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裂隙面对强膨胀土抗剪强度影响分析

岩土力学 2014年第1期35卷 130-133页

作者：赵鑫阳云华朱瑛洁张良平麻斌长江岩土工程总公司(武汉) 武汉430010

膨胀土作为一种特殊性土,其抗剪强度取值不同于一般的黏性土。实践证明,在进行膨胀土边坡设计时,不仅要考虑土体的土块强度,而且也要考虑裂隙面强度,其抗剪强度在很大程度上受其裂隙面规模与产状的影响,尤其是对裂隙极发育的强膨胀土而... 详细信息

膨胀土作为一种特殊性土,其抗剪强度取值不同于一般的黏性土。实践证明,在进行膨胀土边坡设计时,不仅要考虑土体的土块强度,而且也要考虑裂隙面强度,其抗剪强度在很大程度上受其裂隙面规模与产状的影响,尤其是对裂隙极发育的强膨胀土而言。为了更加真实地模拟强膨胀土在裂隙面控制下的剪切破坏,特在南水北调中线工程南阳段强膨胀土地段进行大剪试验,通过拟合试验数据,对强膨胀土抗剪强度影响因素进行分析。结果表明,裂隙面的发育程度、倾角、裂面的起伏程度都对强膨胀土的抗剪强度有着很大的影响。

关键词：强膨胀土抗剪强度裂隙面

强膨胀土——桩基相互作用及隔胀效果数值模拟

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地下空间与工程学报 2019年第3期15卷 827-834页

作者：吴志轩张大峰李连友沈兆普杨军清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室北京100084 中国路桥工程有限责任公司北京100011 城市轨道交通绿色与安全建造技术国家工程实验室北京100084

黑棉土是一种强膨胀土,其受湿度变化影响呈现很强的胀缩特性,对桩基的承载力和变形不利,易导致断桩等多种问题。本文建立了强膨胀土桩基有限元模型,分析了胀缩条件下桩基内力和位移的变化规律,与桩土共同作用解析解对比,验证了数值模型... 详细信息

黑棉土是一种强膨胀土,其受湿度变化影响呈现很强的胀缩特性,对桩基的承载力和变形不利,易导致断桩等多种问题。本文建立了强膨胀土桩基有限元模型,分析了胀缩条件下桩基内力和位移的变化规律,与桩土共同作用解析解对比,验证了数值模型的有效性并解释离心机试验现象。利用该模型进行参数分析,指出黑棉土胀缩对桩的不利影响及工程中采用隔胀措施的必要性,进而模拟局部换填和界面隔胀措施。结果表明:浅表层黑棉土适合采用局部换填隔胀,换填宽度宜不小于膨胀土厚度;深厚层黑棉土适合采用双层分离式隔胀,隔胀套管应保证界面折减程度达到土体参数的30%且布置至黑棉土和普通土分界面附近;桩基承台底部宜增加柔性垫层,预留胀缩空间。

关键词：黑棉土有限元桩基强膨胀土隔胀措施

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水泥改性强膨胀土理化试验研究

大连理工大学学报 2014年第6期54卷 604-611页

作者：赵春吉赵红华常艳龚壁卫大连理工大学运载工程与力学学部工程力学系辽宁大连116024 长江科学院水利部岩土力学与工程重点实验室湖北武汉430010

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良.选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究.主要进行了基... 详细信息

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良.选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究.主要进行了基本物理性质试验、自由膨胀率试验、矿物分析试验、XRD和SEM显微结构试验和阳离子交换量试验,从不同角度说明了不同龄期下水泥改性强膨胀土的物理化学特性、矿物组成和微观结构的变化,分析了水泥改性膨胀土的机理.发现阳离子交换量不能作为判断水泥改性后膨胀土膨胀性能的有效指标,为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据.

关键词：强膨胀土水泥改性自由膨胀率一维无荷膨胀率 XRD SEM 阳离子交换量

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强膨胀土的斥水改性研究

强膨胀土的斥水改性研究

作者：丁钧浩云南农业大学

学位级别：硕士

膨胀土广泛分布于我国。受季风气候影响,部分地区夏季多雨而冬季环境干燥,再加上昼夜温差大,冷热变化对膨胀土的胀缩特性和工程强度特性影响明显,应采取合理措施来避免或减小一些不利变化,比如土体发生沉陷、冲蚀,甚至产生纵裂等。立足... 详细信息

膨胀土广泛分布于我国。受季风气候影响,部分地区夏季多雨而冬季环境干燥,再加上昼夜温差大,冷热变化对膨胀土的胀缩特性和工程强度特性影响明显,应采取合理措施来避免或减小一些不利变化,比如土体发生沉陷、冲蚀,甚至产生纵裂等。立足于膨胀土物性变化和干湿循环作用下裂隙特征,以风化边坡强膨胀土为例对边坡上层膨胀土进行斥水改性,结果表明:(1)通过膨胀率和压缩量试验研究其膨胀特性:改性土击实特征变化显著,最大干密度从1.07g/cm提高到了1.21g/cm,其内部孔隙变少,密实度变高。斥水砂充分和膨胀土颗粒接触,改良土样的膨胀率曲线从35%下降到10%附近,说明胀缩性得到很好地抑制,曲线平滑没有拐点反应缓慢而持久,击实曲线更为集中抗膨胀性能最好,显著抑制了内部土颗粒中矿物的吸水,工程上可用来减少边坡失稳。(2)通过直剪试验、基质吸力试验研究其强度特性:五种土样(S1-S5)改良后抗剪强度增大,亲水到斥水土样的凝聚力从50kPa到90kPa,在边坡工程,改性膨胀土能有效解决由于土壤亲水而引发的滑坡问题,掺入斥水砂(十八胺含量0.04%)在工程上抑制强膨胀土的膨胀与防渗是可行的。(3)通过室内试验研究了强膨胀土在50摄氏度的干燥温度下干缩裂隙的发展规律,利用PS、AI和CAD等软件对裂隙特征的定量化描述有助于研究膨胀土工程性质的影响。采用计算机图像处理和编程技术定量分析与描述干湿循环条件下的改性膨胀土表面裂隙特征,验证斥水砂改良膨胀土的可行性。膨胀土的裂隙率随斥水砂迅速衰减,含水率变低,斥水砂大大延缓了裂隙的增长,主要裂隙变得细小而分散,能起到最佳的裂隙收缩抑制效果。(4)通过Geostudio软件中SLOPE/W和SIGMA/W模块分别对改性膨胀土边坡和地基等工程进行稳定性分析,验证其安全性。斥水改性对膨胀土土壤的加固效果并验证强度结果,改良膨胀土边坡稳定性远高于天然膨胀土边坡,同时,在渗流方面,改性的斥水膨胀土遇降水后使水流加快流动且水分不会渗入,减少甚至阻止雨水入渗可以使土体保持非饱和状态,维持其较高的强度。

关键词：强膨胀土斥水改性强度特性收缩开裂工程应用

废旧橡胶轮胎颗粒-水泥改性强膨胀土的长期路用性能研究

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公路 2023年第6期68卷 362-370页

作者：王协群张伊彭琛李智奇韩仲邹维列武汉理工大学土木工程与建筑学院武汉市430070 湖北交投智能检测股份有限公司武汉市430072 武汉大学土木建筑工程学院武汉市430072

为研究废旧橡胶轮胎(WRT)颗粒联合水泥改性强膨胀土作为路基填料的长期力学性能,采用不同掺量(3%、6%)的WRT颗粒联合水泥(3%),对广西宁明强膨胀土进行改性处理。对改性前后的试样开展扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等微观试验,对经历干... 详细信息

为研究废旧橡胶轮胎(WRT)颗粒联合水泥改性强膨胀土作为路基填料的长期力学性能,采用不同掺量(3%、6%)的WRT颗粒联合水泥(3%),对广西宁明强膨胀土进行改性处理。对改性前后的试样开展扫描电镜(SEM)、核磁共振(NMR)等微观试验,对经历干湿循环作用后的改性膨胀土试样开展动、静三轴等宏观试验,测定其动回弹模量MR及固结不排水抗剪强度,着重研究了干湿循环次数和WRT颗粒掺量对改性后强膨胀土路用力学特性的影响。结果表明:(1)改性膨胀土由于水泥的水化反应产生颗粒团聚作用,加之WRT颗粒的掺入,使其大孔隙增加,结构密实度降低;(2)WRT颗粒掺量一定时,随着干湿循环次数的增加,改性膨胀土的动回弹模量MR表现出先增大后大幅减小的特点,其剪切破坏形态由塑性破坏向脆性破坏转变,应力~应变曲线由应变硬化型逐渐转化为应变软化型,抗剪强度有所增大;(3)MR随着WRT颗粒掺量的增加而降低,但随围压σc的增加而增大,抗剪强度随WRT颗粒掺量的增加而下降。

关键词：路基工程强膨胀土废弃橡胶轮胎颗粒干湿循环力学特性

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离子土壤固化剂改良强膨胀土试验研究

铁道建筑 2013年第11期53卷 92-95页

作者：韩琳琳谭龙曹慎中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074

选用离子土壤固化剂对南阳强膨胀土进行改良,对强膨胀土改良前后的物理性质进行试验研究。研究结果表明:强膨胀土经离子土壤固化剂改良后,其液限、塑限和塑性指数均有所下降,但对液限和塑限的改变量并不同步,对液限的改变量较塑限大;不... 详细信息

选用离子土壤固化剂对南阳强膨胀土进行改良,对强膨胀土改良前后的物理性质进行试验研究。研究结果表明:强膨胀土经离子土壤固化剂改良后,其液限、塑限和塑性指数均有所下降,但对液限和塑限的改变量并不同步,对液限的改变量较塑限大;不同配比离子土壤固化剂改良强膨胀土的自由膨胀率均有下降,最大可降低43.4%,改变率为34.31%。通过对改良前后强膨胀土体表面裂隙的演化过程分析发现,离子土壤固化剂能够较好地抑制强膨胀土体表面裂隙的扩展。

关键词：离子土壤固化剂强膨胀土物理特性裂隙

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ISS改性强膨胀土胀缩和强度特性试验研究

人民黄河 2015年第6期37卷 126-130页

作者：韩琳琳谭龙蒋小权中国地质大学(武汉)工程学院湖北武汉430074 广西-东盟经济技术开发区建设局广西南宁530105 广西壮族自治区第四地质队广西南宁530007

运用离子土壤固化剂(ISS)对南阳强膨胀土进行改良试验研究。依据不同配比改性土的液塑限和自由膨胀率试验结果,选定ISS溶液改良该膨胀土的最优配合比为1∶300,对膨胀土改性前后的脱湿和吸湿过程进行了试验研究。结果表明:在脱湿试验中,... 详细信息

运用离子土壤固化剂(ISS)对南阳强膨胀土进行改良试验研究。依据不同配比改性土的液塑限和自由膨胀率试验结果,选定ISS溶液改良该膨胀土的最优配合比为1∶300,对膨胀土改性前后的脱湿和吸湿过程进行了试验研究。结果表明:在脱湿试验中,ISS能够较好地抑制膨胀土的垂直收缩,但不能抑制膨胀土的水平收缩;在吸湿试验中,吸湿膨胀稳定时,素土的膨胀增幅为1.72 mm,ISS改性土的膨胀增幅为1.36 mm,ISS能够较好地抑制膨胀土的膨胀性;在抗剪强度试验中,ISS能够增大膨胀土的黏聚力和内摩擦角,改变率分别达59.33%和4.96%,使其工程性质得到较好的改良。

关键词：离子土壤固化剂强膨胀土胀缩性裂隙性抗剪强度

南水北调中线强膨胀土微观结构特征及工程特性

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人民长江 2014年第6期45卷 67-70页

作者：刘海峰易鸣谢建波虢风华长江岩土工程总公司(武汉) 湖北武汉430010 长江水利委员会网络信息中心湖北武汉430010

以南水北调中线工程河南南阳强膨胀土渠段为例,针对强膨胀土体开展了微观结构研究,并就土体微观结构对其工程特性的影响规律进行了探讨。研究结果表明,南阳段强膨胀土(岩)微观结构单元以扁平状颗粒聚集体和片状颗粒为主,多呈封闭式絮凝... 详细信息

以南水北调中线工程河南南阳强膨胀土渠段为例,针对强膨胀土体开展了微观结构研究,并就土体微观结构对其工程特性的影响规律进行了探讨。研究结果表明,南阳段强膨胀土(岩)微观结构单元以扁平状颗粒聚集体和片状颗粒为主,多呈封闭式絮凝结构,蒙脱石聚合体是土体具有膨胀性的原因;强膨胀土中不规则片状黏土矿物含量及封闭式絮凝结构的强弱与膨胀性存在线性关系;强膨胀土(岩)中微裂隙、孔隙对孔隙率的影响是非线性的,但对宏观结构面有控制性作用。

关键词：强膨胀土微观结构特征絮凝结构南水北调中线工程

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邯郸强膨胀土三向膨胀特性及强度试验研究

邯郸强膨胀土三向膨胀特性及强度试验研究

作者：刘洪伏西南大学

学位级别：硕士

膨胀土由于其特有的胀缩性、裂隙性及超固结性,在自然环境和人类活动的影响下常发生胀缩变形、裂隙发育和强度劣化,从而给膨胀土地区的建筑物及边坡设施等带来潜在危害。研究膨胀土的膨胀特性和强度特性,为更好地进行膨胀土地区的基础... 详细信息

膨胀土由于其特有的胀缩性、裂隙性及超固结性,在自然环境和人类活动的影响下常发生胀缩变形、裂隙发育和强度劣化,从而给膨胀土地区的建筑物及边坡设施等带来潜在危害。研究膨胀土的膨胀特性和强度特性,为更好地进行膨胀土地区的基础建设及防治膨胀土危害等实际工程问题具有重要意义。本文以邯郸强膨胀土为研究对象,通过一系列的三向膨胀试验和直接/三轴剪切强度试验,分析膨胀土三向膨胀特性和强度特性,为膨胀土边坡稳定性分析及非饱和膨胀土强度理论研究提供参考。主要研究内容及结论如下:(1)通过对不同初始条件(含水率、干密度)及外部因素(温度、干湿循环、改性)扰动下的邯郸强膨胀土进行三向膨胀力特性试验研究,分析不同初始条件及因素影响下膨胀土的三向膨胀力变化规律。结果表明:竖向膨胀力大于水平向膨胀力,存在各向异性,干密度越大,各向异性更明显;三向膨胀力都在50个小时前稳定,稳定时间随着干密度增加而延后;三向膨胀力随着初始含水率增加呈线性下降,随着干密度增加呈指数递增,随着干湿循环次数增加而逐渐下降;温度升高使得干密度较大的土样三向膨胀力下降更显著;温度改变对不同混合溶液改性下的邯郸膨胀土的膨胀力影响不一致;经过混合溶液改性后的邯郸膨胀土的竖向膨胀力都减小;经过0.8%PVA(聚乙烯醇)+5%KCl(氯化钾)的混合溶液改性,改性后添加0.6%聚丙烯纤维后的土样竖向膨胀力降低效果更好。(2)对邯郸强膨胀土进行单向有侧限微变形的三向膨胀试验研究,探究不同初始条件下的三向膨胀力及膨胀力折减的变化规律;基于柔性护坡下膨胀土单向变形膨胀力衰减作用,探究柔性护坡下微变形膨胀力折减的边坡稳定性。结果表明:单向微变形下,三向膨胀力有相同的减小趋势;相同干密度下,不同初始含水率的竖向膨胀力随着单向变形率增加其膨胀力下降趋势不同,初始含水率越小,其下降更迅速,而不同初始含水率的水平左右向膨胀力随变形率增加其下降趋势相同;相同初始含水率,不同干密度的三向膨胀力随着单向变形率的增加其下降趋势一致,下降趋势与干密度呈正比;膨胀力衰减率和折减系数的下降趋势与变形率成反比。考虑柔性护坡膨胀变形以及膨胀力折减,给出考虑膨胀力的边坡稳定性表达式,验证膨胀力对边坡稳定性有影响,通过计算分析得出考虑膨胀力折减后的边坡稳定性更高,柔性护坡较刚性护坡更安全。(3)对邯郸强膨胀土进行单向无侧限变形的三向膨胀试验,研究膨胀土单向无侧限遇水时三向膨胀力和单向膨胀变形的变化规律,分析无侧限条件下膨胀力的衰减规律。结果表明:三向膨胀力都随着时间逐渐增加到极限后缓慢减小直到稳定;单向变形量随着时间逐渐增长直到稳定。由于水平左右向无侧限,因此水平左右向的极限膨胀力最低,初始含水率接近21%时,膨胀力最大;干密度越大,膨胀变形稳定所需要的时间越长;膨胀前期,干密度越小膨胀变形更迅速;变形量与初始含水率呈反比,与干密度呈正比;单向无侧限时,与零变形三向膨胀力相比,竖向膨胀力的衰减率与干密度呈线性增长关系,水平左右向膨胀力的衰减率随干密度增加而下降;三向膨胀力的衰减率都随着初始含水率增加先下降后上升,在初始含水率接近21%时膨胀力衰减率达到最低。(4)通过对不同初始条件(初始含水率、干密度)及外部因素(干湿循环)扰动下的邯郸强膨胀土进行三轴剪切试验及直接剪切试验,研究不同初始条件及因素影响下膨胀土的抗剪强度变化规律;探究膨胀力在非饱和膨胀土抗剪强度理论公式中的作用。结果表明:邯郸强膨胀土的三轴剪切应力应变曲线都为应变软化型,峰值强度与干密度呈指数关系,与初始含水率呈反比;第一次干湿循环后邯郸膨胀土的抗剪强度下降显著。直接剪切试验邯郸强膨胀土的粘聚力与干密度呈正比,接近最佳含水率时最大,其吸附强度与粘聚力存在相同的规律。得出非饱和膨胀土由吸力所引起的内摩擦力(吸附强度)与膨胀力之间的关系;在非饱和膨胀土的抗剪强度理论公式中引入膨胀力,通过膨胀力表征吸附强度,给出非饱和邯郸膨胀土的抗剪强度理论公式,为邯郸膨胀土地区基础建设中计算土体抗剪强度提供参考。

关键词：强膨胀土三向膨胀特性强度非饱和土强度理论柔性护坡