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气候环境因素对石灰处治膨胀土强度特性影响试验研究

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气候环境因素对石灰处治膨胀土强度特性影响试验研究

作者：唐晟蓝广西大学

学位级别：硕士

为研究气候环境因素变化对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律,本文以南宁东部弱膨胀土经石灰处治后得到的处治土为研究对象,总结前人的研究成果拟定了初始处治参数,通过室内手段模拟气候环境因素(干湿循环、雨水淋滤、温湿度变化)的变化... 详细信息

为研究气候环境因素变化对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律,本文以南宁东部弱膨胀土经石灰处治后得到的处治土为研究对象,总结前人的研究成果拟定了初始处治参数,通过室内手段模拟气候环境因素(干湿循环、雨水淋滤、温湿度变化)的变化,开展了大量土工试验,主要研究内容和成果如下：1.对掺灰比6%的石灰处治膨胀土开展一系列室内土工试验,研究了其物理力学性质,并与未经处治的原膨胀土物理力学指标对比,试验结果表明：原膨胀土经石灰处治后,其比重降低,塑性指数减小,最大干密度降低,最优含水率升高,水稳定性明显增强,其土质分类由粘性土类变成了粉砂土类。此外,处治后土的抗剪强度增大,压缩系数减小,力学特性相较于原膨胀土有显著的改善,且基本上抑制了原膨胀土的胀缩性,达到了高等级公路路堤填土的标准。2.通过模拟路堤处治土在自然状态下的干湿循环过程,对分别经历0-5次干湿循环后的处治土试样进行了三轴剪切试验,试验结果表明：干湿循环效应对石灰处治膨胀土的抗剪强度影响很大,其抗剪强度随着干湿循环次数的增加逐渐降低,其中又以对粘聚力的影响最大;摩擦角在第1次干湿循环后减小幅度较大,而之后的变化规律不明显,但总体变化幅度不大。分析认为干湿循环效应引起了处治土体裂隙的不断发展,破坏了土体结构的完整性,是导致土体强度降低的主要原因。3.利用改进的变水头渗透试验装置模拟雨水对土体的淋滤作用,并对经历不同淋滤时间的土样进行了相关室内试验,试验结果表明：有限的淋滤作用对石灰处治土体的粘聚力及抗剪强度影响较大,而对胀缩性的影响不大。石灰处治土内Ca2+含量,粘聚力和抗剪强度均随淋滤时间增加而减小,线缩率随淋滤时间增加有微小增大并最终趋于稳定,而自由膨胀率无明显变化。淋滤过程改变了石灰处治土的养护环境,弱化了土体的结构性。土中自由水的Ca2+受淋滤作用影响较大,对结合水中Ca2+则影响很小。4.开展了不同含水率试样在不同环境温度下的三轴剪切试验,试验结果表明：相同干密度的石灰处治膨胀土试样,其抗剪强度在不同的环境温湿度下差别很大。表现为同一含水率时,其抗剪强度随环境温度的升高而增大,石灰处治土抗剪强度的温度效应呈现出明显的热硬化特征;在同一温度条件下,其抗剪强度随含水率的升高而降低。最后,对比各因素对处治土强度的影响程度,认为在自然状态下,干湿循环作用对处治土路堤稳定性影响最大。

关键词：石灰处治膨胀土物理力学性质干湿循环淋滤温湿度变化抗剪强度

干湿循环对石灰处治膨胀土动力特性影响试验研究

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干湿循环对石灰处治膨胀土动力特性影响试验研究

作者：莫文瑜广西大学

学位级别：硕士

为研究干湿循环效应对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律,本文以经石灰处治过后的南宁弱膨胀土为研究对象,通过一系列室内物理力学性质试验获取该膨胀土改性前后的物理力学性质指标,对三轴试样进行干湿循环试验,最后借助GDS动三轴仪对... 详细信息

为研究干湿循环效应对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律,本文以经石灰处治过后的南宁弱膨胀土为研究对象,通过一系列室内物理力学性质试验获取该膨胀土改性前后的物理力学性质指标,对三轴试样进行干湿循环试验,最后借助GDS动三轴仪对处治土开展静力三轴剪切以及振动三轴试验,主要研究内容如下：1.对掺灰比6%的石灰处治膨胀土开展一系列室内物理力学土工试验,试验结果表明：石灰处治土相比原膨胀土,比重降低,液限降低,塑限升高,塑性指数明显降低,最大干密度降低,最优含水率升高,由改性前的低液限黏土变性为低液限粉土,土样由高压缩性土变成了中低压缩性土,自由膨胀率、线缩率和胀缩总率等指标相较于处治之前有明显的降低,抑制了原膨胀土的胀缩性,改性后的膨胀土已属于非膨胀土范畴,抗剪强度指标也得到显著提升。2.对完成养护的三轴剪切试样进行干湿循环试验,对干湿循环的破坏效应进行了分析,认为干湿循环效应引起土体反复胀缩,导致土体内部裂隙的发育,降低了土颗粒间的连接程度,从而使处治土的结构性遭到破坏,且破坏程度随干湿循环的次数增加而增大。3.对完成0～5次幅度干湿循环且养护好的试样分组进行固结不排水三轴试验,试验表明干湿循环对处治土的影响宏观上表现为抗剪强度的不断衰减,第1次、第2次干湿循环后粘聚力衰减幅度较大,第3次循环后衰减幅度减小并趋于稳定,而内摩擦角仅在第1次干湿循环后有较大衰减,总体而言变化幅度相当小,对抗剪强度的影响很小。4.针对处治土的动变形特性,研究了0～5次干湿循环效应下的骨干曲线(σ～εd曲线)、动弹模量与动应变关系曲线(Ed～εd曲线、1/Ed～εd曲线)、阻尼比与动应变关系曲线(λ～εd曲线)的变化规律,研究了固结压力、固结比、动荷载频率等因素在干湿循环效应下对处治土骨干曲线、动弹性模量和阻尼比等的影响,得到了不同因素影响下的骨干曲线本构关系模型、动弹性模量衰减模型。根据等效线性模型(Hardin-Drnevich模型)提出的等效阻尼比公式,计算得到全应变范围内的阻尼比λ,根据试验结果确定最大阻尼比λmax;根据该模型提出的双曲线型动应力动应变关系,拟合计算得到最大动弹模量Edmax。

关键词：石灰处治膨胀土物理力学性质干湿循环静力三轴试验动三轴试验动弹模量阻尼比

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石灰处治膨胀土路堤长期稳定性试验研究

石灰处治膨胀土路堤长期稳定性试验研究

作者：刘保东广西大学

学位级别：硕士

本文以广西百色典型膨胀土为研究对象,通过室内环境模拟试验、机理试验、边坡稳定性分析计算,探讨环境因素作用下土体内温、湿度场的分布变化规律,分析石灰处治膨胀土路堤边坡强度和长期稳定性的影响因素及影响机理。通过机理试验确定... 详细信息

本文以广西百色典型膨胀土为研究对象,通过室内环境模拟试验、机理试验、边坡稳定性分析计算,探讨环境因素作用下土体内温、湿度场的分布变化规律,分析石灰处治膨胀土路堤边坡强度和长期稳定性的影响因素及影响机理。通过机理试验确定石灰处治膨胀土填筑时需用的最佳掺灰比、闷灰时间、填筑含水量、压实度等技术指标,保证路堤填筑时的强度和稳定性。通过对环境温湿度、降雨和日照的模拟,量测环境因素影响下土体内温度、湿度变化的数据,观测土体表面裂缝、位移的发展情况。对模型试验结果分析表明,环境温度、湿度的变化对土体表面裂缝发育、土体位移以及土体强度存在一定的影响;日照降雨干湿循环使土体表面产生的裂缝最大宽度5mm左右,最大位移7.1mm,日照降雨干湿循环对土体裂缝和位移的影响比环境温、湿度循环要大。室内干湿循环三轴强度试验结果表明,石灰处治膨胀土强度随含水量的增加而减少,随干湿循环次数的增加而衰减;粘聚力与干湿循环次数存在一定的线性关系,内摩擦角随循环次数变化不大,与循环次数的关系基本呈一条水平线。综合环境模拟和机理试验结果,运用GeoStudio软件的Geo-Slope模块对石灰处治膨胀土路堤边坡进行稳定性分析,得出气候环境变化对边坡的稳定性影响很大。随着温度、湿度、日照、降雨等气候环境因素的变化,边坡的稳定性急剧降低;对于干湿循环后受水浸泡的边坡,其稳定性相对其他环境因素影响衰减更大;石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性与边坡高度有较大的关系,相同气候环境下,坡高越大,边坡稳定系数则越小。

关键词：石灰处治膨胀土路堤环境因素长期稳定性试验研究

环境温湿度对石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性影响的数值模拟研究

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环境温湿度对石灰处治膨胀土路堤边坡稳定性影响的数值模拟研究

作者：魏金广西大学

学位级别：硕士

有关公路处治膨胀土路堤在经过一段时间运营,经历几个环境干湿循环后土体性状变化的研究,对分析评价其稳定性具有重要的实际意义。本论文从土体内部温湿度场变化及其对土体强度的影响入手,建立土体热湿耦合模型,使用有限差分软件FLAC对... 详细信息

有关公路处治膨胀土路堤在经过一段时间运营,经历几个环境干湿循环后土体性状变化的研究,对分析评价其稳定性具有重要的实际意义。本论文从土体内部温湿度场变化及其对土体强度的影响入手,建立土体热湿耦合模型,使用有限差分软件FLAC对石灰改良膨胀土路堤边坡长期稳定性进行分析,并结合室内模型试验结果,验证了其热力学及非饱和渗流模型的合理性,并对石灰处治膨胀土路堤边坡在湿热环境下其内部温度场以及湿度场分布情况进行了探讨。影响温度传导的最主要因素为土体热传导系数,它取决于土壤的颗粒组成,化学成份、干容重、湿度等。路堤边坡土可视为均质土,其颗粒组成、化学成分一定,千容重以及孔隙率在土体未发生大的破坏之前也可视为定值。因而土体湿度是影响土体热传导的关键因素为。含水量变化对温度传递的影响虽然没有直接通过耦合方程表现出来,但模型中温度传导系数设置为关于含水量或饱和度的函数,则可以实现温湿耦合。在室内模型试验中,环境温湿度对边坡土体温度的影响深度约为2m,土体表面0.5m深度范围内温度变化幅度较大。边坡土体坡面位置的温度变化幅度相对于坡顶和坡角处要大。由于土体的导热系数较小,随着土体深度的增加,温度的滞后效应比较明显。室内干湿循环三轴强度试验得出石灰处治膨胀土强度随干湿循环次数的增加而衰减,尤其在土体经过干湿循环并且浸泡饱和之后强度衰减更为显著。运用FLAC软件对三种石灰处治膨胀土路堤边坡模型在三种工况下的稳定性进行分析计算,结果表明环境因素引起的土体干湿循环对土体强度以及边坡长期稳定性的影响非常明显,决定了路堤边坡的长期稳定性能。

关键词：石灰处治膨胀土温度湿度稳定性 FLAC 数值模拟