高掺量磷石膏稳定红黏土胀缩特性

为研究高掺量磷石膏稳定红黏土胀缩变形特性,改变以往磷石膏和水泥作为外掺固化剂改良土的研究思路,把磷石膏和红黏土作为主要原材料,以水泥含量5%,磷石膏和红黏土比例1∶1、1∶2、1∶3的配比制作试样,研究不同含水率、不同压实度下素红黏土和磷石膏稳定红黏土胀缩变形特性。结果表明:素红黏土绝对膨胀率在0~3 h线性增加,3 h后基本达到稳定;磷石膏稳定红黏土绝对膨胀率在0~3 h缓慢增加,变形量小于素红黏土,3 h后变形量持续增加,在2 d左右超过素红黏土,表现出更大的膨胀性,膨胀稳定时间为10 d左右;磷石膏水泥稳定红黏土混合料绝对膨胀率相较于素红黏土膨胀变形具有滞后作用,磷石膏和水泥的掺入可以有效降低混合料前期的膨胀变形,且同一含水率条件下,磷石膏掺量越低,绝对膨胀率越大;磷石膏稳定红黏土初始含水率越低,绝对膨胀率越大;磷石膏稳定红黏土和素红黏土线缩率随含水率、压实度的增大而增大;水平收缩率随含水率的增大而增大,随压实度的增大而减小;相同含水率和压实度下,磷石膏水泥稳定红黏土线缩率大于素红黏土,水平收缩率小于素红黏土;高掺量磷石膏稳定红黏土7 d龄期无侧限抗压强度能够满足规范对二级及以下公路底基层水泥稳定材料强度的要求,但其膨胀变形较大,且稳定时间较长;建议在磷石膏水泥稳定红黏土中掺外加剂进一步研究以减小其膨胀变形。

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%。

冻融循环作用下水泥改良膨胀土力学性能和胀缩特性研究

为获取冻融循环作用下水泥改良膨胀土的力学性能及胀缩特性,开展水泥改良膨胀土体积变化率、膨胀试验及无侧限抗压强度试验研究,分析不同养护龄期、不同冻融循环次数下改良膨胀土体积变化率、自有膨胀率及无侧限抗压强度的演化规律,并通过扫描电镜(SEM)试验分析改良前后及15次冻融循环后改良膨胀土微观结构的变化。结果表明,冻结温度越低,水泥改良膨胀土的体积变化率与自有膨胀率越大;养护龄期越长,水泥改良膨胀土的体积变化率、自有膨胀率越小,无侧限抗压强度越大;同一养护龄期下,随着冻融循环次数增加,水泥改良膨胀土的体积变化率、自有膨胀率及无侧限抗压强度均明显减小。水化作用与填充作用是水泥改善膨胀土膨胀性能及力学性能的主要原因,水泥改良膨胀土内部微观孔隙在冻融循环作用下贯通融合成微观裂隙并急剧发育,是冻融循环作用下改良膨胀土无侧限抗压强度减小的根本原因。

北疆供水一期工程膨胀土不同循环模式条件下的胀缩特性

为深入探讨北疆供水一期工程膨胀土渠坡胀缩机理,通过对膨胀土进行了3种不同循环模式条件下的无荷膨胀率、有荷膨胀率和收缩试验,从宏观角度分析了其胀缩特性规律,并采用扫描电镜试验从微观上揭示其物理机制。结果表明:膨胀土的膨胀变形随时间的延长可分为快速、匀速及稳定3个阶段,膨胀变化主要集中在快速膨胀阶段,上覆荷载越大,有荷膨胀率越小,上覆压力抑制了膨胀土的吸水膨胀作用;随着循环次数的增加,无荷膨胀率、有荷膨胀率和线缩率均呈逐渐减小的趋势,第5次循环后逐渐趋向于稳定值,其中干湿-冻融循环减小幅度最大,干湿循环次之,冻融循环最小。微观机制方面,试样经过循环后,土体孔隙和颗粒总数呈逐渐增大趋势,颗粒总面积等微观指标逐渐减小;土颗粒大小及含量是影响胀缩性的主要因素,循环作用影响黏土颗粒的大小、含量及排列等因素的变化,其中干湿-冻融循环颗粒总面积变化程度最大,膨胀土试样胀缩变化程度最大,冻融循环对微观结构影响最小,膨胀土试样胀缩变化程度最小。

基于胀缩特性的沥青混凝土路面稳定性研究

为探究高速公路主线4 cmAC-13C改性沥青混凝土路面胀缩特性,文章采用70号A级道路石油沥青、斜交轮胎粉碎物、碎石和矿渣作为改性沥青混凝土制备材料,通过McDonald湿法制作橡胶掺量分别为10%、20%、30%的改性沥青混凝土试样进行收缩实验与膨胀实验。结果表明:30%橡胶掺量下的试样具有最低的位移值,更能够控制沥青混凝土的收缩情况;在不同龄期下,30%橡胶掺量沥青混凝土的膨胀率始终最低,说明30%橡胶掺量改性沥青混凝土的热稳定性更好。

埃塞俄比亚黑棉土胀缩特性及大气影响深度研究

研究目的:埃塞俄比亚在建亚的斯亚贝巴至吉布提铁路Sebeta-Dire Dawa段,地处东非大裂谷内,为火山喷发物覆盖,地表广泛分布黑棉土,多具强膨胀性,对铁路工程影响大。黑棉土的胀缩特性及大气影响深度直接影响路基设计措施和路堑换填深度,进而影响工程设计质量和投资。因此,有必要对黑棉土的胀缩特性及大气影响深度进行研究,为黑棉土地段路基设计提供依据。研究结论:(1)埃塞俄比亚黑棉土天然密度、干密度小,天然孔隙比大,自由膨胀率、蒙脱石含量、阳离子交换量高,含有机质(灼烧失量),多具强膨胀性等特性;(2)埃塞俄比亚雨季黑棉土在荷载作用下主要表现为压缩,旱季地表土在浸水条件下具有较强的膨胀性;(3)埃塞俄比亚黑棉土(膨胀土)地区大气影响深度为3.5 m,大气影响急剧层深度为1.6 m;(4)本文对埃塞俄比亚类似工程项目的地质勘察和路基设计具有一定的参考意义。

膨胀岩击实样胀缩特性试验研究

选取泥灰岩和黏土岩2种代表性的膨胀岩,通过大尺寸的胀缩特性试验,研究了膨胀岩击实样的胀缩特性,及其与起始含水率、压实度的关系。成果表明:随起始含水率增大,膨胀岩的无荷膨胀率呈较好的线性递减关系;压实度越大,无荷膨胀率越大,且随起始含水率的减小,压实度对膨胀率的影响呈增强的趋势;在相同压实度下,起始含水率低于塑限值时,起始含水率变化对线缩率的影响很小,随起始含水率增大,线缩率开始呈较平缓的线性增大;当起始含水率达到塑限值附近后,起始含水率变化对线缩率的影响开始显著增强;在相同起始含水率下,起始含水率低于塑限值时,压实度对线缩率的影响很小,随压实度增大,线缩率呈较好的线性递减;当起始含水率达到塑限值附近后,压实度对线缩率的影响略微增强。膨胀岩的收缩系数和体缩率与线缩率的规律基本一致。

温度作用下膨胀土的胀缩特性及微观机理

温度场作为外部环境要素场之一,对膨胀土的水-力学性质具有显著影响。为研究温度对膨胀土胀缩特性的影响规律及微观机理,以南宁膨胀土为对象,开展了不同温度(5~45℃)下膨胀土的浸水膨胀和失水收缩试验,结果表明膨胀土的胀缩特性具有显著的温度效应,其膨胀率随温度升高而增大,温度越高其增大效果越明显;收缩率随温度升高则呈现出先增大后减小的变化规律,存在临界温度“T_(c)=35℃”。在此基础上,基于不同温度(5~45℃)下的吸附结合水试验,从土-水作用角度阐释了膨胀土胀缩特性温度效应的微观机理;随着温度的升高,土中结合水量减小,水膜厚度变薄,从而引起两方面的结果:①土颗粒间的吸力减弱而斥力增加,宏观表现为土体的膨胀性增加;②土颗粒间距变小,促进了土颗粒骨架由松散状态向紧密状态转化,颗粒排列更紧密,收缩性增加,而达到一定温度后,水分蒸发时间较短,土-水作用加剧使得土体骨架没有充足的时间向紧密状态转化,是造成土体收缩性减小的主要原因。

膨胀土胀缩特性试验研究

以南(宁)友(谊关)膨胀土大量的室内试验为基础,研究了膨胀土胀缩时程曲线特征,寻找膨胀土膨胀和收缩曲线的异同点,探求了土的初始含水量、干密度与膨胀变形量的定量关系等。

干湿循环与荷载耦合作用下红黏土胀缩特性

为获取符合工程设计的实际参数,对常规固结仪进行了改造,提出了一种模拟土体在荷载作用下的干湿循环试验方法,对红黏土进行了有荷载条件模拟干湿循环过程的试验研究,得到其胀缩变形的变化规律。结果表明:该方法可以实现不拆卸试样干湿循环试验,克服了以前荷载为0的土体干湿循环试验的缺陷,为工程设计提供更加合理的技术指标;干湿循环下红黏土的胀缩变形不可完全恢复,上覆荷载可以抑制其膨胀性,增强其收缩性;荷载小于50kPa时,试样膨胀,且压实度越大和初始含水率越小,膨胀性越强;荷载大于100kPa时,试样收缩,压实度越小和初始含水率越大,收缩性越强;第1次干湿循环对红黏土胀缩性能影响最为显著,随着干湿循环次数的增加,胀缩率曲线越来越平缓,胀缩性能趋于稳定状态。

漳州平原变性土胀缩特性研究

漳州平原的干湿季气候会引起变性土含水率的变化,导致土体发生胀缩效应。研究胀缩的本质规律有重要意义。研究从剖面形态、颗粒组成及水分物理性质等方面,系统地揭示了该区变性土的胀缩特征。该类土壤剖面均一,质地黏细,线性膨胀系数大于0.08。土壤膨胀收缩性能强,土表易生网状裂隙。在此基础上,以变性原状土及其扰动土为研究对象,进行了胀缩性能的对比试验,结果表明,土样经过一个胀缩过程后,土样的高度有所增加,质地越黏细,胀缩性越大;扰动土的膨胀量及收缩量均大于原状土。最后提出工程管理建议,为类似土壤分布区提供参考。

邯郸击实膨胀土的胀缩特性研究

在室内膨胀土测试试验的基础上,对邯郸膨胀土击实土样的胀缩特性进行了研究。分析了击实土样的膨胀力与初始含水量、初始干密度,以及膨胀率与压力、初始含水量和初始干密度的定量关系。结果显示:膨胀力和膨胀率均与初始含水量呈负线性相关,与初始干密度呈正线性相关;膨胀率与压力呈负指数相关。同时还根据膨胀土胀缩变形的物理机制,对各因素对膨胀土的影响机制进行了分析。

卢氏膨胀岩在干湿循环作用下的胀缩特性研究

为研究卢氏膨胀岩的胀缩特性,开展了干湿循环作用下膨胀岩的胀缩特性试验研究,并在膨胀岩经历干湿循环后利用扫描电子显微镜(SEM)和氮吸附试验(NA),从微观的角度分析了膨胀岩吸水膨胀失水收缩的现象,并解释了胀缩特性改变的原因。研究结果表明:卢氏膨胀岩膨胀率随干湿循环次数增加而增大,绝对膨胀率增加25%;收缩曲线出现明显的"收缩拐点",一般在收缩总时间的20%时出现,这时膨胀岩失水状态由自由水的散失转变为结合水的散失;在膨胀岩第1次胀缩过程中出现裂缝,裂缝为贯通状;在之后的胀缩过程中出现的裂缝较浅且随干湿循环次数的增加裂缝发育逐渐稳定;在干湿循环次数达到6~8次后,卢氏膨胀岩胀缩率达到稳定值,绝对膨胀率稳定在17%,绝对收缩率稳定在9%;微观方面随干湿循环次数的增加,膨胀岩的微观结构中黏土颗粒聚集形态由紧密状态转变为松散状态。此外,试样的孔隙特征随干湿循环次数的增加表现出孔隙总体积逐渐增大、孔径逐渐减小、比表面积逐渐增大的规律。

邯郸击实膨胀土的胀缩特性研究

基于室内膨胀土测试试验,对邯郸膨胀土的击实土样的胀缩特性进行了研究。分析了膨胀力与初始含水量、初始干密度及膨胀率与压力、初始含水量及初始干密度的定量关系,并根据膨胀土胀缩变形的物理机制对各因素对膨胀土的影响机制进行了分析。

南水北调渠坡膨胀土胀缩特性及变形模型研究

南水北调工程膨胀土渠坡变形受大气降雨、蒸发等干湿循环作用较为显著,揭示渠顶膨胀土在干湿循环作用下的胀缩变形和垂直位移变形特征,可为渠坡的稳定性评价与处治方案提供依据。利用膨胀土室内胀缩特性试验结果,结合垂直位移量、含水率、降雨量、蒸发量和气温监测等现场观测数据,分析渠顶位移量和影响因子间关联度,建立了干湿循环作用下渠顶膨胀土的竖向变形模型。研究结果表明,以含水率、降雨量、蒸发量等构成的胀缩因子与渠顶垂直位移呈负相关关系,胀缩因子引起垂直位移分量较小;温度因子与渠顶垂直位移呈正相关关系,对渠顶垂直变形有较大影响,是影响渠顶变形的主要因素;渠坡开挖(时效因子)在施工初期对渠顶垂直变形有一定的影响,开挖完成后对渠顶垂直变形影响甚微。

云南红土的循环胀缩特性研究

以云南红土为研究对象,考虑干湿循环时间、干湿循环次数、初始干密度等影响因素,通过膨胀、收缩试验与图像处理相结合的方法,研究不同影响因素对云南红土胀缩特性的影响。结果表明:干湿循环过程中,红土的膨胀过程可以分为快速膨胀、缓慢膨胀和稳定膨胀3个阶段,收缩过程可以分为缓慢收缩、快速收缩和稳定收缩3个阶段。随增湿时间延长,红土的竖向膨胀率、含水率、孔隙率等膨胀参数呈"厂"形增大变化;随脱湿时间延长,竖向收缩率、横向收缩率、体积收缩率等收缩参数呈"S"形增大变化,含水率、孔隙率逐渐减小。随增湿次数增加,稳定竖向膨胀率、横向膨胀率、体积膨胀率呈先急剧增大后缓慢减小的变化;随脱湿次数增加,稳定竖向收缩率、横向收缩率、体积收缩率呈先增大后缓慢波动变化。随初始干密度增大,稳定竖向膨胀率、竖向收缩率、体积膨胀率增大,横向膨胀率、横向收缩率、体积收缩率呈减小变化。竖向膨胀大于竖向收缩,体积膨胀大于体积收缩,横向收缩大于竖向收缩。

合肥、南京粘土的胀缩特性

合肥、南京粘土中粘土矿物均以伊利石为主,含有较多的蒙脱石—伊利石混层矿物,高岭石含量少于10％。硅铝率2.35—2.91,pH为7.4—7.7,粘粒组含量都大干30％。根据天然含水率下的膨胀率、膨胀力值划分,两地粘土均为非膨胀土。而按自由膨胀率与塑限、液限综合关系划分,合肥粘土属弱—中膨胀土;南京粘土仍属非膨胀土.造成这种差异的原因是试验所用的试样状态不同之故。同一试样测了原状土天然含水率、缩限状态下的膨胀率以及重塑样的膨胀率,所得膨胀率差异很大,原状样缩限状态下膨胀率最高,天然含水率下膨胀率最低,重塑样天然含水率的膨胀率居二者之间,说明土的含水状态及结构联结对土膨胀性的影响很突出。收缩性按线缩率及体缩率划分,除合肥粘土中有中—强收缩性外,均为弱收缩性。在天然含水率下收缩性强于膨胀性。胀缩性均具各向异性,水平方向强于垂直方向。影响胀缩性的主要因素是含水率、粘粒含量、Fe_2O_3含量、孔隙比及塑性指数。

合徐合安高速公路膨胀土的胀缩特性

研究合徐、合安高速公路经过地区的膨胀土的膨胀特性,对采自十个县市的具有代表性的膨胀土进行了一系列试验,包括:X射线衍射、扫描电子显微镜、阳离子交换量以及土的物理力学等试验。研究发现:膨胀土的膨胀特性主要受其粘土矿物成分、土粒自然分散程度、阳离子交换能力以及微结构特征等因素的影响。在研究膨胀土的膨胀特性时,应对上述的几个因素,特别是粘土矿物成分和微结构特征做进一步研究。

干湿循环路径对红粘土胀缩特性的影响

为研究红粘土在不同干湿循环路径下的胀缩变形特性,以贵州红粘土为研究对象,在先干后湿及先湿后干两种路径下运用常规膨胀仪对其进行了胀缩试验。试验结果表明,两种循环路径下,红粘土胀缩变形均不可完全恢复。第一次循环中,绝对膨胀率急剧增大,相对膨胀率则大幅减小,并随压实度增大而增大,先湿后干路径下试样胀缩率、绝对膨胀率和相对膨胀率均大于先干后湿路径,这种现象随循环次数发展逐渐减弱。

膨胀岩胀缩特性对隧道的稳定性影响研究

因膨胀岩的吸水膨胀、失水收缩特性导致的隧道变形坍塌和地表沉降等事故屡见不鲜。为探求TBM隧道地表沉降和变形控制技术,文章结合尼泊尔引水隧道段的泥岩(膨胀性)地层,采用资料调研、理论分析和数值模拟相结合的方法,基于膨胀岩胀缩特性,并考虑其强度随含水量变化的特点,运用ABAQUS有限元软件建立流固耦合模型,展开不同埋深膨胀岩胀缩性对隧道的影响研究。研究表明膨胀发生后,隧道拱顶和仰拱处因膨胀力而产生的变形最大,而拱腰处产生的内力则越大,隧道埋深越大,因膨胀而产生的危害也越大。