粒径对膨胀土无荷膨胀率的影响研究

为了研究粒径大小对重塑土无荷膨胀率试验结果的影响,在符合现有规范的试验条件下,将某地基泥岩碾碎成1~2 mm、0.1~1 mm、<0.1 mm的三种不同粒径,进行不同比例组合搭配的重塑土无荷膨胀率试验。试验结果表明:不同粒径大小的膨胀土样的无荷膨胀率试验结果有很大差异,并且不同粒径组合下的无荷膨胀率试验结果呈正态分布趋势,且峰值处的无荷膨胀率值为该重塑土稳定、可靠的无荷膨胀率值,无荷膨胀率试验结果接近峰值处无荷膨胀率值的粒径级配为该重塑土的最佳级配。经过分析得到使重塑土无荷膨胀率结果稳定、可靠的粒径级配是1~2 mm、0.1~1 mm、<0.1 mm的土粒质量比为0∶100∶0,即使重塑土无荷膨胀率试验结果稳定可靠的粒径范围为0.1~1 mm。在该粒径范围内的重塑土无荷膨胀率试验结果最为真实、准确。

干湿循环对风化砂改良膨胀土无荷膨胀率的影响

对掺砂改良后的膨胀土进行了干湿循环作用下的无荷膨胀率试验,研究了试样的无荷膨胀率（绝对膨胀率）、相对膨胀率以及终止吸水量随干湿循环次数的变化规律,深入分析了不同干湿循环次数后,改良膨胀土的膨胀量随浸水时间的增长特征.试验表明：1）无荷膨胀率以及终止吸水量随干湿次数的增长变化规律基本一致,在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率呈3次函数形式降低,且无荷膨胀率在第2-3次干湿循环后,降低幅度较大,之后降低幅度逐渐减小,最后基本趋于稳定;2）掺风化砂对抑制无荷膨胀的发生效果不大,当风化砂由0增至50%时,无荷膨胀率降低幅度较小,且这一降低幅度随着干湿循环次数的增大为逐渐减小;3）无荷膨胀量在浸水1h内的增长速度较快,之后逐渐变缓,在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀量达到稳定时的时间随着干湿循环次数的增加而逐渐缩短.

掺砂率及初始干密度对改良膨胀土无荷膨胀率影响研究

本文通过室内无荷膨胀率试验,对宜昌市某一级公路改建工程项目路段的膨胀土进行了研究。重点分析了无荷膨胀率与时间、掺砂比例、初始干密度之间的关系,试验研究表明:无荷膨胀变形主要分为快速膨胀、减速膨胀和最终稳定3个阶段;在初始干密度一定时,风化砂改性土的无荷膨胀率会随着掺砂比例的增大先迅速降低然后缓慢降低,风化砂改性土的无荷膨胀率对较大的掺砂量不敏感;在相同的掺砂比例下,风化砂改性土的无荷膨胀率随着初始干密度的增大会迅速增大,它们之间有很好的线性相关性,膨胀土在进行路基填筑时,控制初始干密度有助于减小其膨胀变形,保证路基填土的稳定性。

初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响

为研究初始含水率及风化砂掺量对改良膨胀土无荷膨胀率的影响,选取湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程中的膨胀土,对其进行了不同风化砂掺量、不同初始含水率状态下的无荷膨胀率试验,分析了风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无荷膨胀率、膨胀时程以及最终吸水量的影响。结果表明,掺风化砂对于抑制膨胀土的无荷膨胀率效果较好,且初始含水率越低,无荷膨胀率对风化砂的掺量越敏感;在相同的风化砂掺量下,无荷膨胀率随着初始含水率的增大而逐渐减小,当初始含水率超过最佳含水率而继续增加时,无荷膨胀率的降幅不明显;在同一风化砂掺量下,初始含水率越低,急速膨胀阶段的膨胀速度越快,膨胀稳定时的膨胀量越大;在同一初始含水率下,风化砂掺量越大,急速膨胀阶段的膨胀速度也越快,而膨胀稳定时的膨胀量越小;土样膨胀稳定时的终止吸水量与初始含水率密切相关,在同一风化砂掺量下,终止吸水量与初始含水率呈指数函数关系。

初始干密度、含水率对无荷膨胀率影响试验

为了研究娄益高速路基膨胀土的初始干密度、含水率与无荷膨胀率之间的关系,进行了膨胀土的室内无荷膨胀率试验。结果表明:在初始含水率一定时,娄益高速路基膨胀土的无荷膨胀率会随干密度的增大而增大;在干密度一定时,无荷膨胀率随含水率的增大而减小。根据结果建立了娄益高速路基膨胀土的无荷膨胀模型和时间函数模型,并给出了针对娄益高速路基膨胀土的模型参数。

含水率及干密度对高铁泥岩地基土无荷膨胀率的影响

通过室内无荷膨胀试验,研究初始含水率与初始干密度对高速铁路泥岩地基土无荷膨胀率的影响。研究结果表明:无荷膨胀率随时间的变化规律可分为快速膨胀、减速膨胀和膨胀稳定3个阶段。在相同初始干密度情况下,膨胀率随时间增长而逐渐增大,并且试样初始含水率越低,最终达到胀限含水率时的膨胀率越大。无荷膨胀率随初始含水率的增大而减小,干密度越大,无荷膨胀率减小的速率越快;无荷膨胀率随初始干密度增大而增大,在不同含水率条件下膨胀率增长速率有所不同。试样越干燥、干密度越大,其膨胀潜能越大。对无荷膨胀率时程曲线和无荷膨胀率-初始含水率-初始干密度三者关系分别用半对数函数和二元线性函数进行拟合,拟合结果良好,可较好地预测泥岩地基实际变形情况。

基于强膨胀土的无荷膨胀率试验研究

本文通过无荷膨胀率试验,研究了强膨胀土膨胀变形曲线和最终膨胀变形量的影响因素。研究表明:干密度越大,膨胀变形速率也越大,达到膨胀稳定的时间也越长;而初始含水率越大,膨胀变形速率越小,达到膨胀变形稳定的时间也越短;干密度和初始含水率影响着强膨胀土的最终膨胀变形量。

无荷条件下原状膨胀土膨胀特性分析

为了探讨无荷条件下膨胀率与初始含水率和膨胀时间的关系,采用WZ-2型膨胀仪,通过室内无荷膨胀率试验对4组不同初始含水率的延吉盆地原状膨胀土进行了研究。试验结果表明:试样初始含水率越低,无荷膨胀率越大。各不同初始含水率下膨胀时程曲线都有着明显的规律性,可将曲线分为三个阶段:等速膨胀阶段、减速膨胀阶段和稳定阶段。试样的膨胀变形主要发生在试验的前30 min内,用Knothe时间函数模型对各组试验前30 min内的数据进行拟合,构建了膨胀时程方程,并详细分析了方程中的未知参数的物理意义及其影响因素。其中,参数a为试样的最终无荷膨胀率,其值的大小与试样初始含水率密切相关。参数b为初始膨胀速率参数,由于受多个因素的影响,其值的确定需要进一步的研究。最后,通过误差比较可知,基于Knothe时间函数模型构建的膨胀时程方程的拟合效果要优于多元回归分析。以上结论为进一步研究延吉膨胀土的膨胀机制奠定了理论基础。

改性膨胀土的膨胀率研究

对取自不同场地的膨胀土,掺入4种常用改性剂生石灰、熟石灰、粉煤灰、水泥后,对膨胀土在不同掺入比情况下,改性膨胀土的自由膨胀率、有荷及无荷条件下的膨胀率及变形量的变化规律进行试验研究。研究结果表明:具有强膨胀潜势的膨胀土改性剂的最佳掺量为10%,掺入生石灰后自由膨胀率降幅最大,熟石灰的最小;中膨胀潜势的膨胀土改性剂最佳掺量为8%,掺入生石灰后其自由膨胀率降幅最大,掺入水泥的最小。最佳掺量条件下生石灰和水泥改性土的有荷及无荷膨胀率均较小,且无荷膨胀稳定时间较短,即水泥及生石灰的改性土变形较小,利于其上建构筑物的稳定。生石灰改性效果优于熟石灰,相关研究应明确选用的是生石灰还是熟石灰。

不同上覆荷载作用下膨胀土特性研究

以河南平顶山膨胀土为研究对象,通过室内土工试验,研究膨胀土颗粒粒径范围对自由膨胀率的影响;按照等质量原则将各粒径范围土混合后制取试样,研究了其在无上覆荷载、不同上覆荷载条件下的膨胀变形发展规律,以及试验后土体物性指标随上覆荷载变化规律等。结果表明:膨胀土粉碎过筛后颗粒粒径大小对自由膨胀率具有显著影响,最大相差可达2.3倍;无上覆荷载作用时,膨胀土膨胀率随浸水时间呈现明显的折线型增长规律,而在有上覆荷载作用时则转变为对数型曲线型增长模式。膨胀稳定后,土体含水率及其相对增量均呈现负对数型减小,而密实度则随上覆荷载的增加呈现正对数型逐渐增大。

水泥改性强膨胀土理化试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良.选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究.主要进行了基本物理性质试验、自由膨胀率试验、矿物分析试验、XRD和SEM显微结构试验和阳离子交换量试验,从不同角度说明了不同龄期下水泥改性强膨胀土的物理化学特性、矿物组成和微观结构的变化,分析了水泥改性膨胀土的机理.发现阳离子交换量不能作为判断水泥改性后膨胀土膨胀性能的有效指标,为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据.

K_0应力状态膨胀土膨胀模型试验研究

以邯郸强膨胀土为研究对象,通过室内无荷膨胀率与有荷膨胀率试验,研究了膨胀土的膨胀率与压实度、初始含水率、上覆荷载之间的关系。由于在较小压力作用下其膨胀率相对无荷条件下而言急剧下降,难以用一个统一的公式来同时反映大荷载与小荷载(<6.25 kPa)下的膨胀率,通过初始含水率、压实度等因素分别建立了无荷膨胀率与有荷膨胀率(荷载≥6.25 kPa)的计算公式,0～6.25 kPa的膨胀率可根据无荷膨胀率与6.25 kPa荷载下的膨胀率线性插值得到,从而建立了膨胀土K0应力状态膨胀模型。该模型对不同膨胀等级的膨胀土均适用,具有推广价值。

风化砂改良膨胀土膨胀特性试验研究

结合湖北省宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程及风化砂改良膨胀土路基施工项目,对膨胀土掺入不同比例的风化砂配制试件,进行自由膨胀率、无荷膨胀率、25 kPa和50 kPa有荷膨胀率以及膨胀力的试验研究,得到了不同掺砂比例下膨胀土的膨胀率和膨胀力指标。研究发现:掺砂对抑制膨胀土的膨胀是有效的,经过风化砂改良的膨胀土的自由膨胀率小于35%,达到了路基施工规范的要求。不同的掺砂量对改良膨胀土的膨胀指标有着显著的影响:当掺砂比例为10%时,自由膨胀率、膨胀力降低最为显著;当掺砂比例为40%～50%时,25 kPa有荷膨胀率的变化最为明显;掺砂比例为30%～40%,50 kPa有荷膨胀率变化的幅度最大;掺砂比例为40%时,荷载的增加对抑制膨胀性效果最明显;掺砂比例对无荷膨胀率影响很小,基本呈平缓线性变化。通过对掺砂效果的综合比较,掺砂10%能最快最经济抑制膨胀。

膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

为了研究膨胀土增湿过程中膨胀规律,取某高速铁路地基膨胀泥岩土样,研究其无荷膨胀率随含水率增大过程中的变化规律。试验结果表明:膨胀土无荷膨胀率随含水率变化过程分为3个阶段,分别为快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段和趋于稳定阶段,得到3个变化节点含水率。然后使用蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率、液限这4个指标作为模型因子,利用主成分分析法得到能够表征膨胀土膨胀能力强弱的膨胀特性Z值。分析3个变化节点含水率与膨胀特性Z值的关系,得到3个含水率与Z值的函数关系式。在实际工程中,可以测定土样的当前含水率和4个指标值,由4个指标值得到膨胀特性Z值,由变化节点含水率与Z值的函数关系计算得到3个变化节点含水率,然后判断土体当前含水率与3个变化节点含水率的关系,就能判断土体在当前含水率下膨胀能力的强弱,这可对实际工程提供一定参考。

初始含水率对膨润土膨胀特性的影响

为了获得初始含水率对膨润土膨胀特性的影响规律,进行了不同初始含水率条件下无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力室内试验。试验结果表明:中等膨胀势膨润土在吸水饱和过程中无荷膨胀率、有荷膨胀率逐渐增大,且经历快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段。初始含水率越小,快速膨胀期历时越短,膨胀速率越快。随着初始含水率的增加,膨润土的无荷膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力均呈减小趋势,且无荷膨胀率、有荷膨胀率线性递减,而膨胀力与初始含水率呈现良好负指数关系。

膨胀土击实样膨胀特性试验研究

为研究膨胀土的膨胀特性,选取南水北调中线工程南阳中膨胀土,对击实样进行了无荷膨胀率和有荷膨胀率试验,重点研究了南阳中膨胀土击实样的初始含水率、压实度、上覆荷载与膨胀特性的规律关系。试验成果表明:在相同起始含水率下,随着压实度的增大,膨胀土无荷膨胀率与压实度呈较好的线性增长关系;在相同压实度条件下,膨胀土无荷膨胀率随起始含水率增大而减小;含水率大于最优含水率可以明显的抑制膨胀土的膨胀;较小的荷载作用就可以抑制膨胀土的大部分膨胀量;由正交分析法分析可知,当荷载不大于25 kPa时,含水率对有荷膨胀率的影响要大于压实度对有荷膨胀率的影响,当荷载大于25 kPa时,则相反。

冻融循环下钢渣粉水泥改良膨胀土室内试验研究

膨胀土遇水膨胀失水收缩,是一种不良的工程地质土体。本文采用水泥、钢渣粉和NaOH改良膨胀土,对其经受不同冻融循环作用次数的冻融循环试验,并将冻融试验后的改良膨胀土及未改良膨胀土进行体积、自由膨胀率、无侧限抗压强度等物理力学性质测试,同时进行微观电镜扫描分析,研究冻融循环作用下钢渣粉水泥改良膨胀土的物理力学特性变化规律。试验结果表明,在冻融循环作用下,改良后的膨胀土与未改良膨胀土相比,体积变化率明显降低。随养护龄期的增长,改良后的膨胀土在冻融循环作用下体积膨胀变小,随冻融循环次数的增加,体积变化率趋于平稳,自由膨胀率降低。冻融循环作用下,钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)试样的无荷膨胀率较低,改良后的膨胀土较未改良膨胀土具有较好的抗膨胀性能,掺NaOH活性激发剂的钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)抗膨胀性能效果最为明显。

冻融循环作用下钢渣粉改良膨胀土的膨胀与压缩性能试验

通过掺加水泥、钢渣粉及氢氧化钠改良膨胀土,进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验。研究冻融循环条件下水泥改良膨胀土(ES-C)、钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)及钢渣粉水泥氢氧化钠改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)的力学性能。结果表明:各改良土的自由膨胀率排序为ES-SSP-C试样<ES-C试样<ES-SSP-C-SH试样;各改良土的初始强度排序为ES-SSP-C-SH试样>ES-C试样>ES-SSP-C试样;随龄期的增长,各试样的强度均呈持续上升态势,相同循环次数的试样强度也随龄期的增长而增大。三轴压缩时,改良后的膨胀土的破坏面并未贯穿整个试样。研究表明钢渣粉改良膨胀土具有较大优势,掺加钢渣粉具有抵抗冻融侵蚀的作用。

基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.3687,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca^(2+)浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO_(3)百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca^(2+)浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca^(2+)浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。

电场作用下水玻璃改良膨胀土正交试验研究

在交流电场条件下水玻璃改良膨胀土影响因素众多,本文利用正交试验的方法研究了Na2O含量、模数、通电电压和时间4个影响因素对改良膨胀土膨胀率的影响,得出了优化固化条件并初步揭示了其改良机理。试验结果表明,各因素对改良膨胀土膨胀率影响的主次顺序为:Na2O、模数、通电电压和时间。Na2O含量越大,通电电压越高,生成的硅酸凝胶越多,改良膨胀土的无荷膨胀率越低;在一定范围内膨胀率随模数增大而增大,但达到极值点后会有少量降低,因为模数过高带来的大量Si O2会使土颗粒间连接不够紧密;随通电时间增加,改良膨胀土膨胀率先稳定下降再上升,存在下极值点;对比未通电与通电的试验结果表明交流电场条件对膨胀土改良效果有良好的增强作用。综合各试验结果得出最优固化条件为:Na2O含量2.4%、模数1.6、通电电压100 V、通电时间60 s,为电场作用下水玻璃改良膨胀土的工程应用提供参考。