弱膨胀土工程特性及其路基处治对策

针对湖北襄-荆高速公路膨胀土,在室内开展了弱膨胀土的压实特性、胀缩性状、力学特性试验研究,发现压实膨胀土的工程性状受含水率与压实度的影响,胀缩特性是膨胀土的固有特性,其大小取决于起始湿度和密度;击实膨胀土的最佳含水量和最大干密度随击实功变化而变化,压实功愈大,土的最大干密度也愈大,而对应的最佳含水量愈小;膨胀土的CBR值随其含水率的变化规律类似于击实曲线,但CBR峰值含水率大于最佳含水率,为深入认识膨胀土的工程特性提供了帮助。因此,利用弱膨胀土填筑路堤时,不仅要考虑经过击实后的土的性质,而且还要考虑在填方建成、条件改变后土的性能;膨胀土路堤填筑除考虑压实度与CBR值要求外,尚需考虑胀缩总率的影响。最后,推荐了弱膨胀土路堤结构型式,并提出了弱膨胀土用于路堤填筑的控制标准。     

废轮胎颗粒与黄土混合物压实性能研究

选择废轮胎颗粒以0～50%的掺量与黄土混合,研究了混合土的压实特性,并采用专门设计的环刀击实设备,对环刀击实和标准击实进行了对比分析。试验结果表明,掺量小于20%时混合土的压实特性类似黄土,掺量大于40%时的压实特性类似无黏性土;不同掺量的混合土最大干密度与最优含水率存在幂函数关系,击实能对10%～30%掺量的混合物有效最大干密度影响较小;不同击实能下掺量与最优含水率存在函数关系;混合土存在最佳压实掺量,轻、重型击实能下分别为30%和40%左右。根据室内试验结果,给出了不同掺量混合土击实指标建议值供设计参考。     

砂砾卵石土高速公路路基填筑试验研究

为研究砂砾卵石土混合料作为路基填料压实后的压实效果,通过室内筛分试验、重型击实试验、CBR试验得到砂砾卵石土的颗粒级配组成,最大干密度、最佳含水率与粗颗粒含量的关系,CBR值与粗颗粒含量、击实次数的关系。试验结果表明,最大干密度随着粗颗粒含量的增加先增大后减小,CBR值随着粗颗粒含量的增加而增大。进一步分析砂砾卵石土作为路基填筑材料的压实机制,通过现场碾压试验,确定砂砾卵石土路基填筑施工工艺,利用压实度、CBR、弯沉、回弹模量等现场检测手段和现场沉降观测数据检验压实效果,通过比较分析各种检测方法的可靠性,提出适合砂砾卵石土压实质量的检测方法,运用统计学方法得到沉降差检测标准值,确定采用碾压遍数与沉降差双重控制保证压实质量,得到一些有益的结论。     

强夯法消除风积粉细砂湿陷性研究

沙漠地区的风积粉细砂具有轻微至严重的湿陷性,消除该类地基土的湿陷性是工程学术界亟待解决的问题。结合工程实例,采用强夯法加固风积粉细砂地基土,通过浅层平板载荷试验及室内土工试验检测加固情况,评价强夯法消除风积粉细砂地基湿陷性的效果及规律。结果表明,风积粉细砂的湿陷性主要受含水率及密实度的影响,含水率对于湿陷变形作用尤其突出;强夯施工前,应对场地洒水充足,使土体含水率达到最优含水率;强夯加固中,填方区最佳锤击数为10击,挖方区最佳锤击数为8击,坚持动态化设计信息化施工;强夯后,风积粉细砂的承载力是强夯前的两倍,在湿陷试验中风积粉细砂变形增量随时间变化较少;强夯法改善风积粉细砂湿陷性效果显著,其中,洒水是控制湿陷性的主要因素,强夯是次要因素。研究结果有助于为强夯法处理风积粉细砂地基的设计、施工提供参考,为同类型地基处理提供借鉴。     

粗粒土压实特性及颗粒破碎分形特征试验研究

对多个级配不同含水率的粗粒土进行击实试验,研究粗粒土的压实特性和颗粒破碎分形特征。结果表明,粗粒土最大干密度随级配中粗粒含量的增大而增大,当粗粒含量P5=70%时,最大干密度出现最大值;当P5＞70%时,最大干密度又随粗粒含量的增大而减小,粗粒土击实破碎后的粒径分布具有良好的分形特性,破碎分形维数为2.279 0～2.892 2,均大于击实前粗粒土粒度分形维数;相同级配条件下,粗粒土破碎分形维数随含水率的增大而增大,且粗粒含量P5＞50%时,增幅显著;粗粒土破碎分形维数D与破碎率Bg存在良好的线性关系,且击实前后粗粒土粒度分形维数差值能客观表征颗粒破碎的程度;粗粒含量和含水率是影响颗粒破碎率的两个重要因素,但相对于含水率而言,粗粒含量对破碎率的影响更加显著。     

石油污染土的击实特性

为了解石油污染对土的压实特性的影响,利用室内击实试验,以原油、柴油和水为介质,得到了单一液体介质和油水混合介质时土的击实曲线。结果表明:石油代替水作为壤粘土孔隙流体,其击实曲线无明显峰值,干密度随含油率增加略有增大但远小于无污染土的最大干密度。油水混合作为孔隙流体,随含油率的增加,原油污染土壤的击实曲线由钟型、双峰型转向无明显峰值曲线,出现类似高液限粘土压实特性;柴油污染土的击实曲线由尖锐型转变为无峰值型;最优含水率均减小,最大干密度随含油率变化规律与油品性质有关。提出了"油膜润滑"的新观点,可较好地解释石油污染壤粘土击实曲线的变化规律。     

击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律

为研究击实试验类型对EPS颗粒轻量土击实特性的影响规律,阐明轻量土压缩密实的本质,对3种不同EPS颗粒掺量的轻量土开展标准轻型、标准重型、小型轻型、小型重型4类击实试验,并测量EPS颗粒体积压缩率。结果表明:3种配比轻量土在4类击实试验下,轻量土的干密度随含水率的增加均先增大后减小,曲线形态类似抛物线,所得最优含水率依次接近31%、35%、39%。同配比轻量土,以标准轻型击实试验的最大干密度为标准,其他3类击实试验最大干密度的绝对增长量为-0.014～0.072 g/cm~3,相对增长量为-2.647%～13.611%,4类击实试验所获得的最大干密度基本相同。受击实筒尺寸效应的影响,相同击实功时,小型击实试验的最大干密度大于标准击实试验,但差值较小。相同击实类型时,增加击实功对轻量土最大干密度提高不明显。在击实作用下,EPS颗粒具有明显的塑性压缩,压缩率随含水率和EPS颗粒掺量的增大而减小,其变化范围为0.955%～31.174%。EPS颗粒的塑性压缩和试样孔隙比的减小是轻量土压缩密实的本质,利用小型击实试验代替标准击实试验确定轻量土最优含水率和最大干密度的方法是可行的,可为轻量土工程设计和施工提供参考。     

废旧轮胎胶粉-黏土混合土的击实性能

废旧轮胎橡胶颗粒用于填埋场衬垫材料改性,有望提高衬垫系统的有效性。击实性能是衬垫设计和施工的基础,但目前缺乏针对性研究,击实机理不够明确。开展废旧轮胎胶粉-黏土混合土的击实试验研究,探讨橡胶颗粒粒径、掺入比等因素对混合土击实性能的影响规律和压实机制。研究表明,当橡胶掺入比从0增大到25%时,胶粉-高岭土的最优含水率增大,胶粉-红黏土的最优含水率减小,变化在2.4%范围内; 混合土的最大干密度从1.65gcm-3减小至约1.40gcm-3; 试验选用的橡胶颗粒粒径对最优含水率和最大干密度差异不显著。在击实过程中橡胶颗粒回弹和橡胶颗粒比表面积变化两种效应下,最优含水率随橡胶掺入比的增加表现出减小(大颗粒时)、不变和增加(小颗粒时)的变化规律,并与基质土的性质密切相关。给出了初步设计时改性黏土含水率和干密度的控制方法,能够基本满足规范中对压实黏土的含水率和压实度的要求,且其渗透系数小于1.010-7cms-1。     

粉煤灰改性膨胀土水稳定性试验研究

针对典型中膨胀土及其粉煤灰改性土,进行了击实特性试验,并且在最优含水率、不同压实度状态下,进行了饱水后干密度、压实度变化特征试验,以及不同吸水时间、不同干湿循环次数下的无侧限抗压强度、压缩模量变化规律试验,以此探讨中膨胀土、粉煤灰改性膨胀土的水稳定性特征。试验结果表明：粉煤灰改性土可击实含水率范围较之未改性土宽,这给粉煤灰改性土路堤的施工带来了很大的方便。饱水之后,改性土的干密度和压实度比素土变化小,饱水能力不大,强度变化较小。改性土经过不同吸水时间和干湿循环次数之后,其强度最初发生急剧衰减,但最终趋于稳定。其衰减程度较之未改性土来说,有较大改善,水稳定性良好。     

强夯法处理机场玄武岩风化残积土道基试验研究

结合海口美兰国际机场二期扩建飞行区地基处理工程,总结飞行区广泛分布的玄武岩风化残积土岩土工程特点,选取大面积地基处理前有代表性的区域作为地基处理试验段,探讨了强夯法的设计及试验方案。通过夯坑夯沉量观测、地面平均沉降观测、静力触探试验、标准贯入试验、道基反应模量试验、固体体积率试验、干密度试验、室内土工试验及工后沉降观测等手段,分析了强夯法的加固效果,提出了分区处理、回填块碎石垫层参数、有效加固深度、停夯标准及工后沉降观测等建议,为后续大面积地基处理设计及施工提供科学依据。     

单点击实法击实试验研究

在国内现行的各类土工试验规程中,5点击实法是最基本的土工击实试验方法,具有用土量大、费时、费力,而且试验数据处理麻烦等缺陷。为了克服这些缺陷,采用静压脱湿试验法,对人工配制含水率,而且含水率高于该土的塑限含水率的不同土样进行脱湿。试验结果表明：各土样脱湿后的含水率具有稳定在标准击实功下该土最优含水率以下某一稳定水平的特点。由此提出：可将需要击实的土样先脱湿,得出土样脱湿后的含水率,再乘以有关系数求得土的最优含水率,直接对最优含水率下的土体进行标准击实功单点击实,从而快速准确地获得该土的最优含水率和最大干密度。通过对比试验验证,单点击实法不但简单、快速,而且具有足够的可靠性。     

贵州六盘水炭质泥岩工程特性研究

六盘水的炭质泥岩跟普通泥岩相比具有特殊的工程特性,通过对该地区炭质泥岩物理力学特性的详细研究探讨,室内进行落锥法测定液限和塑限、击实试验、抗剪强度及压缩试验.研究试验结果表明：①炭质泥岩的可塑性强,遇水易软化崩解,强度变低;②炭质泥岩的压实性能受含水率的影响明显,干密度在含水率12.5％～15％时变化很大;③炭质泥岩的粘聚力在含水率小于11％时,随着含水率的增加而迅速减小,在11％～15％时变化小;④炭质泥岩的压缩沉降量在加荷载后较短时间内发生,在加压后能够很快压缩密实,达到较稳定的状态.     

侧向约束防渗路基新结构防渗效果试验研究

在湿陷黄土地区修建客运专线如何满足修建过程中以及工后沉降的要求,同时提高路基结构的抗渗性能,是该地区客运专线路基工程的关键技术。提出侧向约束防渗的路基结构新形式,研究了湿陷性黄土地基侧向约束防渗路基结构的防渗效果。采用灰土挤密桩和水泥土挤密桩作为侧向约束防渗结构,通过室内模型试验,针对不同桩体填料及桩间距,测试地基中不同位置及深度处地基土含水率的变化,对比分析后得出,与天然地基相比,设置挤密桩显著提高了地基的侧向防渗能力,且随着桩间距的减小,地基土含水率增长速率逐渐减小,即渗流速度减缓,防渗效果越好。对比试验中两种挤密桩复合地基,水泥土挤密桩侧向防渗效果优于灰土挤密桩,研究成果可供同类工程参考。     

坝体心墙与垫层混凝土结合处黏土碾压和防渗现场试验

对糯扎渡水电站心墙与垫层混凝土结合部位的高塑性黏土进行现场碾压与防渗试验,采用沉降量、灌水法、环刀法等多种方法对黏土质量进行检测对比,探讨高塑性黏土的压实机制以及颗粒级配、铺土厚度、碾压遍数等不同施工工艺参数及不同参数的组合对压实与防渗效果的影响,提出结合施工工艺参数,黏土现场压实质量控制应以沉降差或沉降率为主、渗透性可以采用压实度来进行控制,该方法可有效地保证填筑质量,加快施工进度,并可对有压实机防渗要求的类似工程的质量控制、检测和评价提供参考,具有重要的实用价值。     

迁移条件下磷污染红土的宏微观特性研究

以云南红土为研究对象,以六偏磷酸钠为污染源,通过磷污染红土的土柱迁移试验,探讨了土柱不同位置深度磷污染红土的宏微观特性。试验结果表明:随着土柱位置深度的增加,磷污染红土的相对质量、黏粒含量减小,液限、塑限和塑性指数中上部存在最小值;新生成不稳定的-钠铁矿,红土中磷的含量在中上部出现最大值,土柱表层氧化亚铁的含量最大;其微结构图像由上部致密的鳞片状单元向中部松散的凝块状进而向下部紧密的蜂凝状单元变化,对应孔隙比在中上部存在最大值;浸泡液的铁铝离子浓度随迁移时间延长而增大,渗流液中存在痕量的铁铝离子。磷与红土的作用机理可以从磷土间所存在的水解、吸附络合、还原氧化、成盐等作用过程来解释。其综合作用的结果改变了磷污染红土的宏微观特性。     

科尔沁沙漠区风积沙动力压实特性研究

沙漠区修筑公路,优质路基填料匮乏。依据就近原则,选用沙漠区储量丰富的风积沙作为路基填料,分析其矿物成分、化学成分、酸碱度、含盐量与级配特征。进一步探究不同试验方法（击实试验、振动台法、表面振动压实仪法）与试验控制条件下,风积沙干密度受因素控制的变化规律与压实特征。风积沙击实曲线与振动压实曲线均呈现“振实-振松-再振实”造成的“多峰”特征, 振动法所得干密度一般优于对应含水率条件下击实试验所得干密度。振动台法在风积沙含水率接近饱和时振动的效果最好,风积沙的干密度最大,表面振动压实仪法3层填料的振动压实效果明显好于1层填料方式,进而可用于施工指导。     

云南红土铁离子迁移的试验研究

通过人工制备含铁红土样,分别考虑击实功、含水率和温度的影响,采用浸泡方法,测试分析了不同浸泡时间水溶液中铁离子的浓度变化。试验结果表明,水溶液中铁离子的浓度大小反映了红土中铁离子的迁移过程,击实功的影响最小,温度的影响最显著,含水率的影响居中。不同影响因素下,水溶液中铁离子的总浓度随浸泡时间的延长、击实功的减小、含水率的提高和温度的升高呈线性增大;其浓度变化随击实功的减小、含水率的提高和温度的升高呈线性减小。其结果可以为深入研究水环境条件下红土中铁离子的迁移特性和迁移机理以及红土地区地质灾害的发生发展机制提供科学依据。     

压实过程对红黏土的孔隙分布影响研究

为研究压实作用对红黏土孔隙分布的影响,采用液氮冻干法对经过压力板仪脱至残余含水率后的压实试样进行干燥,继而利用孔隙仪测试其孔隙分布特征。结果表明,不同干密度试样的孔隙分布特征在孔径d >10 μm范围内差异性比较明显,干密度越大分布在该范围内的孔隙越少,但所有试样的大部分孔隙主要分布在孔径d <0.1 μm的范围内,并且分布密度十分相似。换言之,常规压实作用只能改变土体某一较大孔径范围内的孔隙,而对小孔径的孔隙改变不大,这也对于说明红黏土路基填料的压实,常规的压实作用对提高土体的压实度幅度有一定范围。