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膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

李进前 王起才 张戎令 张唐瑜 王天双 梁柯鑫

李进前, 王起才, 张戎令, 张唐瑜, 王天双, 梁柯鑫. 膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (3): 86-94. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.012
引用本文: 李进前, 王起才, 张戎令, 张唐瑜, 王天双, 梁柯鑫. 膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究[J]. 水利水运工程学报, 2018, (3): 86-94. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.012
LI Jinqian, WANG Qicai, ZHANG Rongling, ZHANG Tangyu, WANG Tianshuang, LIANG Kexin. Experimental study on swelling law of expansive soil during humidification[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (3): 86-94. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.012
Citation: LI Jinqian, WANG Qicai, ZHANG Rongling, ZHANG Tangyu, WANG Tianshuang, LIANG Kexin. Experimental study on swelling law of expansive soil during humidification[J]. Hydro-Science and Engineering, 2018, (3): 86-94. doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.012

膨胀土增湿过程中膨胀规律的试验研究

doi: 10.16198/j.cnki.1009-640X.2018.03.012
基金项目: 

教育部长江学者和创新团队滚动支持发展计划资助项目 IRT_15R29

中国铁路总公司科技研究计划资助项目 Z2015-G001

青年人才托举工程资助项目 2015QNRC001

详细信息
    作者简介:

    李进前(1994—), 男, 甘肃天水人, 硕士研究生, 主要从事岩石力学试验研究方面的工作。E-mail:1697450471@qq.com

    通讯作者:

    王起才(E-mail:2536507233@qq.com)

  • 中图分类号: TU443

Experimental study on swelling law of expansive soil during humidification

  • 摘要: 为了研究膨胀土增湿过程中膨胀规律, 取某高速铁路地基膨胀泥岩土样, 研究其无荷膨胀率随含水率增大过程中的变化规律。试验结果表明:膨胀土无荷膨胀率随含水率变化过程分为3个阶段, 分别为快速膨胀阶段、缓慢膨胀阶段和趋于稳定阶段, 得到3个变化节点含水率。然后使用蒙脱石含量、阳离子交换量、自由膨胀率、液限这4个指标作为模型因子, 利用主成分分析法得到能够表征膨胀土膨胀能力强弱的膨胀特性Z值。分析3个变化节点含水率与膨胀特性Z值的关系, 得到3个含水率与Z值的函数关系式。在实际工程中, 可以测定土样的当前含水率和4个指标值, 由4个指标值得到膨胀特性Z值, 由变化节点含水率与Z值的函数关系计算得到3个变化节点含水率, 然后判断土体当前含水率与3个变化节点含水率的关系, 就能判断土体在当前含水率下膨胀能力的强弱, 这可对实际工程提供一定参考。
  • 图  1  无荷膨胀率随含水率变化曲线

    Figure  1.  Changing curve of non-loading expansion rate with moisture content

    图  2  碎石图

    Figure  2.  Macadam chart

    图  3  因子空间载荷

    Figure  3.  Factor space loading chart

    图  4  重塑泥岩膨胀力与Z值关系

    Figure  4.  Relation chart of expansive force and Z value of remodeled mud rock

    图  5  ω1, ω2, ω3Z值关系

    Figure  5.  Relationship between ω1, ω2, ω3and Z value

    表  1  泥岩指标试验结果

    Table  1.   Experimental results of mud rock indexes

    里程 蒙脱石含量/% 自由膨胀率/% 阳离子交换量/(mmol·kg-1) 液限/% 铁路工程特殊岩土勘察规范判定结果
    K845+567 0.50 47.0 178.35 39.50
    K870+045 1.20 35.0 178.64 41.70
    K1236+059 0.60 17.5 108.16 33.82
    K1236+215 2.80 57.0 221.47 40.87
    K1345+200 2.00 21.5 178.71 34.38
    K1345+350 0.28 22.5 170.18 31.46
    K1345+850南 0.24 37.0 136.27 35.62
    K1346+050 2.20 19.5 127.66 35.31
    K1346+600南 2.31 74.5 280.98 45.67
    K1346+848 2.51 89.5 230.00 47.44
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    表  2  方差解释

    Table  2.   Variance explanation

    成分 特征值 贡献率/% 累计贡献率/%
    1 3.042 76.056 76.056
    2 0.559 13.981 90.037
    3 0.277 6.930 96.967
    4 0.121 3.033 100.000
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    表  3  成分得分系数

    Table  3.   Ingredient scoring coefficient chart

    指标 成分
    1 2
    蒙脱石含量M -0.383 1.173
    自由膨胀率Fs 0.411 -0.136
    阳离子交换量SCEC 0.395 -0.086
    液限Wl 0.456 -0.185
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    表  4  膨胀土膨胀特性值和变化节点含水率

    Table  4.   Expansion characteristic value of expansive soil and moisture content of expansive soil change nodes

    里程 膨胀特性Z ω1/% ω2/% ω3/%
    K1345+850南 27.22 7.37 17.93 29.25
    K1346+600南 48.61 13.29 29.95 51.12
    K1345+350 12.32 6.05 16.80 24.44
    K1346+050 20.23 7.86 18.52 26.90
    K1345+200 20.70 8.17 18.49 29.25
    K1346+848 41.14 10.38 23.38 45.24
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-09-06
  • 刊出日期:  2018-06-01

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