红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性研究

为降低千枚岩土的膨胀率和红黏土的收缩率,笔者提出了一种物理-化学联合改良千枚岩土的方法,设计红黏土质量掺和比为0、20%、40%、60%、80%和100%,石灰质量掺量为0、3%、5%和8%共计24种不同组合改良方案。通过全风化千枚岩复合改良土胀缩性试验,分析了复合改良土的胀缩特性,并从微观角度解释了红黏土、石灰复合改良千枚岩土胀缩特性的机理。试验发现自由膨胀率演化规律与无荷膨胀率相似,膨胀率随红黏土掺和比的增加而降低,随石灰掺量增加,膨胀率先快速下降后趋于稳定,得出石灰优化掺量为3%。掺入石灰后的膨胀力随红黏土掺和比先降低后增大,红黏土掺和比60%时达到最低。当石灰掺量>3%时,改良效果较石灰掺量3%时提升不显著。土样线缩率随红黏土掺和比的降低、石灰掺量的增加而减小,且石灰掺量>3%时降幅较小。综合收缩试验结果可知:千枚岩土降低红黏土收缩变形效果优于石灰;各石灰掺量下,缩限皆随红黏土掺和比的增加先降低后升高,在红黏土掺和比约40%时达到最低;综合胀缩试验结果,建议优化掺量为红黏土掺和比40%~60%、石灰掺量3%,此时自由膨胀率降低24%~26%,无荷膨胀率降低25.9%~27.0%,膨胀力降低639~593 kPa,线缩率降低0.7%~0.8%。

千枚岩土掺入红黏土微观结构与压缩特性试验研究

千枚岩土和红黏土均为高液限土,不宜直接作为路基填料。为充分利用两种特殊土,通过在千枚岩土中掺入0、20%、40%、60%、80%、100%红黏土配制混合土,研究混合土的液塑限、微观结构与固结试验。试验结果表明:混合土的液限随掺合比的变化规律可以用三次函数表达,当掺合比为13%~52%时混合土的液限低于40%,填料为C组填料,符合该工程基床底层及以下层的应用标准。电镜试验结果表明,千枚岩土颗粒较均匀,红黏土颗粒较小且可以有效地嵌入千枚岩土空隙而改变原有的土的级配,因此混合土干密度较千枚岩土大。固结试验表明,混合土压缩系数随压实度的增加而减小,随红黏土掺合比呈二次函数减小,加入红黏土可以有效降低千枚岩土的压缩性。因此建议碾压方案为红黏土掺入50%,含水率为16%。

千枚岩碎屑土三轴试验剪切带扩展性状的CT研究

土体剪切带的产生和发展是岩土工程界一直关注的问题。对千枚岩碎屑土进行了固结排水剪切试验,并在试验过程中采用CT可视化技术进行了实时监测扫描,得到同一断面位置不同应变条件下的系列CT切片,从CT切片中可观测到试样随应变的增加而出现的明显的剪切带。采用CT技术真实再现了三轴试样在轴向力作用下,局部裂纹扩展逐渐贯穿形成完整剪切带的过程。对CT切片进行了7个区域的CT数平均值和CT数标准差统计,分析认为,轴向应变在3%~10%范围内是剪切带形成和发展的主要阶段,在应变3%前试样主要被压缩,在应变3%后试样在偏应力的作用下逐渐出现微裂隙,并随应变的增加,微裂隙越来越明显。CT数统计值出现微裂隙的应变和宏观观测到微裂隙的应变不对等,在判断剪切带微裂隙出现应变上建议以CT数统计值为准值。

千枚岩全风化土的持水特性研究

以桂林龙胜地区千枚岩全风化土为研究对象,使用压力板仪和饱和盐溶液法两种方法测试广吸力范围内的土水特征曲线,研究了干密度和干湿循环作用对土体持水性的影响规律。试验结果表明:干密度增大,土水特征曲线差异性主要表现在过渡区曲线上移,土体的进气值与残余含水率增加。随干湿循环次数的增加,进气值与残余含水率先降低,在3次循环之后达到稳定状态。压汞试验揭示随干湿循环的进行,曲线向大孔隙方向移动,在3次循环后曲线变化较小,解释了千枚岩全风化土持水性先降低3次后稳定的状态。利用毛细管模型,根据孔隙分布曲线计算了不同干湿循环下试样的土水特征曲线,土样的实测值与预测值较为接近。

千枚岩复合改良土单轴压缩力学特性

针对千枚岩土作为路基填料强度不足的问题,提出一种水泥与红黏土联合改良千枚岩土的方法,通过无侧限抗压强度试验,研究了水泥与红黏土复合改良千枚岩土浸水与不浸水试样的应力-应变曲线,分析了无侧限抗压强度与变形模量随红黏土掺和比与水泥掺量的变化趋势。试验结果表明:随着红黏土掺和比的增大,当水泥掺量为0时,红黏土改良千枚岩土的应力-应变曲线为典型的弹塑性特征,而当水泥掺量不为0时,复合改良土的应力-应变曲线近似表现为线弹性特征,红黏土改良千枚岩土与复合改良土的无侧限抗压强度与变形模量均增大;在浸水条件下,红黏土改良千枚岩土试样发生崩解导致无侧限抗压强度和变形模量降低至0,复合改良土无侧限抗压强度和变形模量减小,水泥掺量分别为3%与5%时,软化系数分别为0.45~0.62与0.71~0.93,因此,复合改良土水稳性更优;水泥与红黏土复合改良千枚岩土时,无侧限抗压强度增加幅度大于水泥与红黏土单独改良增幅之和,实现了“1+1>2”的改良效果,即协同作用,因此,宜采用复合改良方案改良千枚岩土;水泥掺量为3%与红黏土掺和比为20%可以作为满足规范350 kPa强度要求的经济复合改良方案,为了增强水稳定性、快速填筑和协同作用的充分发挥,可以考虑水泥掺量为5%与红黏土掺和比为40%的复合改良方案。

土壤板结对植苗成活的影响与分析

在课题研究中,我们注意到黄土造林地植苗成活率低于千枚岩碎屑土造林地,直观相差悬殊。通过植苗成活率,以及露茎、根系存活与枯槁情况调查,结合环境分析,提出板结致死效应解释植苗枯死原因,开春后黄土造林地土壤板结诱发根段凋枯,导致植苗茎枯而丧失发芽活力。

千枚岩全风化土的抗拉特性研究

以千枚岩全风化土为研究对象,采用轴平移法、饱和盐溶液蒸气平衡法测试广吸力范围内不同干密度压实样的土水特征曲线,利用自行研制的单轴拉伸仪测试广饱和度范围内不同干密度压实样的抗拉强度,并结合压汞试验分析抗拉强度变化趋势。试验结果表明:抗拉强度随含水率增加出现两个峰值,认为分别为“液桥”数量增多、胶结力较强与毛细压力增大贡献的结果,这与压汞试验压实样具有“双峰”结构相对应。通过对土样的土水特征曲线的分析,表明干密度较大的压实样饱和含水率较低,进气值较大,抗拉强度越高。表明干密度和含水量对抗拉强度具有不同的影响。验证了已有吸应力概念的抗拉强度模型能够较为合理的预测不同干密度下广饱和度范围千枚岩全风化土的抗拉强度。