侧限条件下膨胀土增湿变形计算模式研究

【目的】研究膨胀土在增湿过程中的膨胀变形规律,提出膨胀土在侧限条件下的增湿变形计算模式。【方法】以采自安康的膨胀土为试样,在压缩仪上对不同初始干密度的试样分别进行无荷载分级浸水试验、无荷载分级浸水变形稳定后的压缩试验、有荷载分级浸水及一次性浸水变形试验,测定膨胀土在浸水过程中的变形情况,分析总结其变形规律,提出其增湿变形计算模式,并对提出的计算模式进行验证。【结果】无荷载作用下的分级浸水试验中,各试样的膨胀率均随着含水率的增加而增大;浸水变形稳定后对其进行压缩试验,各试样膨胀率随着垂直压力的增大而减小。试样在有荷载分级浸水试验中,在较大压力下,膨胀率随着含水率的增大先稍有增加,后又减小而表现为压缩变形;在压力较小时,试样的膨胀率基本上是随着含水率的增加而增大;在含水率增加到饱和状态时,膨胀变形趋于稳定。有荷载一次性浸水变形试验中,试样所受压力越小,膨胀率越大;初始干密度越大,膨胀率也越大。提出了如下增湿变形计算模式:无荷载作用下不同初始干密度膨胀土在分级浸水过程中,膨胀率随含水率增加的变化符合双曲线规律;浸水变形稳定后进行压缩试验,试样膨胀率与压力的关系呈双曲线规律。有荷载作用下膨胀土分级浸水试验中,试样含水率的累积增加量与膨胀率的变化规律基本符合二次曲线关系;试样在压缩稳定后一次性浸水变形试验中,最大膨胀率与初始干密度呈线性变化规律。【结论】提出了侧限条件下膨胀土增湿变形的计算模式,将计算模式用于宁夏某渠道地基变形分析,结果基本符合实际情况。用该模式对试验结果进行回判分析,计算数值与试验数据吻合较好。     

考虑体应变及干湿循环的黑龙江膨胀土土水特征研究

【目的】探讨初始干密度、干湿循环作用及膨胀土体应变对黑龙江引嫩工程渠基膨胀土土水特征的影响,为松嫩平原地区膨胀土土体的渗流研究及其非饱和本构模型的建立提供参考。【方法】以黑龙江膨胀土为研究对象,采用高速恒温冷冻离心机,对4种不同初始干密度（1.45,1.53,1.58和1.63 g/cm³）重塑试样及同一初始干密度下1,3,5次干湿循环试样进行恒温冷冻离心试验,同时平行进行4种不同初始干密度下的收缩试验,并对膨胀土进行体应变修正;基于Gardner模型,建立可以考虑体应变及干湿循环影响的土水特征拟合公式。【结果】体应变修正后的土样体积含水率较修正前提高1.4%~2.8%,且基质吸力越高提高的幅度越大;初始干密度为1.45,1.53,1.58和1.63 g/cm³的4种试样的进气值分别为12.42,38.46,52.21和87.19 kPa,说明初始干密度越大进气值越大,且初始干密度越大试样的土水特征曲线越平缓,持水性越好;随循环次数增加,试样的持水性变差,但会在循环3次后趋于稳定;所建立的土水特征拟合公式能够同时描述基质吸力随初始孔隙比（或干湿循环次数）、体积含水率2个因素的变化规律。【结论】初始干密度及干湿循环作用对黑龙江膨胀土的土水特征曲线有显著影响,同时膨胀土自身性质引起的体应变对土水特征曲线影响较大,在分析膨胀土土水特征时要充分考虑以上因素的影响。     

邯郸膨胀土物理性质及化学改良试验研究

通过含水率试验,土粒比质量试验,液、塑限联合测定试验,自由膨胀率试验,对邯郸膨胀土进行基本物理性质测定:邯郸膨胀土自由膨胀率高达130%,属于强性膨胀土;塑性指数为34.54,含有大量的亲水性矿物。基于双电子层理论,利用阳离子交换作用,使用不同浓度的石灰(CaO)、氯化钾(KCl)溶液对膨胀土进行浸泡改良处理。自由膨胀率试验结果表明改良效果明显:10%KCl溶液可将自由膨胀率降低至32%,5%石灰溶液可将自由膨胀率降低至34%,都低于40%。上述提出的化学改良方法的有效性得到了试验的验证,可以为今后工程建设中膨胀土的改良提供参考。     

BCS土壤固化剂固化土的耐久性研究

【目的】确定BCS土壤固化剂的最佳掺量,分析BCS土壤固化剂对土壤的加固机理,探讨增强固化土耐久性的方法。【方法】选用陕西杨凌的黄土,按黄土质量加入12%的水泥及不同掺量的BCS核心材料,并按0.6%的BCS核心材料掺量,在黄土中加入不同质量比的水泥基BCS固化剂,通过抗压试验分析确定最佳的BCS核心材料掺量和最佳的BCS固化剂掺量。采用无侧限抗压试验、渗透试验、水稳性试验、干湿循环试验、冻融循环试验等研究固化土的耐久性,采用扫描电子显微镜(SEM)观测BCS固化土的微观结构和水化产物,分析BCS固化剂的作用机理。【结果】BCS土壤固化剂核心材料的最佳掺量为水泥质量的0.6%;固化剂水化产物中主要有纤维状和网状的水化硅酸钙凝胶(C-S-H)、六方棱柱型的三硫型水化硫铝酸钙晶体(Aft)以及片状或叠片状的氢氧化钙晶体(CH);固化土的渗透系数较水泥土略低,最低可达3.8×10-8 cm/s;固化土的水稳系数随着固化剂掺量的增加而降低,随着龄期的延长而升高;干湿循环后固化土的强度有所下降,强度损失率最高可达19.8%,但其强度随着固化剂掺量的增加而增大;采用硅酸钠、氢氧化钠或饱和石灰水进行养护,可有效提高固化土的抗冻融循环次数。【结论】与水泥土相比,BCS固化土的工程性能有所提高,采用饱和石灰水养护可显著增强固化土的抗冻性能。     

石灰改良膨胀土试验研究

本文以内蒙古呼集线的膨胀土为研究对象,用掺入石灰的方法来改良膨胀土的工程性质,并重点研究石灰对膨胀土强度及水稳定性的影响,通过实验得出本文所用的膨胀土的掺灰量为10%时,其无侧限抗压强度和水稳定性为最优。     

强化地板吸水厚度膨胀率测定的影响因素分析

以强化地板为研究对象,在保持其他条件不变的情况下,通过改变试件的浸渍温度、浸泡时间、试件尺寸以及试件温湿度的处理条件等因素,分别测试了强化地板的吸水厚度膨胀率,通过对比分析研究它们对测试值的影响。结果表明：随着浸渍温度的升高,强化地板的吸水膨胀率也随之变大;随着浸泡时间的延长,强化地板的吸水膨胀率呈现逐渐升高的趋势,并逐渐趋于缓和;试件尺寸大小对强化地板吸水厚度膨胀率影响较大,随着试件尺寸的增加,强化地板的吸水膨胀率显著减小;不同平衡处理条件下强化地板吸水厚度膨胀率差异较大,高温高湿平衡处理吸水厚度膨胀率降低,低温低湿平衡处理使吸水厚度膨胀率增加。     

冻融作用对草甸土物理力学性质的影响

以与棕壤土穿插分布的草甸土为研究对象,采用室内冻融循环试验得出不同冻融循环次数与土壤含水率条件下草甸土容重、孔隙度、渗透性以及抗剪强度等物理力学性质的变化规律。结果表明:随冻融循环次数的增加,土壤容重、粘聚力先减小后增大,之后趋于稳定,内摩擦角略有增大;而孔隙度、渗透系数则先增大后减小,之后趋于稳定,当循环次数在1～5次之间,孔隙度、渗透系数增大较明显,但增大幅度减小;在相同冻融循环周期条件下,随含水率的增大,土壤容重、土壤孔隙度、土壤渗透系数、土壤粘聚力和内摩擦角均呈现出减小的特征。     

提高膨胀土自由膨胀率试验精度的研究

【目的】分析膨胀土自由膨胀率试验的误差来源,为提高自由膨胀率试验的精确度提供依据。【方法】取陕西安康、陕西洋县和河北邯郸3种膨胀土,将安康素膨胀土筛分为3个粒组(粒径≤0.1 mm、0.1 mm粒径≤0.25mm和0.25mm粒径≤0.5mm),分别测试3个粒组膨胀土的自由膨胀率;将占烘干安康膨胀土质量0.5%,1.0%,2.5%和5.0%的硅酸钠和0.1%,0.5%,1.0%和2.5%的阳离子型聚丙烯酰胺溶于纯水加入安康膨胀土中制成16种改性土样,研究粒度组成对改性土样自由膨胀率的影响;测试不同环境温度(10,15和25℃)下安康、洋县和邯郸膨胀土的自由膨胀率,并测试烘干土样是否在干燥器中冷却至室温对量土杯中土样质量的影响。【结果】粒径≤0.1mm的安康膨胀土自由膨胀率为20%,0.25mm粒径≤0.5mm安康膨胀土的自由膨胀率为53%,结果相差33%。改性安康土样中,当硅酸钠质量为干素土的1.0%、阳离子型聚丙烯酰胺质量为干素土0.1%时,未控制粒组改性土样Ⅰ的自由膨胀率为23%,控制粒组改性土样Ⅱ(0.1mm粒径≤0.25mm和0.25mm粒径≤0.5mm的土样等质量混合而成)的自由膨胀率为40%。低温环境会造成自由膨胀率严重偏低,当温度从25℃降至10℃时,自由膨胀率降低约43%;干燥土样是否在干燥器中冷却至室温对量土杯中的土样质量影响较小。【结论】为提高自由膨胀率试验精确度,建议将土样过筛后制作试样,其中粒径≤0.1mm的占0~20%,0.1mm粒径≤0.25mm的占土样20%~50%,0.25mm粒径≤0.5mm的占土样20%~50%,并最好将膨胀土样在干燥器中冷却至室温(25℃)且在室温条件下进行试验。     

煤矸石改良膨胀土承载比特性研究

膨胀土路基工程中常发生膨胀、沉降等问题严重影响工程质量。同时,随着煤的大量生产,其副产品煤矸石也越来越多,不仅占用了大量土地,还对环境造成污染。在膨胀土中加入煤矸石,研究煤矸石改良膨胀土的承载比特性。研究表明:随着膨胀土中煤矸石掺量的增加,膨胀土的CBR值呈先增大后减少的关系,在最佳含水率时膨胀土中煤矸石的掺量分别为30%,35%,40%,45%,50%的五组试验中,发现膨胀土中煤矸石含量为35%时对膨胀土的承载比特性改良效果最佳。     

冻融循环作用下膨胀土的力学与孔隙分布特点

膨胀土是南水北调中线工程建设中涉及到的重要土层,为获取其物理、力学性质及结构特征,对南阳膨胀土进行了系统的室内土工测试,并评价了膨胀土受冻融循环的影响程度。结果表明:膨胀土内部含大量石英颗粒,黏土矿物具有典型的层状结构,主要为亲水性的蒙脱石、高岭土、伊利石等;颗粒粒径分布特殊,粗粒和黏土粒的含量均比较多,渗透系数较小;压缩系数为0.30～0.35 MPa-1,属于中等压缩土;冻融循环削弱了土体的结构强度,导致无侧限抗压强度的衰减,且衰减率随干循环次数增加逐渐趋于稳定;随冻融循环次数的增加,膨胀土内部的小孔隙比例逐渐下降,大孔隙的比例逐渐增大,且冻融循环过程中整体孔隙体积也不断增加。在冻融循环过程中,表征孔隙率大小的NMR谱面积与峰值强度呈负相关的线性关系。     

冻融循环处理对重竹地板性能的影响

该文以室外型重竹地板为研究对象,在保持其他条件不变的情况下,通过改变试件的冻融温度范围-20~23℃,-20~52℃,20~80℃和冻融循环的次数研究冻融循环对重竹地板性能的影响。结果表明:冻融循环会使重竹地板的重量降低,并且随着循环次数的推移,重量的变化率会逐渐趋于平缓;冻融循环对重竹地板的尺寸稳定性(线性膨胀)产生一定的影响;冻融循环会使得重竹地板24h吸水尺寸膨胀率增加;冻融循环会使得重竹地板出现裂隙现象,导致其静曲强度和弹性模量降低,弯曲性能变差。冻融循环加速了重竹地板的老化速度,使得其综合性能降低。     

水温对杉木压缩木吸水厚度膨胀率的影响

测定和分析了杉木压缩木在不同水温、不同时段的径向和弦向吸水厚度膨胀率 结果表明,不同条件下,径向和弦向吸水厚度膨胀率随时间变化的速度和幅度不同,达到径向和弦向最大吸水厚度膨胀率的时间也不同 该研究结果为杉木压缩木的生产和利用提供了科学的理论依据     

干旱地区风化石灰岩路基填料路用性能试验研究

石灰岩作为填筑路基材料由于其所处自然环境造成风化程度不同,所以在强度和变形上变异性大,缺少系统研究。论文以内蒙古乌海市甘德尔山旅游公路为研究对象,选取5个不同位置代表性土样进行室内击实、承载比、膨胀量及浸水破碎等路用性能试验测试。结果表明,每层填土达到2 670 kJ/m~3左右的击实功时不同粒径土样的最大干密度差异不大,粗粒组的土样最大干密度相对较大;最佳含水量随粗粒料含量增加而减小较多;风化石灰岩路基的承载能力当逐步增加击实次数时,CBR值伴随增大,土样膨胀量会有一定程度的减少;泡水击实破碎后各个土样的级配非常相近。     

粉煤灰改良Q3黄土填料变形特性试验研究

为研究粉煤灰改良Q3黄土填料变形特性的效果,进行了不同粉煤灰掺量和养护龄期条件下改良Q3黄土填料的室内压缩与湿陷变形试验。试验结果表明:适量添加粉煤灰能够很好的改良Q3黄土填料的变形特性;粉煤灰改良Q3黄土填料的压缩系数随着粉煤灰掺量和养护龄期的增加而逐渐减小;粉煤灰掺量小于15%时,湿陷系数随着粉煤灰掺量的增加而减小;粉煤灰掺量大于15%时,湿陷系数随着粉煤灰掺量的增加而增加;15%粉煤灰掺量改良Q3黄土填料的湿陷系数随着养护龄期的延长而逐渐减小。试验条件下,粉煤灰改良Q3黄土填料的最优掺量为15%。     

膨润土与黏性土复合改善沙土保水性的研究

[目的]为了改善干旱少雨、水资源短缺地区土壤持水和保水能力。[方法]以土壤干密度、膨润土掺叠和黏性土掺量为因素,设计正交试验研究膨润土与黏性土复合对沙土持水性和保水性的作用。[结果]沙土持水率随干密度的增大而减小,随膨润土和黏性土掺量的增加而增大,最优组合为干密度1.30 g/cm3、膨润土掺量6%、黏性土掺量20%,各因素对持水率影响的主次顺序为干密度、黏性土掺量和膨润土掺量;总体上看,沙土保水性随干密度和膨润土掺量的增大而增大,随黏性土掺量的增加先增大后减小,黏性土最优掺量为15.0%,就保水性而言,最优组合为干密度1.50 g/cm3、膨润土掺量6%、黏性土掺量15%,各因素对保水性影响的主次顺序前期为膨润土掺量、干密度和黏性土掺量,后期为膨润土掺量、黏性土掺量和干密度;综合考虑持水率和保水性,最优组合为干密度1.40 g/cm3、膨润土掺量6.0%、黏性土掺量15.0%。[结论]膨润土和黏性土能显著提高沙土的持水性和保水性。     

干湿循环作用下大瑶山砂岩静态力学特性试验研究

针对砂岩干湿循环作用下的静态力学特性,以广西大瑶山砂岩为试验材料,进行了干湿循环、单轴压缩、声波以及压汞试验,研究了干湿循环作用对含水率、波速、静态力学及孔隙微观特性。研究表明:随干湿循环次数增加,砂岩吸水率呈一节指数增加,而波速呈指数衰减;随着干湿循环次数增加,砂岩峰值强度和弹性模量的衰减幅度呈增加趋势,平均峰值强度和平均弹性模量均呈指数衰减,且波速与平均峰值强度变化趋势呈正相关;干湿循环次数越小,进汞曲线就越先达到平缓,其进汞压力拐点就越小。随着干湿循环次数增加,单位质量孔隙体积呈线性增加。基于波速定义的砂岩损伤可较好预测岩石损伤规律。     

微波膨胀功率对烟梗质量的影响

为研究微波膨胀功率对烟梗质量的影响,采用单因素试验方法,直观分析不同微波功率处理前后烟梗外观质量的变化,并测定烟梗膨胀率、常规化学成分的变化情况;利用扫描电子显微镜(scanning electron microscope,简称SEM)观察不同微波功率处理后膨胀烟梗的切面结构,同时考察不同存放时间对膨胀烟梗膨胀率的影响。结果表明,随着微波功率的增加,烟梗膨胀率呈线性提高,当微波功率为33 k W时,烟梗膨胀率可达到116%;当微波功率为35 k W时,烟梗膨胀率达到122%,膨胀率虽有所增加,但增加幅度不大,从直观上看这时大部分烟梗颜色呈现棕黑色,甚至出现焦糊化现象;膨胀烟梗总糖和还原糖含量随微波功率的增加逐渐降低,下降幅度约10%,烟碱、总氮含量变化不明显;与原梗相比,经微波处理的烟梗组织结构疏松,间隙孔洞增多增大,髓腔部分出现断裂破损,且随微波功率增加,烟梗微观结构形变程度增强;微波功率、存放时间对烟梗膨胀率的影响均达到极显著水平,在外界环境条件基本不变的情况下,膨胀烟梗存放7~10 d膨胀率趋于稳定。综合来看,当微波功率为30~33 k W时,膨胀烟梗综合质量较好。     

膨胀土地基增湿变形的离心模型试验研究

【目的】根据渠道地基的运行特点,对浸水条件下的膨胀土渠道地基进行离心模拟试验。【方法】将模型离心加速度增加到60g,然后浸水并保持水头8.5 cm,再用各种传感器测量浸水过程中模型的表面位移、内部土压力和吸力。【结果】在上覆水压力作用下,膨胀土先发生压缩,然后由于水分浸入发生轻微膨胀,并导致侧压力系数逐渐增大。试验后对模型含水量和干密度的测定表明,模型内形成了含水量梯度,干密度随深度逐渐增加而增大。【结论】模型变形和内部土压力变化是模型内部含水量变化的结果,同时也受上覆压力影响;基质吸力主要与含水量有关,受重力加速度变化的影响较小。     

不同温度热处理对浸渍胶膜纸饰面刨花板理化性能的影响

该文分析了不同的温度处理对浸渍胶膜纸饰面刨花板理化性能的影响,结果表明,内结合强度随温度增加而减小,吸水厚度膨胀率随温度增加而增大,不同温度处理对板材的密度影响不大,甲醛的释放量在60℃以后大大增加。     

天宝岩天然长苞铁杉林枯落物蓄积量与水文特性研究

对天宝岩天然长苞铁杉林枯落物的蓄积量与水文特性进行研究,结果表明:天然长苞铁杉林枯落物蓄积量并不大,仅为21.38t/hm2;枯落物持水过程中增加幅度随着时间延长而减小,前1h内,枯落物吸水量增加幅度较大,但随时间延长吸水量增加幅度呈减小趋势,到12h后基本达到动态平衡,二者之间的关系模型为:Y=0.457ln(t)+0.895(r=0.6153**)。枯落物吸水速率也是随着时间延长而减小,在前15min内,枯落物吸水速率下降速度呈直线趋势,在1h后,随着时间延长,枯落物吸水速率逐渐变小,到24h时,趋近于零,二者之间的关系模型为:V=29.957t-2.0443(r=0.935**)。