贺洁[1]2001年在《膨胀土分类方法探讨以及抗剪强度的试验研究》文中进行了进一步梳理膨胀土是有别于黄土、红土、软土、冻土以及普通粘土的一类特殊粘性土，膨胀土主要是由强亲水性粘土矿物成分—蒙脱石和伊利石组成的，具有膨胀结构，以及多裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土。膨胀岩问题是当今工程地质学和岩石力学领域中最复杂的世界性研究课题之一，在各类工程建筑的勘察、设计中，最先遇到和最迫切需要解决的问题就是对膨胀土的判别问题，本文从模糊数学、灰色系统和神经网络叁个方面，编制不同的程序，对大连新港地区的红粘土进行分类，并将这叁种方法进行了比较，力求找到一种更为合理的简单实用的膨胀土分类方法。 多年来，土力学一直把粘性土的强度看成一个复杂的重要课题，加以研究。实践证明，膨胀土的强度较之普通粘性土要更为复杂的多。本文对南京梅山膨胀土和大连新港红粘土进行了固结慢剪和快剪试验研究，来证明其强度特性与一般粘性土的不同，以及各种不同因素对强度的影响，以便为膨胀土工程建设提供合理的依据。
贾永生[2]2007年在《膨胀土路堑边坡稳定性分析研究》文中进行了进一步梳理膨胀土是一种特殊的粘性土。我国是膨胀土分布最广泛的国家之一，随着我国高等级公路的大量兴建，开展膨胀土地区公路路堑边坡问题的研究具有重要的现实意义。本文通过理论分析和室内外试验，对膨胀土的性质、判别分类方法和路堑边坡稳定性问题进行了分析研究。通过对赣大高速公路膨胀土的试验研究，分析了膨胀土的成分、结构和物理性质特点及膨胀土的胀缩特性，研究结果表明干湿循环后的膨胀土强度具有强衰减性。从工程实际应用角度对膨胀土的判别和分类方法进行了分析和研究，提出了赣大高速公路膨胀土的综合判别方法。根据膨胀土路堑边坡滑坡的特点，分析了膨胀土滑坡的原因和机理。膨胀土具有亲水性强，强度衰减快，残余强度低等特点，是边坡失稳的内在因素。而外因则是边坡平衡条件的破坏，引起土体结构松弛和应力状态改变。基于边坡稳定性分析的Sarma法，推算出了针对膨胀土路堑边坡稳定性分析的计算公式。对膨胀土路堑边坡进行了开挖过程中的稳定性模拟分析，表明随着开挖的深入或浸水深度的增大，膨胀土路堑边坡的安全系数不断降低。对膨胀土路堑边坡提出了动态分析、综合治理的防护措施。
颜光辉[3]2013年在《成都地区膨胀土力学特性试验研究》文中提出随着成都膨胀土地区建筑物的大规模修建,建筑物越来越高,地下室越来越深,膨胀土地区开挖的基坑深度越来越大,基坑边坡开裂和垮塌事故仍连续发生,成都地区膨胀土边坡稳定在成都膨胀土地区工程安全和经济效益等因素中占主导地位。本研究课题结合龙潭寺科创中心项目和望江锦园项目的基坑工程施工情况,通过对成都膨胀土的物理力学性质和工程特性进行试验研究。其主要内容有：(1)介绍了成都地区膨胀土的分布特征、成因类型、物质组成与结构特征。选取成都地区龙潭寺科创中心项目典型的膨胀土进行相关物理力学性质和工程特性的室内试验,其中,主要把该地区膨胀土中的黄色粘土与裂隙中的灰白色粘土分别进行试验,确定其稳定性最不利的相关参数指标。(2)采用大剪仪法和一次水平剪切法对成都地区龙潭寺科创中心项目和望江景园项目的典型膨胀土进行现场直剪试验。通过对成都地区天然状态、饱和状态、不同深度的膨胀土以及相同位置的强风化泥岩进行现场大剪和推剪试验,获取了该地区膨胀土土体和强风化泥岩的抗剪强度指标,同时对试样的剪切面进行了相应的描述,确定该地区膨胀土破坏方式和特征。(3)通过总结室内外试验抗剪强度指标的相关试验数据并进行对比分析,分析研究出室内试验、室外试验以及室内外试验在不同状态、不同取样方式下所测出的不同抗剪强度指标之间的关系,同时也分析影响该地区膨胀土强度的主要因素,确定了其抗剪强度指标建议值。
周谈[4]2015年在《玄武岩纤维和二灰改良膨胀土的试验研究》文中指出近年来随着我国基础设施工作大面积快速地推进,对岩土工程领域的技术要求越来越高,膨胀土的改良技术就是重点之一。目前使用石灰、粉煤灰改良膨胀土是最常用的方法之一,而使用纤维加筋改良膨胀土也越来越受到人们的重视。本文以取自南阳某公路的膨胀土为研究对象,首先介绍了膨胀土的基本工程性质和工程危害,总结了现行的膨胀土判别和分类方法;其次在室内对膨胀土进行了含水率试验、界限含水率试验、颗粒分析试验、自由膨胀率试验、击实试验等基本指标试验,得到了膨胀土的基本指标参数。然后进一步通过室内试验得到了膨胀土的最优二灰比,在最佳二灰比的基础上掺入0%、0.1%、0.3%和0.5%含量的玄武岩纤维,以不同的养护龄期为变量,通过无荷膨胀率试验、有荷膨胀率(50kPa)试验、膨胀力试验、无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,分析膨胀土的胀缩变化规律和抗压强度、延性、灵敏度、动态灵敏度以及抗剪强度的变化规律。结果表明,在最优二灰比条件下:(1)玄武岩纤维和养护龄期都能抑制膨胀土的膨胀指数,0.3%的玄武岩掺入量和28天的养护龄期对抑制膨胀土膨胀的效果最好;(2)玄武岩纤维和养护龄期都能抑制膨胀土的收缩,0.3%的玄武岩掺入量和28天的养护龄期对抑制膨胀土收缩的效果最好;(3)掺入一定量的玄武岩纤维,膨胀土的抗压强度和延性均有提高,在掺入量0.3%时膨胀土强度最大、延性最优,经过一段时间的养护可提高膨胀土的抗压强度,14天时无侧限抗压强度最大;(4)灵敏度随着玄武岩纤维掺入量的增加呈先缓慢降低后逐渐升高的变化趋势,掺入量为0.3%时灵敏度达到最小值。随着养护时间的增长,灵敏度呈先减小后增大的变化趋势,养护14天时灵敏度最小;(5)动态灵敏度随着玄武岩纤维掺入量的增加,整体呈现出先增加后降低的趋势,且都有一个峰值点。随着膨胀土的养护时间的增长,动态灵敏度整体上先降低后逐渐趋于平稳,后期的养护对动态灵敏度的影响不大;(6)玄武岩纤维可明显提高二灰膨胀土的抗剪强度,最佳掺入量却在0.3%左右。随着养护时间的增加,抗剪强度整体上近似呈线性提升,抗剪强度最大时的养护时间是28天。
张晓丽[5]2016年在《膨胀土残余强度试验研究》文中提出膨胀土是一种易吸水膨胀软化、失水收缩开裂的高塑性黏土,其抗剪强度是研究路堑、路堤、渠道和土坝等边坡稳定性重要参数。由于其胀缩性、裂隙性和超固结性,使得其力学性质较一般黏土复杂,给工程带来了极大的危害。膨胀土边坡变形破坏的演化即为边坡土体的抗剪强度由峰值向残余强度逐步衰减的过程。因此,在进行膨胀土边坡稳定分析时,应结合工程实际,考虑土体强度指标的选取问题。本文以南水北调河北磁县段的膨胀土为研究对象,利用应变式直剪仪、直剪/残余剪切仪、常规叁轴试验和“预切面”叁轴试验以及数值模拟软件等对其强度特性以及衰减规律进行了系列研究。主要研究内容和成果如下:(1)采用电动应变控制式直接剪切仪研究该区域不同黏粒含量的膨胀土在不同法向应力和不同状态下抗剪强度特性。研究发现:饱和后膨胀土试样的抗剪强度明显降低,固结后强度提高,且饱和作用对黏粒含量较大的中膨胀土强度的削弱作用较为显着,固结作用对黏粒含量较小的弱膨胀土强度的“治愈”作用更加明显。随土中黏粒含量的增大,其黏聚力逐渐减小;内摩擦角先减小后增大,临界值在32%左右。(2)采用直剪/残余剪切试验系统,在缓慢剪切速率下研究膨胀土的残余强度特性。结果表明:膨胀土试样峰值强度后的抗剪强度降低幅度随黏粒含量的增加而明显增大;残余强度τ_r随黏粒含量增加逐渐减小,两者成指数关系;残余强度φ_r值与黏粒含量成对数关系,c_r值则比较离散;黏粒含量主要通过控制残余强度的φ_r值大小来影响土体的抗剪强度。当竖向荷载较大时,膨胀土峰值强度和残余强度均有一定的提高,但对于黏粒含量较大的膨胀土效果不是很明显。(3)为研究复杂应力条件下膨胀土残余强度特征,提出膨胀土常规叁轴试验和“预切面”叁轴试验,与直剪/残余剪切试验的结果进行对比分析,发现采用预切面倾角为(45°+φ/2)的叁轴试样测得的残余强度与反复直剪试验结果最为接近。“预切面”叁轴试验能更好的模拟土样的受力状态,是合理可行的。最后通过整合叁轴试验结果建立完整的膨胀土应变软化曲线,为揭示土体强度特征提供一定的理论价值和实际应用参考价值。(4)在考虑膨胀土边坡的大气影响层条件下,研究边坡稳定性计算过程中材料强度参数的选取对边坡稳定性计算结果的影响程度。发现随大气影响层土体抗剪强度指标下降,膨胀土边坡的安全系数也随之下降,边坡逐渐趋于不稳定状态;随风化层影响深度的增大,膨胀土边坡的安全系数逐渐降低。膨胀土边坡一般在坡面大气影响深度范围内。
颜斌[6]2010年在《洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究》文中研究说明本文以前人对洛川黄土剖面土层的研究资料为基础,从宏、细、微观研究方法入手,通过土工常规实验、高压固结试验、叁轴剪切试验、激光粒度分析、电镜扫描和CT扫描试验,对洛川剖面黄土的粒度组成、物理性质指标、微结构类型、结构性参数、压缩(湿陷)性、结构强度和抗剪强度进行了系统研究。从沉积环境和应力历史定性分析了黄土物理性质和微结构的关系及其在剖面上的差异性,以结构性参数和结构强度定量研究为基础,重点分析了结构性参数与黄土压缩性(湿陷性)以及结构强度与抗剪强度的相互关系,并基于土的微结构模型和广义有效应力原理,揭示了黄土结构压缩破坏和剪切破坏的力学机理,为结构性黄土压缩沉降变形的计算和抗剪强度参数的选取及稳定性分析提供了新的研究思路,对解决黄土工程问题具有重要的理论和实际意义,也促进了土结构性理论的发展和应用。取得的主要研究成果如下：(1)对洛川剖面黄土的粒度组成、孔隙特征、微结构和主要物理指标的试验研究表明,各层黄土的粒度组成以粗粉粒为主(含量大于50%),整体剖面上粒度比较均匀,不存在明显的粒度分异现象,而黄土微结构在剖面上的差异性主要受沉降环境和应力历史的影响。Q4、Q3新黄土以支架大孔微胶结和支架大孔半胶结为主的结构特征反映了干冷的气候环境和低应力下较短的沉积历史的共同作用；Q2老黄土以镶嵌微孔微胶结和镶嵌微孔半胶结为主的结构特征反映了高应力下的较长沉积历史是其主要影响因素,而干冷气候环境影响较小；Q2古土壤以絮凝状胶结和凝块状胶结为主的结构特征反映了湿热的气候环境和高应力下的较长沉积历史的共同作用。黄土物理性质指标和微结构类型在剖面上的变化具有很好的对应性,反映出黄土的结构对其工程性质具有控制作用。(2)通过高压固结试验,定量分析了各层黄土的应变综合结构势参数与含水量的关系,表明洛川剖面黄土从上到下(从新到老)其水敏性逐渐减弱。提出了基于应力的结构可稳性系数、结构可变性系数和应力综合结构势的定义和求取方法,重新定义了超固结比概念,并运用这些新概念、新方法对洛川剖面黄土的结构稳定性和固结状态进行了定量评价,结果表明Q4、Q3新黄土的结构稳定性差,处于欠压密状态,而Q2老黄土的结构稳定性相对较好,处于正常固结或轻超固结状态。上述研究结果与黄土的微结构特征和工程实际是一致的。(3)基于应变综合结构势的概念,推导出结构性参数与湿陷系数、水敏性系数与压缩系数的关系式,并定量分析了洛川剖面黄土的结构性参数与水敏性参数的变化规律。根据黄土叁相物质的相互作用原理,提出了黄土微结构的概念模型,建立了非饱和黄土的广义有效应力模型,基于这些模型解释了黄土欠压密性和结构压缩破坏的力学机理,并探讨了结构性黄土固结沉降变形的计算方法。(4)运用土的抗剪强度理论,推导出结构强度的计算公式,建立了结构强度与抗剪强度的关系式,并通过原状黄土与重塑黄土的叁轴剪切试验,定量分析了黄土结构强度和抗剪强度在剖面上的变化规律及其与含水量的关系,建立了原状黄土和重塑黄土的抗剪强度参数(粘聚力、内摩擦角)与含水量的拟合关系,探讨了以重塑土抗剪强度参数近似求取原状黄土强度参数的方法,为解决原状黄土叁轴试验数据离散、强度参数变异性较大的问题提供了新的途径。同时基于叁轴剪切的p-q应力路径,分析了黄土结构剪切破坏的力学机理。(5)通过黄土叁轴剪切CT扫描试验,对初始、固结以及剪切过程中的CT数、损伤变量以及黄土细观结构损伤演化进行了全过程分析,运用损伤力学原理,建立了具有尺度效应的黄土结构损伤变量演化方程,并基于CT图像处理对叁轴剪切过程中黄土细观结构损伤和硬化屈服的物理机制进行了量化分析。
陈伟[7]2007年在《原状膨胀土非饱和强度特征与动力性能试验研究》文中研究表明本文以荆门原状弱膨胀土为研究对象,通过室内试验,较为系统地研究了原状弱膨胀土在静、动荷载作用下的强度与变形特性,主要研究成果如下:首先,根据轴平移技术,采用压力板仪测量土水特征曲线,土样与陶土板接触的紧密程度是试验的关键;由于原状土样的差异性以及反复称量样品重量造成的影响,平行试验的结果往往会有差异,尤其是当吸力较高时会十分显着,需要从多方面加以改进。其次,以土水特征曲线为依据,通过调整含水量来控制试验土样吸力的备样方法可以缩短叁轴试验中吸力平衡所需的时间;原状弱膨胀土的静法向应力摩擦角随含水量的减小而增大,根据双应力变量的抗剪强度理论确定的吸力对强度的贡献与围压有关;由于膨胀土富含亲水性矿物成分,相同饱和度下土体内的吸力往往比一般土高,根据饱和强度参数以及土水特征曲线预测的非饱和抗剪强度易大于实测值;原状膨胀土的表观凝聚力τus与吸力的关系用乘幂函数形式描述是合理可行的。第叁,对于饱和与非饱和土样,分别给出了其动弹模量与动应变、围压的拟合公式,当动应变在10-4量级,非饱和土样的动弹模量与围压的关系与Janbu的最大动弹模量估算公式具有相同函数形式;在文中所述的固结比以及振动频率范围内,原状弱膨胀土的动弹模量随着固结比与频率的增高而增大,振动频率对动弹模量的影响程度与土体的含水量有关,随着含水量的减小,影响程度在减弱;原状弱膨胀土的阻尼比范围大致为:0.03～0.15,并且随着土样含水量的减小,阻尼比有减小的趋势。第四,原状弱膨胀土的动强度随着含水量的减小而增大;动荷作用频率愈高,饱和土样的孔压与变形发展愈不充分;动强度指标中的动凝聚力c d随着荷载作用频率的提高而增大,但动摩擦角却在减小。最后,静、动叁轴试验结果的类比分析结果表明,相同含水量以及围压下的原状膨胀土的动弹模量大于静变形模量,饱和土的动弹模量随着荷载作用次数的增加而明显减小;在循环荷载下,增大加荷速率引起的强度增大和周期扰动引起的强度降低,与土的含水量状态有关,土的动强度与静强度相比是增大还是减小,取决于这两种因素共同作用的结果;吸力对动、静强度的贡献存在差异,尤其是含水量较低时,吸力对动强度的贡献比对静强度的贡献大。
徐丹, 唐朝生, 冷挺, 李运生, 张岩[8]2018年在《干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度影响的试验研究》文中研究表明膨胀土是一种气候敏感性土体,研究在干湿循环过程中膨胀土剪切强度的变化,对了解在自然界周期性蒸发和降雨作用下原位膨胀土体工程性质的变化以及由此导致的地质灾害发生过程具有重要意义。文中以重塑非饱和膨胀土为研究对象,模拟了3次干湿循环过程,对每次干燥路径中的试样进行了直剪试验,重点分析含水率、正压力及干湿循环次数对膨胀土剪切强度的影响,得到如下主要结果:(1)在干燥过程中,随着含水率的减小,试样的刚度、脆性、抗剪强度值(峰值剪切应力)、抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)及抗剪强度损失(峰值强度与残余强度之差)均呈增加趋势;(2)正压力越高,试样的剪切强度和残余强度越大,而破坏后的峰值强度损失越小,破坏韧性增加;(3)在3次干燥过程中,试样的剪切强度及黏聚力呈先增加后减小的趋势,在第二次干燥过程中达到峰值,但内摩擦角受干湿循环的影响无明显规律;(4)试样经历多次干湿循环后,其剪切特性越来越类似于超固结土,脆性显着增加;(5)干燥过程和干湿循环对试样残余剪切强度的影响都不明显,残余剪切强度基本都在100kPa附近变化;(6)非饱和膨胀土在干湿循环及干燥过程中剪切强度的变化除了与吸力有关外,还与其微观结构调整和裂隙发育状态密切相关,需要综合非饱和土力学和土质学理论对试验现象进行分析。
郭浩天[9]2018年在《基于非饱和土叁轴试验的季冻区深基坑冻胀破坏机理研究》文中指出季节性冻土区域分布广泛且该区域土体普遍处于非饱和状态。季冻区非饱和土中的深基坑工程,因土体的特殊性、支护结构的临时性,在设计中未能正确考虑土体的冻胀,从而造成越冬深基坑工程事故频发。因此,文章在非饱和土叁轴试验基础上,采用数值模拟分析方法,对季冻区非饱和土体中深基坑在冻胀作用下的破坏机理进行深入研究,主要成果如下:一、对季冻区土体、非饱和土体、冻胀及冻胀机理的国内外研究现状做了详细的总结,并对国内季冻区深基坑支护结构应用现状做了全面的论述。二、结合现有研究成果,对非饱和土的基本性质、冻胀力产生机理、非饱和土中冻胀力的影响因素、深基坑冻胀破坏类型及原因进行了理论分析。叁、室内试验结果分析表明:在冻结过程中,随着温度的降低,土体的黏聚力逐渐增大且增幅逐渐升高,内摩擦角逐渐减小且减小幅度呈先升后降趋势;一个冻结融化过程后,土体的黏聚力、内摩擦角均减小,强度降低;非饱和土的强度指标随着饱和度(基质吸力)的变化而变化,其中,在一定饱和度(基质吸力)范围内,黏聚力随饱和度的减小逐渐增大且增加幅度降低,内摩擦角随饱和度的减小略有降低并逐渐趋于稳定。四、数值模拟结果分析表明:比较多种本构模型,其中Mohr-Coulomb Model模拟结果最为合理;温度变化(0℃~-15℃~15℃),支护桩水平位移、水平力、锚杆最大轴力、基坑顶面地表沉降隆起位移、基坑内土体隆起位移,随温度的降低增大,随温度的回升减小;土体冻胀受饱和度(基质吸力)影响显着;冻结过程中(15℃~-15℃),强度指标随温度变化(黏聚力逐渐增大,内摩擦角逐渐减小),支护结构水平位移、水平力、锚杆最大轴力、基坑顶面地表沉降隆起位移、基坑内土体隆起位移呈先减小后增大趋势。
秦朝辉[10]2012年在《云桂铁路膨胀土膨胀特性与强度特性现场试验研究》文中研究指明膨胀土由于其遇水膨胀、软化和失水收缩、开裂等特性,一直是工程应用中的难点。我国是膨胀土分布最为广泛的国家之一,在铁路、公路、水利、建筑等土木工程建设中,经常会遇到膨胀土的问题。目前关于膨胀土的室内研究已经取得了很多成果,但是对原状膨胀土的强度、变形及力学特性的现场试验研究较少。本文以铁道部科技研究开发计划课题“云桂铁路膨胀土岩溶地段关键技术研究”(编号：2010G016-B)为依托,对云桂铁路沿线膨胀土的分布进行了现场调研,对土体的强度、变形和力学特性等进行了一系列现场试验研究,主要工作和结论如下：1)对云桂铁路沿线工程地质条件和膨胀土分布进行了现场调研,选定了具有代表性的中-强膨胀土试验段和弱-中膨胀土试验段。2)进行了中-强膨胀土和弱-中膨胀土竖向膨胀力原位试验,得到了两种土体的竖向极限膨胀力大小,研究了竖向膨胀力与时间、土体含水量、卸荷膨胀量的关系。3)进行了中-强膨胀土大面积浸水试验,得到了中-强膨胀土在长期大面积浸水条件的最终膨胀量,研究了膨胀量随时间变化的发展规律；试验还研究了在长期大面积浸水情况下土体含水量随深度和时间的变化规律。4)进行了中-强膨胀土原位推剪试验,得到了推力与位移的关系曲线,获得了原状土体在真实受力情况下的抗剪强度,并比较了土体在浸水前后抗剪强度的变化。
参考文献：
[1]. 膨胀土分类方法探讨以及抗剪强度的试验研究[D]. 贺洁. 大连理工大学. 2001
[2]. 膨胀土路堑边坡稳定性分析研究[D]. 贾永生. 中南大学. 2007
[3]. 成都地区膨胀土力学特性试验研究[D]. 颜光辉. 西南交通大学. 2013
[4]. 玄武岩纤维和二灰改良膨胀土的试验研究[D]. 周谈. 湖北工业大学. 2015
[5]. 膨胀土残余强度试验研究[D]. 张晓丽. 华北水利水电大学. 2016
[6]. 洛川剖面黄土的结构性及其力学特征研究[D]. 颜斌. 长安大学. 2010
[7]. 原状膨胀土非饱和强度特征与动力性能试验研究[D]. 陈伟. 中国科学院研究生院（武汉岩土力学研究所）. 2007
[8]. 干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度影响的试验研究[J]. 徐丹, 唐朝生, 冷挺, 李运生, 张岩. 地学前缘. 2018
[9]. 基于非饱和土叁轴试验的季冻区深基坑冻胀破坏机理研究[D]. 郭浩天. 吉林建筑大学. 2018
[10]. 云桂铁路膨胀土膨胀特性与强度特性现场试验研究[D]. 秦朝辉. 中南大学. 2012
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