,导致其稳定性下降,影响边坡的稳定性。通过数值分析方法,对经历干湿循环的膨胀土边坡进行模拟分析,探讨干湿循环损伤效应对边坡稳定性的影响以及其作用机理。研究结果表明:干湿循环次数越少,边坡稳定性对影响率的变化越敏感;干湿循环损伤作用下滑动面的不同,是由不同情况下边坡各层土体强度以及潜在滑动面上受力状态共同作用所决定的。     

非饱和粉质粘土土特性的试验研究

简要介绍了非饱和土的吸力概念与土水特征曲线,针对土水特征曲线难以描述的问题,对北京地区普遍分布的非饱和粉质粘土进行研究,利用Tempe压力板吸力仪测出粉质粘土的土-水特征曲线,通过线性拟合分析得出其吸力方程,并对方程进行了误差分析。     

碾压膨胀土开裂规律及影响因素试验研究

运用计算机图像处理和编程技术,对不同压实度、初始含水率和干湿循环次数影响下膨胀土的表面裂隙的特征进行了描述和定量分析,探讨了压实度、初始含水率和干湿循环次数对膨胀土开裂规律的影响。结果表明:节点个数、块区个数、裂隙率和分形维数可以用来表征表面裂隙的开裂程度;随着膨胀土压实度的增大,裂隙的开裂程度减小;膨胀土的初始含水率为塑限含水率时开裂程度小于最佳含水率时的开裂程度;裂隙的开裂程度随干湿循环次数的增加而增大,裂隙相关参数的变化率呈减小的趋势,第1次干湿循环对膨胀土开裂的影响最大,第5、第6次干湿循环对开裂的影响甚微。     

竖向荷载作用下非饱和土土-水特征研究

总结了竖向应力作用对非饱和土土-水特征曲线影响的部分研究现状。试验得出合肥地区某工地土体基本物理性质指标,并利用FGJ-20型非饱和土固结仪对该土样进行了控制竖向荷载与控制气压力的压缩试验。基于试验结果,对竖向荷载作用下非饱和土土-水特征进行了分析研究。结果表明:竖向荷载不同导致土-水特征曲线产生差异;竖向荷载对土-水特征曲线的影响随着吸力的增大逐渐减弱;Fredlund-Xing三参数模型中参数a,m均随着竖向荷载的增大而逐渐增大,n值则逐渐减小;竖向荷载对土体含水率的影响程度与土体吸力大小有关,实际分析过程中需考虑吸力范围的影响;在吸力不变时,土体含水率的变化量随着竖向荷载的增大呈先增后减的趋势。     

重塑黄土的湿化变形规律及细观结构演化特性

为了研究填土在三轴浸水过程中的湿化变形规律及其细观结构演化特性,用改进的非饱和土CT-三轴仪对延安新区的重塑Q₂黄土做了3组共17个偏压固结浸水试验. 在三轴浸水过程中对试样的两个断面进行了多次CT扫描,得到了固结和湿化过程中土样的宏观变形以及土样内部细观结构演化的CT图像和相应的CT数据,基于CT数定义了土的结构性参数和结构演化变量. 研究结果表明:干密度、净围压、基质吸力和偏应力均对试样的湿化变形特性有显著影响;提高干密度可有效减小湿化变形量和降低湿剪破坏的风险（干密度1.52、1.69 g/cm3的试样浸水过程中体应变分别为–0.58%～4.66%、–0.58%～2.43%,干密度1.79 g/cm3的试样体应变为0.019%）;湿化过程中试样越来越密实,试样的CT数均增大;浸水初期,试样原有结构发生破坏,CT数变化较剧烈,均能达到总变化量的60%;同时干密度、净围压、基质吸力、偏应力及含水率对土的结构性参数和结构演化变量有显著影响. 研究成果对填土工程的设计具有重要参考价值,为建立非饱和重塑黄土的结构损伤演化方程与结构性模型提供了科学依据.      

低液限粉土及其改良土干湿循环特性试验研究

路基土的耐干湿循环特性反映了其抵抗自然环境中水分变化产生破坏的能力,是路基填土耐久性最重要的指标之一。结合室内试验研究了低液限粉土及其改良土（水泥改良土和石灰改良土）在不同的干湿循环次数条件下的工程特性,分析了干湿循环次数对土体抗压强度及其变形的影响规律,提出了低液限粉土宜于水泥改良的结论,为工程应用提供了技术参考。     

含水率与土样异向对原状非饱和黄土土-水特征影响试验研究

利用压力板对不同初始含水率与不同渗水方向的原状非饱和Q3黄土进行脱湿试验,分析不同初始含水率与不同渗水方向对原状非饱和Q3黄土土水特征的影响。研究表明:在相同的初始含水率情况下,基质吸力对土样不同方向渗水情况的影响基本相同;在渗水方向相同的情况下,随着基质吸力的增大,体积含水量逐渐降低,基质吸力增大到一定程度后,不同初始含水率对土-水特征曲线的影响几乎一样。     

干湿循环条件下完全扰动黄土路基回弹模量分析

在分析路基回弹模量随季节交替之变化规律的基础上,通过模拟试验,研究了干湿循环对室内试验所得回弹模量值(简称回弹模量)的影响.干湿循环对回弹模量有直接影响,即便对于同一种土(试验用完全扰动黄土),在相同压实度与含水率情况下,由于干湿循环阶段不同,回弹模量也呈现出一定差异,这种差异主要体现在低含水率时,可以采用干湿循环湿度影响指数CW来表征干湿循环对回弹模量的影响;在已有回弹模量预估模型(基质吸力模型)中引入了干湿循环影响系数αi,进一步完善了该模型.     

弱膨胀岩注浆前后干湿变形特性试验研究

以宝兰铁路郭家镇第三系泥岩(弱膨胀岩)隧道仰拱遇水隆起病害为工程依托,采用干湿循环变形测量装置,分别对现场所取的原状土样和经注浆处理后的土样进行了室内浸水及干燥试验,以研究其膨胀机理,为隧道施工及质量控制提供技术支持。对比分析试验结果得到:两种试样浸水后,都会产生一定程度的膨胀变形,且最终均趋于稳定,但发现原状试样发生的变形量较大、达到10.52mm,而经注浆作用后的试样,其膨胀变形量较前者明显减小、仅为4.11mm;干燥作用下,原状试样较注浆试样的收缩量也明显。可见,膨胀岩具有遇水膨胀、失水收缩的特性,且膨胀特性更为明显,而注浆能够达到强化膨胀岩内部结构、抵抗膨胀和干缩作用的目的。     

干湿循环作用下长沙高速粉质黏土软化特性试验研究

针对高速公路路基土体在干湿循环作用下易发生软化的特点,以长沙绕城高速公路为依托,结合室内试验和数值分析等手段对其进行研究。通过原状土快剪试验及压缩试验分析了干湿循环次数对粉质黏土软化特性的影响,然后采用最小二乘法得到了长沙高速公路粉质黏土在干湿循环作用下的软化公式,并基于此分析了粉质黏土软化规律。研究结果表明:(1)粉质黏土的粘聚力、内摩擦角、压缩模量均随干湿循环次数增大而减小,三者均在前2次干湿循环过程中衰减最为严重;(2)干湿循环次数对各参数的软化影响强弱次序:粘聚力c内摩擦角φ压缩模量E(50 kPa)压缩模量E(100 kPa)压缩模量E(200 kPa)压缩模量E(300 kPa)。     

饱和-非饱和膨胀土渗透特性试验研究

对广西宁明两种膨胀土的原状样和重塑样进行了饱和渗透试验、土水特征曲线试验和收缩试验.根据收缩试验结果对土水特征曲线进行了体积含水量的换算,用VG数学模型对换算后的土水特征曲线进行拟合后通过理论公式预测出非饱和渗透系数,进而得到了非饱和膨胀土的含水量-渗透系数关系及其变化规律.同时,还分析了矿物成分和结构特征对饱和–非饱和膨胀土渗透特性的影响.     

膨胀土裂隙发育规律及与抗剪强度的关系研究

运用图像处理软件对不同干湿循环次数作用后的膨胀土表面裂隙参数进行提取,然后对试件进行低应力条件下的快剪试验,探讨了抗剪强度与裂隙参数的关系。研究结果表明;第1~2次干湿循环作用对裂隙的开裂影响程度较大,随次数的增加裂隙基本沿着原有的裂隙以变宽、变长为主,新裂隙发育较少;在第1次干湿循环后c值变化最明显,φ值受干湿循环次数作用影响不大;c值与裂隙率和分形维数具有良好的线性关系,可为裂隙参数来反算抗剪强度提供理论依据。     

浸水作用下二灰黄土的稳定性

对二灰黄土进行了不同干湿循环次数和不同浸水时间2种浸水作用下的强度试验和压汞试验, 分析了二灰黄土水稳定性。分析结果表明: 二灰黄土强度较高, 7 d龄期无侧限抗压强度可以达到1.33 MPa; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2次干湿循环后二灰黄土强度就大幅度降低, 并趋于稳定, 经过10次干湿循环后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为42.8%、47.4%; 随着干湿循环次数的增加, 二灰黄土的总孔隙体积呈线性增加, 经过10次干湿循环后二灰黄土的总孔隙体积从0.200 1 mL·g-1增大到0.238 3 mL·g-1, 增加了19%; 在干湿循环过程中, 不同孔径孔隙体积变化规律不同, 大孔隙体积呈线性增加, 小孔隙体积和微孔隙体积基本上没有发生变化; 随着浸水时间的延长, 二灰黄土强度出现衰减, 经过2 d浸水后强度产生大幅度降低, 并随着浸水时间继续延长强度逐渐趋于稳定, 经过4 d浸水后二灰黄土无侧限抗压强度和抗剪强度降低幅度分别为33.6%、54.7%。可见: 在石灰与粉煤灰掺量较小的情况下, 水对二灰黄土的强度有明显的弱化作用, 浸水作用可导致二灰黄土强度降低, 干密度略微减小, 总孔隙体积增大, 但相对于未改性黄土, 二灰黄土仍然具有较高的强度和较好的水稳定性, 可以在黄土地区作为道路的底基层推广使用。