砂-黏土混合物的压缩性状及其粗颗粒骨架形成机制

众多学者已对黏土和砂土的压缩特性开展了大量研究,但在自然界或者人工吹填造陆工程中,更为常见的地基土类型是粗细共存、级配不连续的砂-黏土或粗粒-细粒混合物,而关于该类特殊土压缩特性的研究成果却鲜见报道。针对该问题,配制不同砂土比例和含水量的砂-黏土混合物,开展一维固结试验,以研究砂-黏土混合物的压缩特性并明确粗颗粒骨架形成机制。结果表明:混合物与一般黏性土的压缩性状有所不同,虽用于评价纯黏土压缩特性的归一化指标e/eL和孔隙指数Iv均能拓展运用在砂-黏土混合物中,即建立其与荷载之间的关系式,但是纯黏土与砂-黏土混合物归一化压缩特性存在明显的差异性,表现出不适用性。本质原因在于混合物在荷载作用下形成了砂骨架,骨架形成前后混合物的压缩特性分别由黏土和砂骨架控制。引入了砂-黏土混合物四相体系,根据黏土孔隙比和砂孔隙比两个参数阐明了砂骨架的形成机制,给出了压缩性状差异性的机理解释。文末给出了砂骨架形成的预测方法,明确了两种压缩机制转换的阈值。研究成果对阐明砂-黏土混合物的压缩机制具有重要的科学意义,对该类土地基的沉降计算有参考价值。

纯黏土与砂-黏土混合物渗透特性差异及机理分析

根据重塑纯黏土和砂-黏土混合物试样的室内固结试验结果,反演了渗透系数,探讨了纯黏土和砂-黏土混合物的渗透特性差异.试验结果表明:常用于评价纯黏土渗透性状的归一化指标e/eL(孔隙比与液限状态孔隙比的比值)能拓展运用于砂-黏土混合物中,但e/eL与渗透系数之间呈现非线性关系,这显著不同于纯黏土的线性关系,其本质原因在于混合物在压缩过程中形成了砂骨架.骨架形成前,纯黏土和砂-黏土混合物的e/eL与渗透系数的2条关系曲线吻合良好,而在骨架形成后,两者的关系曲线存在明显的差异;引入砂-黏土混合物四相体系,从黏土孔隙比和砂孔隙比的角度阐述了砂骨架的形成机制,且对两者渗透性状的差异性进行了详细的机理解释;最后给出了一种可以预测纯黏土和砂-黏土混合物渗透系数的经验公式.

砂-黏土混合物的固结试验研究

针对吹填造陆工程中常见的粗细粒共存、砂含量分布不均的砂-黏土混合物,配制了7组不同含砂条件的试样,研究不同含砂条件对吹填土固结特性的影响。结果表明:含砂量的增多和砂粒径的增大均能提高混合土的压缩性,且增加含砂量对土体压缩性的提高效果略高于增大含砂粒径;含砂量的增多和砂粒粒径的增大均能提升砂-黏土混合物中土的透水能力,提高土体固结系数,加速土体固结。

黏土-砂混合物三轴压缩超声波特性研究

为研究核废料缓冲回填材料的超声波特征,本文利用岩石三轴压缩伺服仪和超声波测试系统,开展侧限压缩和常规三轴压缩2种应力路径和2种超固结比状态OCR=0.83和2.9的压实黏土-砂混合物的三轴压缩试验和超声波测试。结果表明:侧限压缩试验的纵、横波波速(V_(p)、V_(s))曲线表现出与轴压-轴向应变曲线相似的3阶段特征,但V_(p)曲线具有滞后效应;常规三轴压缩试验的V_(p)增加,V_(s)降低,V_(p)和V_(s)变化与围压有关。动剪切模量和动泊松比(G_(d)和μ_(d))的曲线分别与V_(s)和V_(p)的曲线相似,围压主要影响动剪切模量的大小;V_(p)和V_(s)与有效平均压力(p)有关,V_(p)和V_(s)与p的关系可用二次函数较好描述;横波信号的主频逐渐增大,主振幅先减小后增大,主频变得不易分辨,围压越大,横波信号衰减越强;Ⅰ和Ⅱ区随偏压加载而逐渐融合,横波分裂效应减弱。研究结果可为核废料缓冲回填材料的配比设计提供参考。

路基黏土-砂混合填料的工程特性

为研究路基黏土-砂混合填料的工程特性,本文选取高岭土和石英砂,分别制备不同含砂率与含水率的黏土-砂混合物试件,开展轻型击实、液限塑限联合测定、自由膨胀率、承载比(CBR)、无侧限抗压强度试验。结果表明,随着含砂率增加,黏土-砂的最大干密度升高,最佳含水率、塑限、液限、塑性指数降低。在相同含砂率下,黏土-砂的CBR值随着含水率上升先增后减。若含砂率上升,则黏土-砂的最大CBR值升高,最大CBR值所对应的含水率降低,黏土-砂满足作为路基填料的CBR值要求时,所对应的含水率范围明显收窄。随着含水率或含砂率增加,黏土-砂的自由膨胀率与无侧限抗压强度均减小。相比于含砂率,含水率对黏土-砂无侧限抗压强度的影响更显著。