固化剂处理硫酸盐渍土的盐胀与溶陷特性研究

为了降低硫酸盐渍土的盐胀与溶陷性,本文研究采用粉煤灰、氯化钙和水泥三种固化剂复掺对硫酸盐渍土进行处理,按照正交设计要求,分别以10%、15%、20%粉煤灰,2%、4%、6%氯化钙和1%、3%、5%水泥,固化含盐量为5%的硫酸盐渍土,在温度35~-25℃梯级下降过程中测定土体的盐胀量,并采用单轴压缩双线法测定土体的溶陷系数。通过极差和方差分析,验证试验中各因素对硫酸盐渍土盐胀性与溶陷性的影响机理。结果显示:土体的盐胀与溶陷主要发生在试验初始阶段,盐胀率与溶陷率随粉煤灰掺量增加而降低,随氯化钙掺量增加显著降低,随水泥掺量增加变化不明显。在该试验条件下,建议取用20%粉煤灰、6%氯化钙、3%水泥为最优配合比,以此来为硫酸盐渍土地区地基处理工程提供参考。     

石灰水泥改良硫酸盐渍土盐胀特性研究

硫酸盐渍土作为一种特殊土,具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良的工程特性,硫酸盐渍土路基填料是制约交通建设快速发展的重大岩土工程问题之一。为了解决硫酸盐渍土工程应用难题,采用石灰、水泥混合改良材料对不同含盐量的硫酸盐渍土进行改性试验,测试了改良盐渍土在无载条件下的盐胀量,并运用正交分析法研究了石灰和水泥对盐渍土盐胀影响的显著性。结果表明:使用石灰、水泥混合改良材料对硫酸盐渍土进行改良,能有效处理弱硫酸盐渍土、中硫酸盐渍土、强硫酸盐渍土地基,对于过硫酸盐渍土,也能有效的减小其盐胀率。     

粗粒盐渍土区既有高铁路基变形特性试验研究

为了探究某既有高速铁路路基变形特性,对路基填料进行了基础物理化学试验,得到了颗粒级配、最大干密度、最佳含水率和易溶盐含量等基本工程性质,然后选取典型标段路基填料,分别开展室内单次降温盐胀试验、溶陷试验、冻融循环试验和现场大型溶陷试验。结果表明:该段路基土体在单次降温试验中的最大盐胀率为0.96%,最大盐胀变形量与土样不均匀系数之间存在线性关系,土样最终盐胀量在很大程度上取决于土样级配和硫酸根离子含量; 在最不利工况下土样的最大溶陷系数为0.012,K87+950标段土样最终溶陷量最大,为5.67 mm,最大变形率为4.7%; K87+950标段路基变形量随温度变化呈现V形下降趋势,在第5次冻融循环周期相对融沉量达到最大,7次冻融循环后硫酸根离子沿土样高度呈现M形分布; 土样顶部接近制冷头部位的含水率明显增加,底部含水率减少,20～40 cm高度范围内土样含水率无明显变化,距土样顶部15～30 cm层位范围盐胀变形量最大; 由现场溶陷试验可知,注水量达到30 mm时,K31+000试验点路基溶陷量可达到最终溶陷量的80%,极端降雨不会引起该既有路基发生较大溶陷变形。     

无机材料改良硫酸盐渍土微观机理分析

为了深入探讨无机材料改良硫酸盐渍土的微观作用机理,针对易溶盐含量为1.61%的硫酸盐渍土采用石灰、石灰+粉煤灰、石灰+火山灰3种不同配比的无机材料进行改良,通过化学成分分析试验、X射线衍射试验和扫描电镜试验,研究其改良前后化学、矿物成分变化,并对无机材料改良硫酸盐渍土的微观作用机理及微观结构进行了分析。结果表明:加入改良材料后硫酸根离子含量显著降低,石灰改良土中下降了41.37%,石灰+粉煤灰改良土下降了44.64%,石灰+火山灰改良土中下降了59.75%,有效减少了芒硝的形成,从总含盐量和硫酸根离子含量来看,石灰+火山灰组合改良剂的改良效果最佳; 改良前后土中变化最明显的元素是钙元素,石灰改良土中增加了73.28%,石灰+粉煤灰改良土中增加了30.17%,石灰+火山灰改良土中增加了27.59%,钙元素一部分以碳酸钙的形式存在,另一部分以硫酸钙和其他矿物形式存在; 改良后土中石英、方解石和碳酸钙的衍射强度增强,低矮的非晶物相增多,盐渍土中矿物成分更加复杂; 在改良初期土中有针状结构物生成,说明土中硫酸盐与改良材料发生了反应,随着时间的推移针状物逐渐消失,硫酸根离子含量也进一步降低,土体的整体强度进一步得到加强; 改良28 d后盐渍土的表观孔隙率大幅降低,其中石灰改良土下降了53.19%,石灰+粉煤灰改良土下降了54.33%,石灰+火山灰改良土下降了51.14%,土中大孔隙减少,小孔隙增多,孔隙大小变得相对均匀; 改良前后粗粒硫酸盐渍土的结构不变,以单粒结构为主,而细粒硫酸盐渍土改良前土颗粒排列方式难以辨认,改良后土颗粒以面面接触为主堆叠在一起。     

纳米材料对硫酸盐渍土盐胀的影响

为探寻硫酸盐渍土的改良方法,以降低硫酸盐渍土对基础工程的盐胀破坏,选取甘肃河西走廊地区典型盐渍土作为研究对象,在室内冻融循环试验条件下测试硫酸盐渍土的盐胀率。通过掺加改良材料(纳米碳酸钙、纳米二氧化硅或相变材料)对硫酸盐渍土进行改良,并测试改良后硫酸盐渍土的盐胀量。最后结合过饱和比理论和电镜扫描图像简要分析盐晶体的析出规律以及各掺料对盐胀的影响。结果表明:纳米碳酸钙、二氧化硅以及相变材料均对硫酸盐渍土有抑胀效果,2%掺量的纳米二氧化硅、纳米碳酸钙或相变材料对含盐量在3%以下的硫酸盐渍土的改良效果均较好,其中纳米二氧化硅优于纳米碳酸钙和相变材料,相变材料的最佳掺量约为2%。     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏。为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价。结果表明：盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用。针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果。     

盐渍土路基盐胀性试验研究

盐渍土地区道路受硫酸盐渍土盐胀性及氯化物盐渍土溶陷特性的影响,对路基路面造成一定的变形破坏.为了研究硫酸盐渍土在季节性冻土地区外界环境及氯化物盐对其盐胀性的影响,通过对S207线盐渍土病害路段进行变形监测和室内盐胀对比试验,对试验结果进行盐胀性评价.结果表明:盐胀率作为评价硫酸盐渍土盐胀性的一个重要指标,其计算值取决于盐胀保证率所能达到的盐胀有效影响深度的取值和年度最大盐胀变形量;年度盐胀变形量要考虑氯化钠盐和变形缓冲层对硫酸钠盐胀变形的抑制和缓解作用.针对南疆盐渍土盐胀变形特性及影响因素,总结提出了盐渍土路基盐胀变形综合防治原则和防治方法,在南疆S207线改建工程中得到了应用,取得明显的防治效果.     

钢渣—石灰改良盐渍土的试验研究

对钢渣—石灰改良盐渍土的试验原材料进行了简要分析,介绍了其试验配比,从不同配比组成的强度结果、不同龄期对钢渣—石灰改良盐渍土试件强度的影响、钢渣掺量对试件强度的影响三方面,对无侧限抗压强度试验结果进行了分析。     

路用砂类盐渍土盐胀及融陷特性试验研究

砂类硫酸盐及亚硫酸盐渍土广泛分布于中国西部地区,研究其作为路堤填料的可用性,可充分利用当地资源和节约建设资金。以路基填筑标准及合理的防排水设施为前提条件,基于5 mm筛法配制盐分,研究了不同含盐量水平下砂类盐渍土的盐胀变化特点和在冻融循环作用下砂类盐渍土体的融陷特性,试验结果表明:砂类亚硫酸盐渍土比砂类硫酸盐渍土的盐胀起胀温度和敏感温度区间低约5℃;对于4砂类硫酸盐渍土,含盐量不大于1%时,盐胀率小于1.5%;对于砂类亚硫酸盐渍土,含盐量小于2.3%~2.5%时,盐胀率小于1%;在冻融循环作用下,砂类亚硫酸盐渍土具有较强的融(溶)陷特性;路面容许变形量取2 cm,下路堤填筑厚度为2.0 m时,砂类硫酸盐渍土的含盐量极限值为1.0%,砂类亚硫酸盐渍土的含盐量极限值为2.3%。     

典型天然盐渍土多次冻融循环盐胀试验研究

通过对新疆喀什地区12处天然盐渍土室内基本性质试验分析,选取典型天然盐渍土,在开放系统中进行反复冻融循环条件下的试验研究。从土的类别角度研究了天然盐渍土的盐胀规律。试验结果表明:低液限粘土前五次冻融循环过程中盐胀具有较好累加性,随着冻融循环次数的增加,盐胀量增长速度逐渐降低;含砂低液限粘土的盐胀过程可以被分为三个阶段;粘土质砂在冻融循环过程中的变形主要为冻胀和沉降变形,具有较好的溶陷累加性;低液限粘土、含砂低液限粘土的盐胀率和粘土质砂的溶陷率与冻融周期之间的关系符合二次抛物线变化规律。     

含盐量与固化材料掺量对固化盐渍土抗压强度的影响

为解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,采用水泥、石灰、SH固土剂固化盐渍土,研究含盐量、固化材料掺量、养护龄期和浸泡用水对固化土抗压强度的影响.结果证实:含盐量大于1%,固化土抗压强度随含盐量的增加而减小;掺加水泥、石灰、SH固土剂均可提高土的强度和水稳性;随养护龄期的增加,固化土的抗压强度增加;石灰固化土和SH固土剂...     

复合方法改良膨胀土无侧限抗压强度试验研究

本文以改良膨胀土标准养护7 d的无侧限抗压强度为研究对象,分别在膨胀土中掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂来进行单一方法改良,测试其无侧限抗压强度;在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,进行无侧限抗压强度试验。试验结果表明,在膨胀土中分别单一掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂均能有效提高改良膨胀土的无侧限抗压强度,而且石灰、粉煤灰、风化砂的掺入量均有一个最佳值,使改良膨胀土的无侧限抗压强度达到最大值,从提高膨胀土无侧限抗压强度的角度来讲,单一方法改良的效果由好到差依次是水泥、石灰、风化砂、粉煤灰。而在膨胀土中分别掺入水泥和风化砂、石灰和风化砂、粉煤灰和风化砂来进行复合方法改良,无侧限抗压强度值均有了大幅度的提升,从提高无侧限抗压强度的角度来看,水泥和风化砂复合改良的效果要优于石灰和风化砂复合改良的效果,粉煤灰和风化砂复合改良的效果最差。通过复合改良方法与单一改良方法对比,可以发现,在相同条件下,复合改良方法的无侧限抗压强度值要比单一改良方法大得多,复合改良方法要大大优于单一改良方法。     

The role of carbide lime and fly ash blends on the geotechnical properties of clay soils

Carbide lime is a by-product obtained during the manufacturing of acetylene from the reaction of calcium carbide and water. A major portion of carbide lime is dumped in waste deposition areas, creating an environmental problem. Carbide lime and fly ash have possible applications in slope stabilization, subgrade improvement of roads, and soil treatments under shallow foundations. A series of Atterberg limits tests, compaction tests, unconfined compressive strength tests, ultrasonic pulse velocity tests, and wetting–drying tests were performed on carbide lime and fly ash treated clay soils to evaluate the effects of additive content, curing time, strength development, and the effects of wetting and drying. A total of 8% of carbide lime constituted the fixation point, and peak strength was achieved at 12% carbide lime content. A total amount of 25% additive was found as a threshold changing the Atterberg limits. Test results indicated that the strength of the treated soil improved by the existence of carbide lime and fly ash; best performance was observed in 28-day specimens with 10% carbide lime and 20% fly ash content reaching to 8 times larger strength than untreated soil. The failure patterns of the specimens reflected the curing time and wetting–drying effects. Although, the application of wetting–drying cycles deteriorated the treated soil, the presence of carbide lime partially prevented the strength loss. New relationships between normalized strength and curing time depending on carbide lime content were proposed. Furthermore, a linear relationship between the unconfined compressive strength and the ultrasonic pulse velocity of the treated soils was established.

     

红层泥岩改良土特性室内试验研究

宜巴高速公路穿越巴东组紫红色泥岩地层。直接将泥岩风化物作为路基填料填筑,产生了路面鼓包,翻浆冒泥和路基不均匀沉降、承载力不足等工程问题。为了消除泥岩路基土不良特性,采用石灰、水泥、粉煤灰对泥岩风化物进行改良试验研究。开展击实、承载比、无侧限抗压强度试验,利用自制崩解仪、大环刀进行改良土崩解试验及土水特性测试,利用环境电镜扫描改良土微观结构,研究分析泥岩改良土的工程特性及改良机制。在综合评价改良效果及分析膨胀指标、承载比、无侧限抗压强度等常规改良效果评价指标基础上,尝试结合耐崩解性、土水特性指标全面对比分析改良效果。结果表明：改良剂消除泥岩路基土的膨胀特性,大幅提高其承载力及抗压强度指标,其耐崩解性及水稳定性也得到提高和改善;水泥改良路基土效果最佳,掺比5%为最优;石灰改良效果次之,最佳掺比为7%;粉煤灰改良效果最差,掺比11%为最优,适当提高粉煤灰掺量改良效果会更佳。     

石灰粉煤灰稳定黄土的无侧限抗压强度研究

以石灰粉煤灰稳定黄土为对象,通过标准击实试验、无侧限抗压强度试验,研究养护龄期和石灰粉煤灰掺量对稳定黄土最佳含水率、最大干密度及无侧限抗压强度的影响。结果表明,随石灰粉煤灰掺量的增加,稳定黄土最佳含水率增大,最大干密度减小;石灰粉煤灰掺量一定时,随粉煤灰掺量的增加,最大干密度增大,最佳含水率减小;无侧限抗压强度随养护龄期的增长、石灰粉煤灰掺量的增加而增大。通过对试验数据的拟合回归,建立了稳定黄土无侧限抗压强度与孔隙率、粉煤灰与石灰的比值（F/L）及石灰粉煤灰总体积掺量的关系。     

石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素研究

为充分了解石灰改良黄土状硫酸盐渍土强度的影响因素及规律,对大量不同制备条件的石灰改良黄土状硫酸盐渍土试样进行了无侧限抗压试验和静三轴试验。结果表明:石灰改良黄土状硫酸盐渍土的早期强度较高,但含盐量较高（大于等于1.5%）时,随着养护龄期的增加,其强度并不是一直提高,而是先增大后减小;石灰掺量过多或过少均会使石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度显著降低,灰土比2∶8最接近最佳配灰比;随着土塑性指数的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的强度迅速提高;随着含盐量的增加,石灰改良黄土状硫酸盐渍土的浸水强度和不浸水强度都先增大后减小,其峰值强度对应的含盐量约为0.5%;含盐量越高和土塑性指数越大,浸水强度与不浸水强度就越接近;试验结果对石灰改良黄土状硫酸盐渍土地基的工程应用具有参考价值。     

硫酸盐渍土水泥加固盐胀抑制剂研究

硫酸盐渍土具有遇水溶陷、强度降低、盐胀-冻胀的特性,而传统加固材料如水泥、石灰等,由于SO_4~(2-)与水泥反应生成Aft·32H_2O,造成加固体膨胀、强度损失及耐久性降低。针对上述问题,利用自主研发的抗盐胀固化剂与水泥复配对盐渍土进行改良,探讨含盐量和固化剂对固化土膨胀性与力学性能的影响。试验结果表明,固化剂SD抑制膨胀、维持强度的能力优于纯水泥,在2%含盐量时,膨胀率降低65.2%~83.4%,抗压和抗折强度分别提高2~6倍;含盐量为5%时,膨胀率降低88.5%以上,抗压和抗折强度提高1.6~4.7倍。试验表明,在中盐渍土加固中,低掺量抑制膨胀性强;强盐渍土中,高掺量抑制膨胀率强。通过盐溶液稳定性试验和冻融试验对膨胀性进行了探讨,固化剂能够有效提高加固土的抗膨胀性,降低强度的损失率;在抗冻稳定性上,对冻胀有一定抑制作用,而对强度的稳定作用一般,表现为温度相应"迟滞"。     

Some engineering properties of stabilized clayey soils incorporating natural pozzolans and industrial wastes

Clayey soils are stabilized with various dosages of cement kiln dust, volcanic ash and their combinations. The influence of stabilizers is evaluated through Atterberg limits, standard Proctor compaction, unconfined compressive strength, splitting tensile strength, modulus of elasticity and California bearing ratio (CBR) tests. The durability properties of 14 stabilized soil mixtures are also investigated by studying the influence of water immersion on strength, water sorptivity and drying shrinkage. Correlations between strength, modulus of elasticity and CBR are also established. Developed stabilized soil mixtures have shown satisfactory strength and durability characteristics and can be used for low-cost construction to build houses and road infrastructures. The use of stabilized soils with locally available soils, volcanic ash and cement kiln dust can provide sustainability to the local construction industry.