基于响应曲面法优化二灰滨海盐渍土的配合比设计

为了确定固化盐渍土的最优改良方案,应用响应曲面法优化了石灰与粉煤灰复合改良盐渍土的室内试验方案。通过室内试验,测试了改良后盐渍土的无侧限抗压强度值,应用Design-Expert8.0软件分别选取含盐量X_1、石灰掺量X_2、粉煤灰掺量X_3为试验因素,利用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计,分析了含盐量、石灰和粉煤灰掺量对固化盐渍土无侧限抗压强度的影响,并确定了盐渍土的合理改良方案。结果表明,二灰固化盐渍土最优配比:含盐量X_1为3%,石灰掺量X_2为12%,粉煤灰掺量X_3为24%时,固化土的无侧限抗压强度指标达到最大,该模型预测值为0.784MPa,与实测值仅相差0.014 MPa。响应曲面法可以用于各类固化盐渍土改良方案的比选和研究,对滨海盐渍土的其他固化方法具有一定的参考价值。     

碱激发地聚物固化盐渍土微观结构研究

碱激发地聚物胶凝材料能够有效固化硫酸盐渍土的根本机理在于改善固化土的微观结构。通过对比试验研究水玻璃、石灰粉煤灰和水玻璃石灰粉煤灰固化盐渍土的无侧限抗压强度和微观结构,阐述了水玻璃碱激发粉煤灰地聚物固化盐渍土微观结构效应。试验结果表明:石灰粉煤灰能够改善盐渍土颗粒级配,缩小孔径范围,降低孔隙体积,进而提高抗压强度;水玻璃能够胶结土颗粒成为团聚体,减小孔隙率和孔隙体积,其抗压强度受浓度影响较大;水玻璃石灰粉煤灰的孔隙特征不是最佳,但由于碱激发地聚物生成的水化凝胶物质填充了粒间孔隙,改善了颗粒胶结状况,抗压强度最高;碱激发地聚物固化盐渍土效果受碱激发反应程度的影响,反应程度越高,固化效果越好。     

改良盐渍土强度变形及其微观特性试验研究

盐渍土的盐胀溶陷等不良工程特性对交通基础设施建设及其安全运行有着极其不利影响。现以南疆地区路基氯盐渍土为研究对象,开展了不同龄期改良氯盐渍土2种试验方案的无侧限抗压强度试验及SEM-EDS试验,研究水玻璃、水泥、石灰、粉煤灰及纤维等多种材料联合改良盐渍土的机理及其微观特征。研究结果表明:以28 d抗压强度作为评价标准,方案1中最优组合为水泥8%+石灰12%+纤维0.2%+纤维长度18 mm+含盐量3%,适用于中盐渍土改良;方案2中最优组合为粉煤灰20%+石灰6%+纤维0.2%+纤维长度12 mm+含盐量1%,适用于弱盐渍土改良。2种方案改良盐渍土越过应力峰值后仍能保持较高的抗压强度值,改良盐渍土应力-应变曲线呈应变软化型,试样呈脆性破坏。根据微观结构及EDS分析,改良盐渍土的矿物颗粒相对较大,颗粒完整性较好,胶凝物由絮状水化硅酸钙和针状钙矾石构成,其微观结构较致密,颗粒间接触方式以面-面接触方式为主;相比方案2,方案1内部结构排列致密,内部完整性好,强度性能优越。该研究成果丰富了氯盐渍土改良技术,为盐渍土在路基处理中再循环利用提供了技术参考。     

罗布泊盐渍土含盐量与电导率及稠度指标的关系

选取罗布泊地区两种典型天然细粒盐渍土,进行易溶盐试验和电导率测定。结果表明,该地区盐渍土易溶盐含量与电导率呈线性关系,随着含盐量增加电导率增加。洗盐后,两种盐渍土随着含盐量的减小电导率相应减少;与此同时,液塑限含水率随着含盐量的减小都有增加的趋势。氯盐渍土液塑限含水率随易溶盐含量的减小而增大,当减小到1%时,变化减缓;硫酸盐渍土的液塑限含水率随易溶盐含量的减小呈现出先减小后增大的趋势,含盐量达到0.8%时才有明显增加。含盐量的存在使得盐渍土中的土颗粒吸附水的能力降低,液塑限含水率降低,含盐量减小后,土颗粒吸附水的能力恢复,液塑限含水率增加。更多还原     

冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应

冻融-干湿循环是引起硫酸盐渍土强度劣化的主要原因,而土体微观孔隙结构与强度之间有紧密的联系。通过无侧限抗压强度试验、压汞试验、电镜扫描(SEM)试验,采用全局优化法(UGO)分析数据,ImageJ2X处理SEM图像,探究了冻融-干湿循环下硫酸盐渍土强度劣化的宏微观响应关系。结果表明：(1)冻融-干湿循环作用下,无侧限抗压强度随含盐量呈现先增大后减小的变化趋势,当压实度较低时强度峰值对应的含盐量低;从孔隙分布得出,1～10μm的孔隙占比为强度劣化的阈值,当其占比>50%时强度出现劣化,且劣化现象不可逆。(2)冻融-干湿作用下的无侧限抗压强度值与微观参数的歪度、结构优度间存在相关性,无侧限抗压强度与歪度呈现正相关,与结构优度呈负相关,且结构优度比歪度对强度影响更加显著。(3)影响无侧限抗压强度宏观指标劣化程度的微观参数依次为结构优度、歪度、分选系数、平均孔喉半径。本研究从定量分析的层面探究了硫酸盐渍土的宏微观响应关系,为进一步研究盐渍土工程性质提供参考。     

基于PPR全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度计算模型

为实现全固废材料在胶凝砂砾石坝中的资源利用,选用电石渣、脱硫石膏和矿渣组成一种全固废胶凝砂砾石筑坝材料,对其28 d抗压强度进行试验研究。采用投影寻踪回归(PPR)对试验数据进行分析,建立28d抗压强度PPR计算模型,验证了模型的精度和稳定性,最后采用该模型进行仿真计算,探索各影响因素与抗压强度的关系。研究结果表明:该PPR计算模型具有较高精度和较好的稳定性;各影响因子对抗压强度贡献权重系数按大小排序为矿渣掺量、脱硫石膏掺量、电石渣掺量;仿真计算结果定量描述了各影响因素与全固废胶凝砂砾石筑坝材料抗压强度间的关系,可为全固废胶凝砂砾石筑坝材料的力学性能研究提供参考。     

松嫩平原碳酸盐渍土的工程特性

对东北松嫩平原的碳酸盐渍土进行了勘察和室内试验分析,结果表明碳酸盐渍土在1 m以内土壤含盐量随深度增加呈现先增加后减小的趋势,在深度50~75 cm的土层内含易溶盐最多,其中阳离子以Na+为主,阴离子以HCO-为主;土壤的pH值在9.58~10.08之间,碱性较强;通过人工配盐,测得碳酸盐渍土随着含盐量的增大,土的液塑限都有所提高;通过膨胀试验发现:当碳酸盐含量大于0.5%时,膨胀量显著增大,当含盐量从0.5%逐渐增加到2.0%时,它的膨胀率最大可以达到23%;同时土体的抗剪强度与含盐量也有密切的关系,当土的含盐量增加时,黏聚力有减小的趋势,而内摩擦角先减小后增大。     

干湿循环对固化污泥微观结构及强度的影响

为探索用作填埋场覆盖材料的固化污泥的干湿循环耐久性,开展了干湿循环条件下碱渣矿渣石灰固化污泥强度性质试验。结果表明:随着干湿循环次数的增加,水化反应持续进行,钙矾石、水铝钙石和水化硅酸钙等水化产物增多,试样孔隙体积减小,结构趋于密实；总体来看,固化污泥的无侧限抗压强度随着干湿循环次数的增加呈增大趋势,7次干湿循环后试样的强度为干湿循环前的1.16~1.45倍；从微观结构和无侧限抗压强度来看,碱渣矿渣石灰固化污泥具有良好的干湿耐久性。     

水泥固化淤泥无侧限抗压强度试验研究

为研究初始含水率和水泥掺量对水泥固化淤泥无侧限抗压强度的影响,对龄期为28天,初始含水率为100%、150%和200%,水泥掺量为2%、3%、4%、5%和6%共15组水泥固化淤泥试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,随初始含水率增大,单位体积水化产物减少,难以形成整体强度,水泥固化淤泥无侧限抗压强度降低;随水泥掺量增大,水泥水化物胶结填充淤泥土颗粒作用越明显,水泥固化淤泥无侧限抗压强度增大。     

非饱和氯盐渍土抗剪强度特性试验研究

为研究非饱和氯盐渍土的抗剪强度特性,给工程应用提供理论基础,采用人工配置氯盐渍土,进行了室内三轴剪切试验。在定性分析的基础上,定量分析了非饱和氯盐渍土抗剪强度及其指标与含盐量的相互关系。结果表明：试验条件下存在临界含盐量9%,当含盐量小于9%时,非饱和氯盐渍土的抗剪强度及其指标随着含盐量的增加而减小;当含盐量大于9%时,抗剪强度及其指标随着含盐量的增加而增加。     

木质素固化疏浚土的压缩特性研究

为研究木质素固化疏浚土的压缩性状,对固化疏浚土进行了多组不同配比下的木质素固化土压缩试验。通过室内固结试验以及无侧限抗压试验,研究了木质素固化土以及木质素水泥双掺固化土的压缩性状,探讨了固化材料掺量、龄期等对固化土压缩特性的影响。试验结果表明:木质素固化土的最优掺量为10%,抗压强度可达到8.6 MPa。木质素固化疏浚土与水泥土类似,二者的压缩曲线都有一个明显的结构屈服点。当上部所加荷载未达到结构屈服应力时,固化土的压缩性很小,而当荷载超过结构屈服应力以后固化土的压缩量比未达到结构屈服应力之前增大了3倍。木质素水泥双掺固化土随着二者掺量的增加,抗压强度有显著的提升,25%木质素掺量的固化土水泥掺量从10%增加到30%后土体抗压强度增长了8.9倍,最为明显。研究结果可为实际工程中木质素固化土强度提供数据参考。     

激发剂对风积沙微粉强度的影响

为了更好地将风积沙用作辅助胶凝材料,采用激发剂与风积沙一体化磨粉的方式,对风积沙进行活化试验。试验结果表明:风积沙微粉等质量替代30%水泥时,碱类与醇胺类激发剂对风积沙微粉的活化效果好于硫酸盐类激发剂;通过正交试验确定的复合激发剂能显著提高风积沙微粉胶砂的后期抗压强度,7 d抗压强度比提高了11%,28 d提高了13%;对风积沙微粉28 d的水化产物进行SEM试验,发现掺复合激发剂风积沙微粉胶砂试件生成物中存在丰富的纤维团簇状C-S-H凝胶与细长柱状AFt晶体相互交织,形成空间网状结构,填充在孔隙中,使胶砂试件结构致密。研究成果可为以后风积沙微粉的工程应用提供技术理论依据。     

水泥固化镍污染土的强度和微观结构特性研究

通过室内无侧限抗压强度试验和扫描电镜技术,对水泥固化稳定后的重金属镍污染土的强度特性和微观结构进行了研究。分析了不同镍离子浓度、水泥掺入量和龄期对水泥固化土强度特性的影响以及不同镍离子浓度水泥土微观结构的差异。研究结果表明：水泥固化镍污染土的强度随着龄期以及水泥掺入量的增长而提高,不同龄期的强度间大致呈线性关系。同时,分析了水泥固化镍污染土变形指标破坏应变以及E50的变化规律。随着镍离子浓度的增加,破坏应变增大,E50降低。得到了破坏应变、E50和无侧限抗压强度之间的相关关系。     

冻融循环下废旧轮胎颗粒改性膨胀土无侧限抗压强度试验

为了研究膨胀土的无侧限抗压强度与橡胶颗粒含量、冻融循环次数之间的关系,在控制含水率一定的条件下,对经历冻融循环的废旧轮胎颗粒改性膨胀土试样进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明在膨胀土中加入橡胶颗粒可在一定程度上提高膨胀土的无侧限抗压强度,并能降低其刚性;在同一冻融循环次数下,改性膨胀土的无侧限抗压强度随着橡胶颗粒含量的增大呈现先增大后减小的趋势,当橡胶颗粒含量为3%时,橡胶颗粒改性膨胀土的无侧限抗压强度最大;在同一橡胶颗粒含量下,改性膨胀土的无侧限抗压强度以及单次冻融循环对试样强度削弱作用均随冻融循环次数的增加而减小;当含水率为20%时,冻融循环条件下,改性膨胀土试样的尺寸变化率随橡胶颗粒含量的增大总体呈增大趋势;橡胶颗粒含量较低情况下(≤7%),膨胀土尺寸变化规律为“冻缩融胀”;橡胶颗粒含量较高情况下(9%),膨胀土尺寸变化规律为“冻胀融缩”。     

基于微结构指标响应曲面法的固化盐渍土力学特性分析

固化土力学强度指标与固化土结构变化的关系是盐渍土特性研究中的重要问题。选取颗粒粒度分维D_(ps)、颗粒定向分维D_(di)、等效直径D_e为试验因素,利用响应曲面法进行试验。响应曲面模型可以对固化土的力学性能指标进行分析和预测,利用该模型研究石灰固化盐渍土的力学强度指标与最优微结构参数之间的关系,并进行了验证。结果表明,固化土微结构最优指标是粒度分维D_(ps)为0.8、颗粒定向分维D_(di)为0.93、等效直径D_e为1.75时,固化土无侧限抗压强度q达到1.636 MPa,与实测值仅相差0.038 MPa;黏聚力c为456.7 k Pa,与实测值完全一致;内摩擦角为39.6°,与实测值仅相差0.2°。该模型为探讨各类固化盐渍土物理化学指标、各掺加料比例及固化土微结构之间相互关系提供了借鉴和依据。     

波形纤维对砂质黏性紫色土力学性能的影响

加筋土目前已被广泛运用在加固软土地基、边坡、挡土墙等工程中,其中纤维加筋土作为一种新型复合材料,因其具备相对均质的、近似各向同性的性质而备受关注。为研究波形聚丙烯纤维对砂质黏性紫色土力学性能的影响,通过控制纤维含量（0.2%,0.3%,0.4%）、长度（20,30,40 mm）两个因素进行无侧限压缩和三轴压缩试验。结果表明：随着波形纤维含量的增加,加筋土无侧限抗压强度呈现先增大后减小的趋势,在纤维掺量为0.3%时,无侧限抗压强度和残余强度均达到最大值;纤维长度对加筋土无侧限抗压强度也有影响,纤维长度大于20 mm时,会提高无侧限抗压强度,但同时也会削弱破坏韧性;随着纤维含量和长度的增加,试样的凝聚力升高、内摩擦角降低。