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盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土膨胀变形特性

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岩土工程学报 2023年第4期45卷 690-698页

作者：陈永贵刘聪马婧孙曌叶为民王琼同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室上海200092 同济大学土木工程学院地下建筑与工程系上海200092

高放射性废物深地质处置库中,混凝土材料在地下水和辐射热的长期耦合作用下,不断衰解生成高碱性物质,进而影响高压实膨润土的膨胀变形特性,危及处置库运行安全。针对中国北山处置场地下水特征对缓冲/回填材料高压实高庙子(GMZ)膨润土变... 详细信息

高放射性废物深地质处置库中,混凝土材料在地下水和辐射热的长期耦合作用下,不断衰解生成高碱性物质,进而影响高压实膨润土的膨胀变形特性,危及处置库运行安全。针对中国北山处置场地下水特征对缓冲/回填材料高压实高庙子(GMZ)膨润土变形特性的影响,分别配制北山地下水(BSW)、早期混凝土衰解液(YCW)和后期混凝土衰解液(ECW),开展了盐碱演化环境下高压实GMZ膨润土的一维膨胀变形试验,获取了初试干密度(1.50,1.60,1.70,1.80 g/cm^(3))和上覆荷载(0.1,0.2,0.4 MPa)对膨润土变形的影响规律。结果表明:随着BSW、YCW和ECW 3种溶液相继入渗,高压实膨润土的稳定膨胀变形率不断增加,但增加值逐渐减小;当YCW和ECW入渗时,稳定膨胀变形率的增加值随干密度增加而减小,随荷载增大而减小。基于压汞试验结果,阐明了盐碱演化环境下高压实膨润土持续膨胀的微观机理。研究成果可为中国处置库缓冲/回填材料的选择和工程屏障设计提供依据。

关键词： GMZ膨润土膨胀变形盐碱演化环境干密度上覆荷载

干湿循环对机制砂改良膨胀土力学与变形特性影响

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兰州工业学院学报 2024年第3期31卷 13-19页

作者：肖桂元方玉凯桂林理工大学广西岩土力学与工程重点实验室广西桂林541004

在膨胀土中加入不同掺量的机制砂进行物理改良,对土样开展0~5次的干湿循环试验以分析土样的裂隙发育规律,并将干湿循环1、3、5次后的土样进行直接剪切试验及收缩和膨胀试验,探究经过干湿循环后土样的强度衰减和收缩膨胀特性。结果表明:... 详细信息

在膨胀土中加入不同掺量的机制砂进行物理改良,对土样开展0~5次的干湿循环试验以分析土样的裂隙发育规律,并将干湿循环1、3、5次后的土样进行直接剪切试验及收缩和膨胀试验,探究经过干湿循环后土样的强度衰减和收缩膨胀特性。结果表明:机制砂可有效抑制膨胀土的裂隙发育,在机制砂掺量为10%时抑制效果最好,能较好抑制改良土裂隙集中发育,且在10%掺量下改良土的抗剪强度衰减幅度最小,收缩和膨胀特性方面也表现最佳。本试验验证了机制砂可延缓膨胀土在干湿循环过程中的裂隙发育和抗剪强度衰减,并且能改良土样的收缩膨胀变形特性,改良效果受机制砂掺量影响,综合考虑各项因素,机制砂掺量应控制在10%以内。

关键词：机制砂改良土干湿循环强度衰减收缩变形膨胀变形

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某滑坡泥岩残积土强度变形劣化特性试验研究

国防交通工程与技术 2024年第3期22卷 33-36,71页

作者：汪学军中铁六局集团石家庄铁路建设有限公司河北石家庄050000

以宜彝高速公路匝道边坡施工为背景,对工程区滑坡带泥岩残积土进行了物理力学性质、含水率和干密度变化条件下的膨胀变形和强度劣化特性试验研究。试验结果表明:工程区的泥岩残积土为孔隙比大、级配不良、塑性指数高的高液限黏土,具有... 详细信息

以宜彝高速公路匝道边坡施工为背景,对工程区滑坡带泥岩残积土进行了物理力学性质、含水率和干密度变化条件下的膨胀变形和强度劣化特性试验研究。试验结果表明:工程区的泥岩残积土为孔隙比大、级配不良、塑性指数高的高液限黏土,具有较强吸水性。不同含水率和干密度条件下的膨胀变形时程曲线均可分为快速增长、增长减缓和趋于稳定三个阶段,并拟合得到通用公式;干密度一定,膨胀变形随含水率增大而迅速减小,二者呈幂指数关系;含水率一定,膨胀变形随干密度的增大而增大。随着含水率增加,泥岩残积土抗剪强度参数迅速衰减。降雨入渗是导致该滑坡的主要诱因之一,在此基础上,针对泥岩残积土边坡的勘察、设计与施工提出了建议。

关键词：泥岩残积土滑坡强度劣化干密度含水率膨胀变形试验

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西南红层泥岩填料膨胀变形宏-微观响应机制

长江科学院院报 2023年第11期40卷 131-139页

作者：邱恩喜陈秋玲孙希望张蕊万旭升渠孟飞王彬西南石油大学土木工程与测绘学院成都610500 成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室成都610059 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室武汉430071 中铁二院昆明勘察设计研究院有限责任公司工程设计处昆明650200

为探究红层泥岩填料的宏观膨胀与微观特征的响应关系,通过有荷、无荷膨胀性试验分析了不同膨胀性泥岩填料的膨胀时程曲线;采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜试验(SEM)研究了泥岩填料的矿物组分和微观结构,从而建立以微观特征参数为中间变量... 详细信息

为探究红层泥岩填料的宏观膨胀与微观特征的响应关系,通过有荷、无荷膨胀性试验分析了不同膨胀性泥岩填料的膨胀时程曲线;采用X射线衍射(XRD)和扫描电镜试验(SEM)研究了泥岩填料的矿物组分和微观结构,从而建立以微观特征参数为中间变量的宏观变形与微观结构定量关系。结果表明:在无荷条件下,泥岩填料膨胀率为泥岩的28.3倍,且膨胀率随蒙脱石掺量呈指数增长;与无荷膨胀率相比,有荷膨胀率显著降低,蒙脱石掺量越高,膨胀率降低速率越慢。试验后黏土矿物含量增加了4.57%,随蒙脱石掺量增加,结晶度和平均晶粒尺寸分别降低18.1%和16.5 nm,几何特征参数与蒙脱石掺量呈线性关系,蒙脱石含量越高,孔径为1~2μm的孔隙数量越多,且膨胀率与微观特征参数之间呈显著指数增长关系。

关键词：红层泥岩填料膨胀变形 XRD SEM 孔隙率微观特征参数

基于主成分分析法的安康地区膨胀土膨胀变形影响指标分析

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工程地质学报 2023年第5期31卷 1535-1542页

作者：郭瑞张建华蒋红付江涛郭鸿陕西理工大学土木工程与建筑学院中国汉中723001 中国建筑西南勘察设计研究院有限公司中国成都610052

为探究膨胀土物理力学性质指标对其膨胀变形影响。结合陕西安康地区某膨胀土工程实例,基于大量野外岩土勘察和室内测试数据资料,采用主成分分析法研究了膨胀土的膨胀变形与其物理力学性质指标间相关性及不同指标重要程度,建立了以主要... 详细信息

为探究膨胀土物理力学性质指标对其膨胀变形影响。结合陕西安康地区某膨胀土工程实例,基于大量野外岩土勘察和室内测试数据资料,采用主成分分析法研究了膨胀土的膨胀变形与其物理力学性质指标间相关性及不同指标重要程度,建立了以主要物理力学指标为参数的膨胀土膨胀变形判别公式。影响膨胀土膨胀变形的物理力学指标可划分为反映外界环境的指标(含水率、饱和度、液性指数及含水比)、反映土体构造特征的指标(密度、干密度及孔隙比)、反映土体结构强度特征的指标(压缩系数和内摩擦角)及反映土体组成特征的指标(塑性指数和黏聚力);含水率是影响膨胀土膨胀变形的关键指标,所建立判别公式可为类似地区膨胀土膨胀变形的判别提供参考。

关键词：岩土工程膨胀土膨胀变形物理力学性质指标主成分分析法

温度和盐/碱作用下膨润土-砂-石墨缓冲材料膨胀变形性能演化

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土木工程学报 2023年

作者：刘晓燕刘路路蔡国军刘松玉安徽建筑大学土木工程学院中国矿业大学力学与土木工程学院东南大学岩土工程研究所中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室

缓冲材料是核废料等高放废物地质处置库的最后一道工程屏障，要想科学合理地评估缓冲材料的实际工作性能，需对温度场和化学场作用下非饱和缓冲材料的膨胀特性有清晰的认识。本文以膨润土-砂-石墨缓冲材料(BSG)为硏究对象，基于自主研... 详细信息

缓冲材料是核废料等高放废物地质处置库的最后一道工程屏障，要想科学合理地评估缓冲材料的实际工作性能，需对温度场和化学场作用下非饱和缓冲材料的膨胀特性有清晰的认识。本文以膨润土-砂-石墨缓冲材料(BSG)为硏究对象，基于自主研发的膨胀变形试验装置，系统研究了不同温度、盐溶液浓度和NaOH溶液pH值下的BSG混合物的膨胀变形演化，详细分析了不同因素对BSG混合物膨胀变形的影响。结果表明：BSG混合物在室温下的膨胀应变-时间演化曲线呈平滑的“S”型，而在较高温度下的演化曲线呈波动状，温度越高，波动越显著；在室温条件下，加入CaCl2溶液的BSG混合物的膨胀变形大于加入NaCl溶液的，而高温条件下规律则相反；膨胀应变受溶液的组成和浓度影响显著，盐溶液抑制了双电层的厚度的增大，从而导致试样的膨胀性降低；而碱溶液则会破坏膨润土的内部结构，改变其矿物组分类别及含量，并最终削弱膨润土的膨胀性能；温度促进了化学溶液与膨润土颗粒之间的相互作用，缩短了BSG混合物达到最大膨胀应变所需时间。

关键词：膨胀土-砂-石墨混合物膨胀变形温度盐溶液碱溶液

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膨胀变形对膨胀土边坡稳定性的影响

岩土力学 2009年第8期30卷 2506-2510页

作者：尹宏磊徐千军李仲奎清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

当采用合理的强度参数时,根据常规极限平衡或极限分析方法的计算结果,很难解释一些膨胀土边坡会在极缓的坡度下发生失稳破坏的原因。事实上,由于膨胀土遇水后会发生显著的变形,在饱和区与非饱和区交界面附近会出现很大的剪应力。因此,... 详细信息

当采用合理的强度参数时,根据常规极限平衡或极限分析方法的计算结果,很难解释一些膨胀土边坡会在极缓的坡度下发生失稳破坏的原因。事实上,由于膨胀土遇水后会发生显著的变形,在饱和区与非饱和区交界面附近会出现很大的剪应力。因此,在膨胀土边坡的稳定分析中,需要考虑这种因素的影响。根据塑性力学的上限定理,严格地导出了考虑膨胀应力作功的功能平衡方程。根据强度储备定义的安全系数即隐含在这一方程中,它可以通过迭代方法求解。边坡稳定的上限分析在数值上是利用了单元集成法来完成的。这不仅能方便地利用应力分析的成果,而且能进行滑裂面的优化,从而找到最小的安全系数。对一个坡度为1:4的膨胀土边坡的稳定计算结果表明,膨胀变形会使边坡的安全系数显著减小。当考虑膨胀时,优化得到的破坏模式是在浅层出现一个局部的滑动,它会牵动其上部的土体也相继出现局部滑动,这正好符合膨胀土滑坡时所常见的牵引性的特征。

关键词：膨胀变形边坡稳定极限分析单元集成法

混凝土水化温升抑制剂对膨胀剂膨胀变形的影响研究

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混凝土 2022年第2期 107-110,115页

作者：王瑞王文彬储阳张晓张守治江苏苏博特新材料股份有限公司江苏南京211103 江苏省建筑科学研究院有限公司高性能土木工程材料国家重点实验室江苏南京210008

在表征混凝土水化温升抑制剂TR01B形貌、粒径和水泥水化热调控性能基础上,评价了其对钙镁复合膨胀剂强度和变形的影响。结果表明,TR01B具有显著的水泥水化热抑制作用,0.2%、0.25%、0.3%掺量下,砂浆24 h水化热降低率分别为36.9%、53.7%、... 详细信息

在表征混凝土水化温升抑制剂TR01B形貌、粒径和水泥水化热调控性能基础上,评价了其对钙镁复合膨胀剂强度和变形的影响。结果表明,TR01B具有显著的水泥水化热抑制作用,0.2%、0.25%、0.3%掺量下,砂浆24 h水化热降低率分别为36.9%、53.7%、72.8%。掺加TR01B降低了不同龄期砂浆的抗压强度,对限制条件和自由条件下砂浆变形具有相反的作用;随TR01B掺量增加,水化热降低率增大,砂浆强度降低,自由条件下膨胀变形增加,约束条件下的膨胀变形降低。

关键词：混凝土水化温升抑制剂水泥水化热膨胀变形

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盐溶液中膨润土膨胀变形的分形模型

岩土力学 2017年第1期38卷 75-80页

作者：项国圣徐永福陈涛姜昊安徽工业大学建筑工程学院安徽马鞍山243002 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院上海200030

当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗... 详细信息

当压实膨润土在蒸馏水中膨胀后,施加于膨润土颗粒上的有效应力通常被认为是外部施加的荷载,而当膨润土在盐溶液中膨胀时,膨润土颗粒所承受的有效应力还包括由孔隙水渗透吸力所引起的渗透应力。而压缩膨润土的蒙脱石孔隙比e_m与膨润土颗粒承受的有效应力p之间满足分形关系,该关系可用来计算膨润土的膨胀变形。通过对压实膨润土在盐溶液中颗粒的分散情况以及颗粒表面的分形特性,推导出该渗透应力的表达式,进而得出膨润土颗粒所承受的有效应力。将所提出的有效应力代入分形模型中,计算GMZ01和MX-80膨润土在不同浓度NaCl溶液中的膨胀变形,将现有的两种膨润土膨胀试验结果与模型计算结果对比,发现具有较好的吻合度,在蒸馏水以及各浓度的盐溶液中膨润土的膨胀变形都可采用统一的e_m-p曲线表示,表明提出的有效应力符合膨润土颗粒在盐溶液中的实际受力情况。分形模型为研究膨润土在盐溶液中的膨胀性质提供了有效的计算方法。

关键词：膨润土膨胀变形表面分维分形模型盐溶液有效应力