阿勒泰地区膨胀土工程特性的初步探讨

近几年一些建筑工程中，遇到不少膨胀土问题。由于膨胀土的吸水膨胀和失水收缩的特征，造成土工建筑物的严重破坏，如富蕴县黄泥滩灌区，福海县黄化沟灌区，阿克达拉灌区均遇到此类现象。膨胀土的工程危害性已引起我区工程界的普遍重视。需针对研究、处理。     

膨胀土二维膨胀力特性研究

目前对于膨胀土膨胀力特性的研究比较普遍,而关于一维、二维、三维应力状态下的分析区分不明,特别是平面应变状态下二维膨胀特性。在诸如条形基础、路堑边坡等实际工程中,土体大多处于平面应变状态,可以归结为平面应变问题。本文利用自制的二维膨胀仪,对平面状态下的二维膨胀力进行一系列研究,得到了二维膨胀力与时间之间的变化规律,探究了初始干密度对膨胀力的影响以及竖向膨胀力与侧向膨胀力的关系,明晰了胀限的变化规律。试验结果表明：二维膨胀力的特性主要是受干密度的大小影响,竖、侧向的膨胀力变化趋势相同;当含水率一定时,膨胀力随干密度的增大而增大,两者呈现为正相关。     

膨胀土配制工程泥浆试验研究

【目的】分析利用云南蒙自膨胀土配制工程泥浆节约施工成本的可行性。【方法】在室内首先探讨并确定膨胀土泥浆的配制工艺,然后进行不同配比条件下的膨胀土泥浆试验,测试其比重、黏度、胶体率、含砂率、pH值、失水量、泥皮厚度等7项主要指标,最后对不同配比条件下的泥浆性能进行评价。【结果】膨胀土工程泥浆的配制工艺为:最优搅拌时间10min,静置15min以后泥浆性能趋于稳定。增加纯碱(Na2CO3)掺量对提高泥浆黏度的效果比增加膨胀土掺量更有利,在增加膨胀土掺量提高比重的同时需要考虑泥皮厚度指标。【结论】采用蒙自膨胀土配制工程泥浆是可行的。     

膨胀土的湿化特性试验研究

利用改进的湿化试验装置对取样子陕南西部的几种膨胀土进行了湿化试验，研究表明，试前含水量和裂隙发育状况对膨胀土在静水中的崩解有重要影响，膨胀土的湿化过程可分为吸不增重阶段，崩解缓慢加速阶段，崩解剧烈发生阶段和崩解减慢一终止阶段，膨胀土经过重塑后其湿化性主要受试前含水量和干密度控制。     

陕西膨胀土引起的工程病害及防治措施

陕西省境内汉江流域、嘉陵江流域等地广泛分布着膨胀土,由于其吸水膨胀、失水收缩的特征,导致了严重的工程病害,如导致滑坡灾害,引起公路路基、基础、构筑物、房屋的破坏等。在调研的基础上,对陕西膨胀土引起的工程病害进行了总结分析,提出了采用防水、排水、保湿,支挡,护坡,换土垫层,掺石灰、粉煤灰改良土质等防治措施。     

陕西膨胀土引起的工程病害及防治措施

陕西省境内汉江流域、嘉陵江流域等地广泛分布着膨胀土,由于其吸水膨胀、失水收缩的特征,导致了严重的工程病害,如导致滑坡灾害,引起公路路基、基础、构筑物、房屋的破坏等。在调研的基础上,对陕西膨胀土引起的工程病害进行了总结分析,提出了采用防水、排水、保湿,支挡,护坡,换土垫层,掺石灰、粉煤灰改良土质等防治措施。     

膨胀土强度特性的试验研究

【目的】研究膨胀潜势、含水率对膨胀土抗剪强度的影响,为膨胀土强度理论研究及其工程应用提供参考。【方法】采用固结不排水试验方法,通过TFB-1型非饱和土应力应变控制式三轴仪,分别测定取自陕西汉中、安康的2种膨胀土样及2种土样1∶1(质量比)混合土(简称汉中土、安康土、混合土)3种不同膨胀潜势的膨胀土在不同含水率下的抗剪强度指标,应用Microsoft Excel软件,绘制3种膨胀土的抗剪强度指标与含水率、自由膨胀率的关系曲线,探讨膨胀土抗剪强度与含水率、膨胀潜势的关系及变化趋势。【结果】3种膨胀土的含水率与非饱和膨胀土的抗剪强度指标呈负相关关系,当含水率由12%增大到24%时,汉中土、混合土、安康土3种膨胀土的黏聚力分别降低56.83,53.74和61.61kPa,三者的内摩擦角分别降低7.87°,9.12°和9.58°;3种膨胀土的膨胀潜势与非饱和膨胀土的抗剪强度指标呈正相关关系,汉中土、混合土、安康土的膨胀潜势依次减弱,当三者分别处于同一含水率(12%,15%,18%,21%和24%)时,汉中土、混合土、安康土的抗剪强度指标依次减小。【结论】非饱和膨胀土的抗剪强度与含水率、膨胀潜势密切相关。     

中小型工程中膨胀土的判别指标探讨

对现有膨胀土分类方法进行了评述,分析了膨胀土的判别和分类中的5种重要指标,即液限、塑性指数、小于0.002mm胶粒含量、自由膨胀率和胀缩总率,对如何准确简便地对膨胀土进行鉴别和分类提出了相关建议。     

变性土的膨胀收缩特点及影响因素

研究了中国西南地区变性土的胀缩特性、形态学证据及主要影响因素．结果表明，变性土的线性膨胀系数（ＣＯＬＥ）一般高于０．０９，胀缩度大于４０％，塑性指数高于其它土壤．强烈的胀缩作用反映在土体中存在大量裂隙，裂纹和粘粒集结体。变性土矿物组成以蒙脱石为主，一般高于３５％．其微结构体表现为“曲片状、密集、胶结”形式的面—面叠聚体，因此表现出极高的膨胀潜势．     

管道工程中膨胀土特性和灾害防治

针对管道工程可能产生的膨胀土地质灾害问题,探讨了膨胀土的工程特性与地质灾害的关系,膨胀土性质与边坡灾害的关系,以及膨胀土的干燥活化效应与管沟开挖的关系,分析了膨胀土斜坡与边坡地质灾害和膨胀土管沟开挖施工中地质灾害产生的原因,并提出了相应的防治措施和注意事项.     

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。     

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。     

在MATLAB环境下实现膨胀土CT图像的三维重建

首先介绍国内外膨胀土三维重建的研究状况,然后通过CT-三轴试验和基于分割的Marching Cubes算法,对膨胀土CT扫描图像进行了三维重建.主要方法是通过对试验扫描得到的CT图像进行格式转换、图像增强、边缘提取等初步处理,生成三维体数据,然后应用Matlab等工具软件的三维重建程序进行建模,最终得到膨胀土的三维模型图.还通过观察重建后的实体图,对膨胀土受压变形状态进行了定性分析,得出了三轴压缩条件下的膨胀土闭合程度与应力状态有关的结论.     

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。     

不同冻融循环次数对膨胀土三轴剪切强度的影响

冻融循环损伤作用是影响膨胀土边坡的安全建设与运营的重要影响因素。为了研究冻融循环引起膨胀土力学特性的衰减规律,本文对南水北调中线的渠道边坡膨胀土试样进行0～8次的冻融循环处理,然后对土样开展围压为100、200、和300 k Pa的三轴固结排水剪切试验,并对土体强度指标的冻融劣化效应进行了定量评价。结果表明:不同冻融循环次数下膨胀土的三轴剪切强度与围压保持线性正相关的关系;同一循环次数下,三轴剪切强度在0～6次冻融循环次数增加有明显下降趋势,6～8次冻融后几乎保持稳定;根据摩尔库伦准则计算了土体的强度指标—内聚力c和有效内摩擦角φ,对数函数可以对强度指标和循环次数的关系进行有效拟合;根据试验结果提出一个考虑冻融循环次数的强度表达式,由此预测了膨胀土在多次冻融循环后的强度指标。     

不同破损位置对膨胀土力学特性影响的三轴试验研究

以南水北调中线工程陶岔引水渠坡的膨胀土为研究对象,利用X-Ray CT断层扫描技术机配套使用的CT-多功能土工三轴仪,对不同损伤位置的3组重塑膨胀土样进行控制吸力为50kPa和净围压为100kPa的CT-三轴压缩试验.通过CT扫描设备获得试验过程中土样内部结构的实时演化情况.试验结果表明:不同损伤位置的圆柱孔对土体的强度特性和变形特性有分阶段、不同程度的影响,轴向应变小于11%时,相同损伤面积不同损伤位置的试样的偏应力-轴向应变关系曲线形式基本重合;但当轴向应变大于11%以后,6mm中孔试样表现出与其他两个试样不同的明显的应变软化特征.而体应变-轴向应变关系曲线只在应变小于6%范围内表现出基本相似的变化规律,后阶段6mm中孔试样体变速率加剧.同时在剪切过程中,损伤位置也影响土体内部结构的演变规律,损伤位置越靠近中间的试样其ME值和SD值都将越大.     

在MATLAB环境下实现膨胀土CT图像的三维重建

首先介绍国内外膨胀土三维重建的研究状况,然后通过CT-三轴试验和基于分割的Marching Cubes算法,对膨胀土CT扫描图像进行了三维重建.主要方法是通过对试验扫描得到的CT图像进行格式转换、图像增强、边缘提取等初步处理,生成三维体数据,然后应用Matlab等工具软件的三维重建程序进行建模,最终得到膨胀土的三维模型图.还通过观察重建后的实体图,对膨胀土受压变形状态进行了定性分析,得出了三轴压缩条件下的膨胀土闭合程度与应力状态有关的结论.     

膨胀干燥工序对烤烟梗丝特性的影响

按照行业标准或国家标准方法对梗丝各特性进行分析,研究了膨胀干燥工序对烤烟梗丝的填充值、pH值、常规化学成分以及其制品的烟气指标等特性的影响。结果表明：梗丝的填充值均增加,pH值保持不变;常规化学成分中,总氮变化最明显,总糖、还原糖、总植物碱和氯变化不明显;在保持梗丝制品烟支恒重的条件下,各烟气指标均下降,其中总粒相物、焦油、烟气烟碱下降幅度较大,大于15%,而CO含量下降幅度小于10%。     

萤火虫优化算法耦合人工神经网络的膨胀土胀缩量预测

为了提高膨胀土胀缩量预测的精度,本文耦合萤火虫算法优化和BP神经网络对膨胀土胀缩量进行多因子预测。选用蒙脱石含量、液限、塑性指数、含水量、干密度、粘粒含量、上覆压力等7个膨胀变形量指标作为BP神经网络输入参数;利用萤火虫算法全局寻优的特点优化BP神经网络的初始权值与阈值;建立评价指标体系,对比分析本文模型与传统BP神经网络模型。结果表明,萤火虫算法优化的BP神经网络模型对膨胀土胀缩量的预测精度高于传统神经网络,该模型可以应用于膨胀土胀缩量预测领域。