干湿循环作用下红砂岩侧限膨胀应力时程模型

采用湖南株洲地区的红砂岩样,进行了不同干湿循环次数和不同干燥温度影响下的侧限膨胀应力试验。结果表明:岩石侧限膨胀应力是时间的函数,可以用快速膨胀阶段、减速膨胀阶段和缓慢稳定阶段表征;干湿循环作用和干燥温度对红砂岩的膨胀产生显著影响,随循环次数的增大,最大侧限膨胀应力先增大后减小;干燥温度越高,不同循环次数下的侧限膨胀应力越大。建立了考虑循环次数与干燥温度影响的侧限膨胀应力时程模型,并验证了模型的正确性。所得结论可为保证膨胀岩地区工程建设的安全性和稳定性提供指导。     

宁明膨胀土侧限有荷膨胀变形试验研究

首先分析了国内外膨胀土膨胀变形试验研究的现状,接着针对南宁-友谊关公路宁明段灰白色膨胀土,采用侧限有荷膨胀试验,在分析探讨膨胀土有荷膨胀率与上部荷载的关系以及终了含水量和上部荷载的关系、过程含水量与吸水量的关系的基础上,推导出了膨胀土在侧向约束、上部加压条件下膨胀应变与含水率、上部荷载之间的关系式,并用之对南友路膨胀土路堤的修筑提出了一些建议．     

膏溶角砾岩侧限膨胀特性试验研究

研究了膏溶角砾岩的侧限膨胀特性及其影响因素。这种岩石受到扰动后可吸水发生膨胀变形使其结构发生变形甚至破坏。通过GDG高压固结仪采用平衡加压法和充分膨胀法研究了侧限情况下岩石的膨胀力指标, 解释了充分膨胀法膨胀力指标大于平衡加压法膨胀力指标的原因。通过试验研究了供水充足条件下膏溶角砾岩侧限自由膨胀变形演化规律, 阐述了膏溶角砾岩侧限膨胀变形的影响因素。岩石试样采自山西石太客运专线太行山隧道, 试验结果表明, 膏溶角砾岩的膨胀特性不同于常规的膨胀岩, 其轴向膨胀变形随含水率增加而增加, 随密度增大而减小。     

南京下蜀土结构强度研究

利用常规三轴试验,研究了南京下蜀土结构强度及其影响因素。结果表明,下蜀土存在明显的结构性。当应变小于屈服应变时,土体的结构强度迅速的发挥;当应变大于屈服应变时,土体结构发生破坏,结构强度逐渐降低;最终当各个结构单元重新排列稳定时,土体结构完全被破坏。讨论了围压和含水量对结构强度的影响,结果表明南京下蜀土土体的结构强度和围压无关,和含水量有良好的幂函数关系。结构强度与非饱和土中吸附强度有一定的关系,可以用结构强度代替吸力,从而简化非饱和土抗剪强度公式。
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水泥粉煤灰加固有机质土的试验研究

对于高有机质含量的泻湖相软土,单纯采用水泥不能有效提高该软土的力学性能,因此提出了采用水泥和粉煤灰作为固化剂的加固方法。通过不同水泥掺入量、粉煤灰掺入量和龄期下水泥土的无侧限抗压强度试验,分析了水泥粉煤灰固化土的强度规律和变形规律,探讨了水泥和粉煤灰加固高有机质含量软土的机理。结果表明,粉煤灰对于水泥试块的早期强度影响较小,对后期强度影响较大;粉煤灰最佳掺入量为12％,超过此掺入量水泥土强度反而会降低,粉煤灰水泥土的破坏应变、E50也在粉煤灰掺量为12％时分别达到最低值和最大值。水泥掺加粉煤灰可有效地提高高有机质含量软土的强度。     

矿渣粉加固粉土的理论分析及路用性能研究

提出了矿渣粉加固粉土的相关理论。将矿渣粉在加固土中的作用归结为火山灰胶凝效应和微集料填充效应,而火山灰胶凝效应又可进一步归结为水化作用、激发作用和离子交换作用;认为微集料填充效应与矿渣粉细度极为相关;用框图归纳了矿渣粉加固土的两种作用效应。进行了矿渣粉、石灰粉加固土无侧限饱水抗压强度、水稳定性、冻稳定性、温度收缩和干燥收缩等路用性能试验,并进行比较。结果表明,矿渣粉加固土所测路用性能指标优于石灰粉加固土。为工程应用提供了试验依据。     

粉土热导率与含水量关系的实验研究

目前报道的不少实验成果,在得出粉土热物性指标和某一因素的关系时,并未保持其他影响因素固定不变,因而只能说明粉土热物性指标随影响因素的定性变化趋势。要建立热物性指标与影响因素间的确定性关系和推算公式,需要更为严格的实验,即研究某一影响因素时保持其他因素不变。通过一系列实验,对粉土试样的热导率进行研究,在排除孔隙比、干密度、土样成分等影响因素的情况下,独立分析了粉土的热导率与含水量间的关系。实验结果表明粉土的热导率随含水量的增大而增大,其变化规律与砂土一致,都符合对数变化规律,且整个变化过程可分为两个阶段。同时还分析了粉土的内在传热机制,有效描述和解释粉土热导率随含水量的变化规律。分析结果表明用对数形式来描述粉土热导率与含水量之间的关系是正确的。       

应用碱性水泥外掺剂固化天津海积软土的试验研究

天津海积软土具有高含水量、低强度、高压缩性、低pH值等特征,不能直接满足工程建设需要,必须进行人工处理。在水泥土搅拌法中使用适量碱性外掺剂NaOH或Na2CO3,可以提高桩身水泥土强度和复合地基承载力,同时能节省大量水泥,降低工程费用。现场试验中将海积软土与分别掺入0.5%NaOH和0.5%Na2CO3的10%水泥就地搅拌,形成两种新型水泥土,在与原状土及20%纯水泥土进行比较后,发现碱性外掺剂可以促使生成大量针状、棒状或纤维状水化硅酸钙晶体,抑制了能产生膨胀作用的钙矾石的生成,同时,有Ca(OH)2晶体析出,它们共同构成土颗粒间和土颗粒表面的充填物和包裹物,使水泥固化土的孔隙明显减小,密度和强度得到极大提高。检测结果显示水泥土强度提高了20%以上,复合地基承载力不小于120kPa。     

膨胀土路堤的化学改性试验研究

膨胀土是一种具有特殊工程性质的土,它对土木工程有着巨大的影响和危害。本文针对公路膨胀土路堤填料改良提出的PAS化学改性剂包边处理新方法,对其改性原理及其特殊的施工工艺做了详细介绍,并通过多项试验研究了改良前后膨胀土胀缩性、强度特性等方面的变化。研究表明,PAS生态改性处理膨胀土是一种有效的方法,经处理后的膨胀土胀缩性显著降低,强度和水稳定性得到大幅提高。且PAS不会改变原土壤植被育培能力,改性边坡可以结合植物固坡的方法进行生态防护。PAS改性处理与远距离运土路基填料置换相比,具有很大经济优势,特别是在高塑性膨胀土大量分布的地区,PAS改性剂处理膨胀土路基具有很好的推广价值。     

江淮膨胀土自由膨胀率特征

自由膨胀率是公路及其他行业膨胀土判别与分类的常用指标,研究自由膨胀率特征对指导膨胀土判别分类具有重要意义。本文依托皖中地区在建的合(肥)—六(安)高速公路,开展了自由膨胀率及其他相关性指标的试验研究,分析了皖中膨胀土的自由膨胀率特征。研究表明:皖中地区膨胀土自由膨胀率与反映膨胀本质的指标蒙脱石含量,以及液限、塑性指数等间接性判别指标具有较好的相关性,可将其用作膨胀土判别与分类的指标;分类实践发现《公路路基设计规范》所推荐的自由膨胀率分级评判标准不能适用于皖中地区膨胀土;根据研究结果给出了具有合理分类特征的分类标准建议。     

贵州石漠化地区棕黄色粘性土团聚体稳定性研究

   以贵州省普定县碳酸盐岩石漠化研究试验区（陈旗村）的棕黄色粘性土为研究对象,考虑了初始含水率和浸润时间两个影响因素,对研究区土体中占绝对优势的>5mm的大颗粒团聚体进行了共计16组湿筛法试验。结果表明：棕黄色粘性土团聚体遇水破裂的过程主要发生在被浸润初期,初始含水率越小的土壤,经雨水浸润后,大颗粒团聚体破裂得越快越彻底;而原本就比较湿润的土体,团聚体的稳定性则较好。因此,对碳酸盐岩石地区石漠化的防治,应着重考虑气候长期干燥、蒸发量对水土流失的影响。

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蒙皂石含量与膨胀土膨胀势指标相关关系研究

对沿南水北调中线工程邯郸—永年、南阳、平顶山等地区及襄樊、荆门钟祥地区采集的各类地表、近地表膨胀土样品5 6件 ,运用现代XRD定量方法和有机染料吸附方法测量了粘土矿物成分和蒙皂石含量 ,同时测定了它们的液限、塑限、自由膨胀率、比表面积、粘粒、胶粒含量等指标。蒙皂石含量与各种膨胀势判别指标研究表明 ,蒙皂石含量是各种膨胀势的主要控制因素。当然 ,各种测量误差 (主要是蒙皂石含量的测量误差 )也是影响膨胀势判别的因素。Seed膨胀势较本文采用的推荐方案划分结果高 1～ 2个级次。蒙皂石含量与各参量之间呈线性、对数、指数关系 ,与粘土矿物的“诊断”吸收特性一起 ,这为膨胀土遥感提供了基础.     

基于室内试验与数值模拟的膨胀土裂隙对强度影响规律研究

针对室内试验测试多裂隙发育膨胀土抗剪强度指标的困难,提出以室内试验与数值模拟相结合的研究方法;以不同产状单裂隙面膨胀土三轴试样在200kPa围压下的CD试验结果为样本,基于颗粒流原理,采用PFC3D软件进行仿真试验,获得了与三轴试验结果相一致的PFC3D球颗粒参数和裂隙参数;以此参数为基础,进行不同裂隙产状膨胀土的仿真试验,初步探寻了裂隙发育对广西宁明膨胀土的强度影响规律。研究发现:裂隙发育是膨胀土强度衰减的主要原因;裂隙的空间角度、不同裂隙的组合、裂隙发育程度均对膨胀土抗剪强度指标产生影响,且对黏聚力的影响较大;与无裂隙情况相比,裂隙率达14.06%时,C值降低71.2%。     

土层锚杆抗滑桩嵌固深度的试验研究

相比普通抗滑桩,桩顶锚杆的存在可以极大减小桩身内力和嵌固深度,但其计算方法目前还不是很完善,且带有一定的工程经验,因而开展这方面的试验研究就显得十分必要。本文首先介绍了土层锚杆抗滑桩系统桩侧地层抗力分布规律的室内模型试验成果,试验分三组,其中两组在坡体后缘加载,一组用千斤顶直接在桩后加载,桩身上各贴有一定数量的土压力盒,用以测定作用于桩身上的地层抗力。从试验中,得出了土层锚杆抗滑桩桩身地层抗力主要分布在桩前滑面以下部分及最大值出现的部位,并给出了桩前滑面以下部分抗力值的大致范围。然后根据试验结果,应用滑移线解法,分别计算了抗力分布为三角形与梯形时土层锚杆抗滑桩嵌固深度,最后与实际结果进行了比较。     

GGBS及其激发剂固化合肥湖积软土的试验研究

将CaO和石膏作为激发剂掺入粒化高炉矿渣微粉(GGBS)制备GGBS+CaO+石膏固化黏土,通过无侧限抗压强度试验研究固化黏土的强度变化规律,基于正交试验确定GGBS、CaO和石膏三掺量的最佳配合比。研究表明:单掺GGBS对软土有一定的固化效果,但固化速度慢、效果差;将CaO、石膏和GGBS混合后固化效果明显,固化土3d(天)即可形成一定强度。养护28d后,固化黏土最大强度可以达到2.9MPa;利用极差分析得出石膏掺量变化对抗压强度的影响最大,GGBS次之,CaO影响最小;GGBS、CaO和石膏三掺量固化黏土最佳配合比分别为11%、3.5%和5%。上述研究成果为在合肥滨湖地区应用矿渣类软土固化剂提供了理论依据。     

非饱和结构性黄土本构模型的研究

本文在饱和土扰动概念基础上,提出了可以考虑外力和增湿两个扰动因素对非饱和土结构性影响的耦合扰动变量。根据复合材料均匀化理论的思想建立了适用于非饱和结构性黄土的本构模型,并给出了耦合扰动变量的演化方程。通过将BBM模型和本文模型的计算结果分别与已有的实验结果进行对比说明,本文模型能够更好地反映非饱和原状黄土的力学特性。通过对结构性参数β、α进行分析说明,所给出的耦合扰动变量的演化方程能够较好地描述土结构性随变形劣化的规律。     

基于Box-Behnken法的合肥湖积软土固化配方优化的试验研究

选择CaO和纯碱作为激发剂掺入GGBS(粒化高炉矿渣微粉)制备GGBS+CaO+纯碱固化合肥湖积软土,通过无侧限抗压强度试验研究固化黏土的强度变化规律。以GGBS、CaO和纯碱的掺量作为影响因子,以7d和28d固化土的无侧限抗压强度作为响应值,基于Box-Behnken法确定3种外添剂的最佳配合比。研究表明:GGBS掺量的变化对强度响应影响最大,且其敏感程度随龄期的增大而增大;而对于CaO和纯碱,情况则相反。养护7d后,各因素对强度的线性效应和曲面效应均显著,CaO与纯碱的交互作用显著;养护28d后,GGBS与纯碱的交互作用显著。最终得出:GGBS、CaO和纯碱三掺量固化黏土最佳配比分别为13.08%、4.89%和1.25%;在最佳配合比下,7d和28d的预测强度分别达到550.904kPa和665.953kPa。最后对实测值与预测值进行了对比分析。研究成果可为在合肥滨湖地区应用矿渣类软土固化剂提供理论依据。     

攀枝花地区冰期膨胀土的工程特性研究

攀枝花地区冰期膨胀土生成于二冰期晚期中更新统冰期,通过室内和现场物理力学试验和分析,揭示攀枝花地区冰期膨胀土的物理力学性质具有很大的离散性,其性质受土体的矿物成分、含水率、裂隙面、埋藏深度、级配、试验条件等因素、条件的影响。试验研究表明:膨胀土中的裂隙面按光滑程度不相同,可分为两种类型,即光滑裂隙面和光滑擦痕裂隙面; 粗粒矿物对胀缩性影响不大,而细粒矿物对胀缩性影响较大; 裸露或近地表,土层风化剧烈,裂隙较发育,膨胀力度就稍大; 同一地区的膨胀土,蒙脱石含量愈高,自由膨胀率愈大,其膨胀等级就愈高; 不同场地内的膨胀土其物理力学性质指标存在一些差异,但差异性较小; 攀枝花冰期膨胀土层的黏粒含量并不大; 不同场地内的膨胀土抗剪强度值变化较大,同一场地内的膨胀土抗剪强度值有起伏; 攀枝花冰期膨胀土多数呈硬塑-坚硬状,自然状态下其抗压变形能力较好,在浸水饱和状态下,膨胀土的承载力几乎成倍数下降。     

冻融循环作用及风化砂掺量对改良膨胀土CBR的影响研究

首次研究了风化砂改良膨胀土的CBR值与风化砂掺量、冻融循环次数之间的定性和定量关系。膨胀土中分别掺入0%、10%、20%、30%、40%、50%的风化砂,经过0次、1次、3次、6次、9次、12次冻融循环后,在万能试验机上进行CBR值测试。试验结果表明:在同一冻融循环次数下,风化砂改良膨胀土的CBR值随掺砂比例的增大而增大;在同一掺砂比例下,风化砂改良膨胀土的CBR值随冻融循环次数的增大而减小,其减小的速率亦随冻融循环次数的增大而减小,且CBR值与冻融循环次数的自然对数呈较好的线性关系。     

不同种类再生大骨料制作自密实堆积混凝土的实验研究

采用毛石、废弃的混凝土块、废弃的砖块做再生大骨料,按照不同的再生大骨料取代率制作了强度等级为C20,尺寸均为420mm×420mm×1200mm的五组再生骨料自密实堆积混凝土试件,五组试件的再生大骨料分别是:100%的毛石;100%的废弃砖块;100%的废弃混凝土块;废弃混凝土块和废弃砖块各50%;毛石、废弃砖块、废弃混凝土块各占1/3。在500吨压力试验机上,对五组试件分别进行了抗压承载力试验。结果表明,不同的再生大骨料对自密实堆积混凝土的力学性能影响很大,棱柱体抗压强度变化明显。添加废弃混凝土再生大骨料试件的抗压强度较大,而添加废弃砖块试件的抗压强度则有不同程度的降低,单一再生大骨料制作试件的弹性模量高于混掺再生大骨料制作试件的弹性模量。上述结果为今后推广再生大骨料制作自密实堆石混凝土的工程应用提供了实验依据。