石灰改良膨脹土基本物理性質(zhì)試驗(yàn)研究
土的顆粒組成是土性的基本參數(shù)，是土分類的基本指標(biāo)，下面是小編搜集整理的一篇探究石灰改良膨脹土基本物理性質(zhì)試驗(yàn)的論文范文，供大家閱讀參考。
【摘 要】為了探討石灰改良膨脹土的可行性和處治效果，并為工程實(shí)施提供技術(shù)參數(shù)，進(jìn)行了大量的室內(nèi)改良試驗(yàn)：針對(duì)膨脹土的不良工程特性設(shè)計(jì)了改良土的物理性質(zhì)試驗(yàn)，并獲得了一些有意義的試驗(yàn)成果。
【關(guān)鍵詞】石灰改良;膨脹土路堤;物理性質(zhì);試驗(yàn)
1 前言
隨著改革開(kāi)放的深入，國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展對(duì)公路運(yùn)輸能力的需求越來(lái)越大，我國(guó)開(kāi)始了大規(guī)模的高等級(jí)公路建設(shè)，其中不少路段穿越了典型膨脹土地區(qū)，膨脹土對(duì)公路建設(shè)的危害逐漸變得越來(lái)越嚴(yán)重。膨脹土路基穩(wěn)定與變形問(wèn)題成為膨脹土地區(qū)公路修建的主要技術(shù)難題之一。因此，本文通過(guò)對(duì)石灰改良膨脹土基本物理性質(zhì)試驗(yàn)結(jié)果的分析，望為現(xiàn)場(chǎng)施工提供技術(shù)參數(shù)。
2 自由膨脹率試驗(yàn)
自由膨脹率是反映粘土膨脹性的指標(biāo)之一，它與土的粘性礦物成分、膠粒含量、化學(xué)成分和水溶液性質(zhì)有著密切的關(guān)系。自由膨脹率的概念沒(méi)有包含膨脹土的結(jié)構(gòu)，也不存在附加荷載與側(cè)限等條件，因而從工程角度講，它是一個(gè)沒(méi)有實(shí)際工程意義的指標(biāo)。但是，自由膨脹率在一定程度上能反應(yīng)粘土礦物成分、粒度成分、化學(xué)成分和交換陽(yáng)離子等基本特性，且試驗(yàn)操作方便，簡(jiǎn)單易行。所以，仍可以用自由膨脹率指標(biāo)粗略衡量土的膨脹潛勢(shì)。
試驗(yàn)分加分散劑和不加分散劑兩種情況，各種改良土的自由膨脹率試驗(yàn)結(jié)果如表1和圖1:
從表1可以發(fā)現(xiàn)，素土的自由膨脹率為56%屬弱膨脹性土(《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》采用加分散劑的試驗(yàn)結(jié)果)，摻灰3%后自由膨脹率降為17%已屬非膨脹土。隨著石灰摻量的增多，不同改良土的自由膨脹率相繼減少并趨穩(wěn)定。
3 土粒比重試驗(yàn)
土粒比重是土粒在溫度100～105℃，烘至恒重時(shí)的重量與同體積4℃時(shí)蒸餾水重量的比值，它是土的基本物理性質(zhì)指標(biāo)之一，是計(jì)算孔隙比和評(píng)價(jià)土類的主要指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表2。
從表2中可得，膨脹土經(jīng)改良后，土粒比重稍有增加，但增加不大，而且也并不隨摻灰率的增大而增大。
4 顆粒分析試驗(yàn)
土的顆粒組成是土性的基本參數(shù)，是土分類的.基本指標(biāo)，同時(shí)是反映土的路用性質(zhì)的一個(gè)重要指標(biāo)。根據(jù)土質(zhì)學(xué)的研究成果，粗粒土的性質(zhì)主要決定于土顆粒的粒徑分布和特征，而細(xì)粒土的性質(zhì)主要取決于土粒和水的相互作用的狀態(tài)，土中細(xì)粒含量越多，土與水的作用越強(qiáng)烈。因此，進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)不僅可以確定不同摻灰率改良土的顆粒組成特點(diǎn)，而且，通過(guò)對(duì)改良土進(jìn)行顆粒分析試驗(yàn)，結(jié)合液塑限試驗(yàn)結(jié)果可為不同改良土命名。同時(shí)，粘粒含量(<0.002mm)也是對(duì)膨脹上脹縮等級(jí)判別的一個(gè)指標(biāo)。試驗(yàn)結(jié)果如表3，各種改良土的累計(jì)曲線見(jiàn)圖2。
從表3可知，改良土的粒度成分隨著摻灰率的增大呈現(xiàn)有規(guī)律的變化，隨著摻灰率的增大，粘粒和粉粒含量逐漸減少，砂粒的含量增多。當(dāng)砂粒含量超過(guò)25%，粗顆粒將起到骨架作用，改善土的物理力學(xué)性質(zhì)。
按照公路路基設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)膨脹土脹縮等級(jí)的劃分，如果僅以<0.002mm的顆粒含量來(lái)分類，素土為強(qiáng)膨脹土，只要在膨脹土中摻加3%的石灰，即可顯著降低改良土的脹縮等級(jí)成為非膨脹土。
5 界限含水量試驗(yàn)
膨脹土的界限含水量是粘土顆粒與水相互作用的一種屬性，膨脹土主要由親水性粘土礦物組成，含有較多的細(xì)小粘土顆粒成分，故具有比表面積大，擴(kuò)散雙電層較厚的特點(diǎn)，因而與一般細(xì)粒土相比，膨脹土中粘土顆粒表面的水膜較厚，所保持的薄膜水總量也特別多，因此，膨脹土一般具有高液限、高塑性指數(shù)的特點(diǎn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4和圖3所示。
l)由圖3可以看出，隨著摻灰率的提高，液限有較大幅度的降低，由素土的65.5%降低為5%改良土的48%，隨后液限變化幅度不大;而塑限隨著摻灰率的變化影響不大，基本上保持穩(wěn)定;塑性指數(shù)隨著摻灰率的增大一直呈下降趨勢(shì)，由素土的32%降到9%石灰土的14.7%，降幅為54%，而且摻灰率增大到5%以后的塑性指數(shù)的下降幅度顯著減少，可以看出，塑性指數(shù)的降低明顯是由液限降低引起的;縮限隨著摻灰率的增加一直是增大的，由素土的18.1%增大到5%石灰土的34.6%，增幅為91%，隨后增幅減少:縮限試驗(yàn)得到的體縮率和收縮指數(shù)的變化規(guī)律與液限相類似。所以，可以得知，界限含水量各指標(biāo)隨摻灰率的變化在摻灰率為5%后就較少了。
2)液限和塑性指數(shù)是細(xì)粒土分類的重要指標(biāo)，按照文獻(xiàn)[1]中土的工程分類原則，結(jié)合顆粒分析試驗(yàn)結(jié)果給改良土命名，素土是屬于特殊土中的膨脹土，摻灰率為3%的改良土則為高液限粘土，隨著摻灰率繼續(xù)增加到5%、7%、9%，改良土依次變?yōu)榈鸵合薹弁�、高液限粉土、粉土質(zhì)砂。
3)利用李生林教授改進(jìn)的液塑限圖法進(jìn)行改良土的脹縮等級(jí)的判別(圖
2.1)�；野咨蛎浲翆儆谥信蛎浲�，摻灰率3%的改良土變?yōu)槿跖蛎浲痢?/p>
當(dāng)摻灰率達(dá)到了5%后，改良土變?yōu)榉桥蛎浲�，這證明摻石灰可以明顯的改善膨脹土的脹縮性。
6 結(jié)語(yǔ)
綜上所述，可以得出以下結(jié)論：自由膨脹率隨著摻灰量的增加而降低;摻灰對(duì)土粒比重沒(méi)有明顯影響;摻灰量越大，改良土的粘粒和粉粒含量越少，砂粒含量越多;隨著摻灰量的增加，液限稍有減少，塑性指數(shù)降幅最大，塑限基本不變，縮限會(huì)明顯增加。5%石灰改良土的各項(xiàng)物理性質(zhì)較膨脹土有了明顯改善，達(dá)到了土質(zhì)改良的目的。
參考文獻(xiàn)
[1] 中華人民共和國(guó)交通部行業(yè)標(biāo)準(zhǔn).公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTG E40-2007).北京:人民交通出版社，2007
[2] 李生林，中國(guó)膨脹土工程地質(zhì)研究.南京:江蘇科學(xué)技術(shù)出版社，1992
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