木质纤维与水泥共同改良软土的力学性能与微观机制分析

通过压实试验、无侧限抗压强度试验和劈裂试验,分析不同木质纤维含量、水泥含量和固化时间对软土力学性能的影响规律,探讨木质纤维、水泥改良软土的微观机制。结果表明,木质纤维的加入对水泥改良软土的击实特性有显著的影响;木质纤维与水泥可有效改善土体的抗压和劈裂抗拉强度,随着木质纤维含量的增加,改良土的抗压和劈裂抗拉强度呈现出明显的“驼峰”现象,并在木质纤维含量为0.25%时最大;木质纤维与水化产物、软土颗粒形成互锁效应,增大了改良土的摩擦力,同时木质纤维还承担一定的拉伸强度,使改良土的劈裂强度增加。     

水泥、粉煤灰改良细砂土的工程特性与改良机理

采用水泥和粉煤灰对细砂土进行改良,为获取不同掺入量的改良剂改良细砂土的强度和渗透系数,进行了击实试验、渗透试验、无侧限抗压试验和直剪试验,并较为深入地分析了水泥和粉煤灰改良细砂土的机理。试验表明,随着含水率的不断增加,改良砂土的干密度先增加后减小;在水泥掺量一定（４％）的情况下,提高粉煤灰的掺量可以大幅度的降低渗透系数和提高无侧限抗压强度;保持粉煤灰掺量不变（６％）,增加水泥的掺量,２８ｄ龄期的改良土无侧限抗压强度提高更为明显。这一结果表明水泥作为改良剂改良土体以提高其力学性能为主,而粉煤灰作为改良剂以改善土体的渗透性能为主。两者相结合,可以同时实现提高土体的力学性能和降低土体的渗透系数。     

水泥-生石灰固化吹填土路用特性试验研究

为探讨不同配比水泥、生石灰双掺固化吹填土的路用特性,实现经济、高效之目的,开展了温州吹填软土的土体固化改良系列试验(击实试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验)研究。研究表明:随着固化剂剂量的增加,试样的最优含水率逐渐增加,而最大干密度则逐渐降低,但强度随水泥、生石灰相对含量的变化出现不同规律改变;试样无侧限抗压强度、CBR值显著依赖于固化剂中水泥、生石灰相对含量,当水泥、生石灰为等量比值时,两者均随固化剂掺量的增加而增大,当水泥、生石灰为非等量比值时,两者均出现不同规律改变。利用模糊数学评价法,综合考虑无侧限抗压强度、CBR值以及经济性等因素的影响,对固化后的路用效果进行评价,并得出一种路用性能好、经济性高的固化剂最佳配合比。更多还原     

膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究

黄土工程性能较差,必须经过处理才能作为路基填料使用。为了提高黄土路基的承载力,更好地解决黄土路基的工程病害问题,在黄土路基填料中加入膨润土和石灰,通过不同组合掺量的膨润土-石灰-黄土的无侧限抗压强度试验与核磁共振试验,分别从土体强度和孔隙结构的角度出发,研究各掺量膨润土-石灰对黄土路基填料强度及孔隙结构的改良效果。试验结果表明:膨润土可以有效填充黄土的孔隙,石灰能使土体内分散的颗粒连成整体,并使土体无侧限抗压强度提高4.01倍;改良黄土的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;与素黄土相比,改良黄土的孔隙度降低,大孔隙占比显著减少。通过微观电镜扫描发现土颗粒之间连成整体,且颗粒间的大孔隙也基本被填充。因此,膨润土和石灰对黄土填料的改良效果较为显著。     

聚丙烯纤维硅粉水泥土力学性质试验研究

在硅粉水泥土中掺加聚丙烯纤维配制试样,进行无侧限抗压强度试验和不同围压下的三轴试验,结果表明:聚丙烯纤维的掺加可以有效提高水泥土体的强度,且土体强度随纤维掺加量的增加而增强;随着围压的提高,水泥土试件的破坏应力和破坏应变均逐渐增大,掺入聚丙烯纤维的水泥土试件在不同围压下的破坏应力均高于同条件下未掺加纤维的试件。     

素水泥土及纤维水泥土动力特性试验研究

利用动三轴试验仪对温州地区水泥土进行了试验,研究结果显示:(1)水泥土试样的动应力-动应变曲线、动弹模-动应变曲线均符合双曲线形式,水泥掺量对水泥土动应力的影响最为明显,水泥掺量、纤维掺量、动荷载频率对水泥土动弹模的影响非常明显。(2)随着水泥掺量、动荷载频率的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变小;随着纤维掺量的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变大,掺入适量的纤维可以提高水泥土的塑性;当应力水平超过水泥土的"临界动应力"时,水泥土的塑性变形急剧增大直至土体破坏。(3)工程设计时,应控制上部结构传下的总应力不大于加固土体处的临界应力,且应避免荷载频率与水泥土体的固有频率相近。     

崩解性砂岩-水泥改良膨胀土物理力学特征及微观机理研究

基于引江济淮工程特有的地质条件,采用常规物理力学试验及扫描电镜试验,开展渠道下层崩解性砂岩弃料及水泥改良渠道上层膨胀土的改良效果及改良机理研究。结果表明,膨胀土中掺入砂岩与水泥后,土体最大干密度与抗剪强度增大,最优含水率减小,击实曲线曲率半径增大,土体胀缩特性被有效抑制,呈现出非膨胀特性。砂岩掺入能有效改善膨胀土颗粒级配,增加土体密实度,减小土体孔隙比,其对土体击实特征的影响更为显著。水泥掺入后,水泥水化反应使土中强亲水性黏粒被侵蚀,土体微观结构被改变,胀缩性及水敏感性降低;水泥水化产物具有强吸附性,相互之间连接紧密,能有效增强土体的整体性,因此,水泥掺入对膨胀土胀缩特性及抗剪强度影响更为显著。同时掺入崩解性砂岩与水泥,膨胀土改良效果最佳。     

水泥改性膨胀土基本特性试验

通过无侧限抗压强度试验、收缩试验、X射线衍射(XRD)试验、压汞(MIP)试验、扫描电镜(SEM)测试,从宏观力学特征、物相构成演变以及微观结构特性三方面,对水泥改性膨胀土进行系统研究。结果表明:掺入水泥可以有效改善膨胀土的土体强度和胀缩特性;掺入水泥使得膨胀土微观结构发生显著变化,随水泥掺入量的增加,水化反应产生的C-S-H凝胶态产物总量逐渐增多,将土体颗粒粘联胶结形成较大的絮状体,优化土体孔隙结构,改性膨胀土土体内孔径小于100 nm的微细孔体积分数逐渐增大,说明水化产物的总量是决定水泥改性膨胀土微观孔隙结构特征、土体强度及收缩特性的关键因素。     

钢渣改良粉质黏土小应变动力特性试验研究

结合废钢渣的理化性质及其作用效果,采用废钢渣代替传统的水泥进行粉质黏土地基的动力 特性改良。利用共振柱试验,探讨钢渣粉质黏土混合料的动剪模量 Ｇ和阻尼比 Ｄ在固定围压 σ0 和养 护龄期条件下,随不同配合比下的变化特点。利用 Ｋｏｎｄｎｅｒ模型经验公式,将动剪模量归一化 Ｇ／Ｇｍａｘ, 并和阻尼比分别与动剪应变进行拟合。分析钢渣含量与最大动剪模量 Ｇｍａｘ和最大阻尼比 Ｄｍａｘ的变化规 律,并与水泥粉质黏土混合料进行分析对比。试验研究表明,配合比对两种混合土体的动剪模量和阻尼 比的影响最为显著;随着掺料含量的增大,动剪模量和阻尼比均呈现出先增大后减小的变化趋势;结果 显示,30％的钢渣掺量可代替 15％及以下掺量的水泥用于粉质黏土地基加固。试验成果明确了钢渣应 用于粉质黏土地基处理的可行性,具有实际的工程意义。     

南水北调东线疏浚淤泥固化力学性质试验研究

为了处理南水北调东线工程中产生的大量疏浚淤泥,采用固化方法对其进行改良,进行了室内试验研究。结果表明,添加水泥处理高含水率疏浚淤泥时,淤泥固化土强度受初始含水率影响较大,且影响淤泥固化土的强度因素包括：水泥掺量、水泥强度等级、龄期等因素;淤泥掺加不同强度等级而形成的淤泥固化土无侧限抗压强度随水泥用量增大而增大,随龄期的增长而增长;龄期对淤泥固化土无侧限抗压强度的提高比水泥掺量的影响更为显著;运用52.5等级普通硅酸盐较32.5等级普通硅酸盐水泥固化后对强度提升效果较为显著。     

矿渣和粉煤灰固化南沙软土试验研究

以普通硅酸盐水泥为基础,分别以矿渣、粉煤灰换掺水泥对广州南沙软土进行固化处理,得出了固化土体的内摩擦角、黏聚力、无侧限抗压强度随各种固化剂掺入量及龄期的变化关系。通过电子显微镜观测(SEM)和X射线衍射技术(XRD)研究了不同固化土样的微观结构特征和土样的矿物组成。研究表明:在一定换掺量下,矿渣对水泥的换掺效果明显,其对于南沙软土的固化能力优于水泥,而且固化土后期强度增长速率较快;相反,粉煤灰对水泥的换掺效果却不佳,其固化软土的能力比矿渣弱得多。更多还原     

纤维素纤维和石灰粉对上海黏土抗压强度的影响

为改良上海黏土强度低、易变形的特性,将纤维素纤维和石灰粉以不同的质量加筋率加入到上海黏土中并在不同养护龄期下养护,然后对试样进行无侧限抗压强度试验,来探究纤维素纤维和石灰粉对上海黏土抗压强度的影响。试验结果表明:石灰粉能够有效的提高上海黏土的抗压强度,同时也提高了土体的脆性;纤维素纤维对提高黏土抗压强度效果不明显,但提高了土体的延性;同时掺加纤维素纤维石灰粉时,土的抗压强度显著提高,土的脆性降低,延性增加;抗压强度最适宜的加筋率为0.8%纤维素纤维和10%石灰粉。     

土体固结粉在软土地基加固中的应用研究

针对上海地区软土地基特点,利用工业废渣为主要原料配制成新型土体固结材料——土体固结粉。通过室内的无侧限抗压强度及XRD试验得出其固化土的强度性能及加固机理;再通过室外原位搅拌桩施工及芯样试验进行分析,研究了土体固结粉在软土地基加固实际工程中的适用性。     

黄原胶和棕榈丝纤维对上海黏土抗压强度的影响

为改良上海黏土强度低、易变形的工程特性,将黄原胶和棕榈丝纤维以不同质量加筋率加入上海黏土并在不同养护龄期下养护,通过无侧限抗压强度试验探究黄原胶和棕榈丝纤维对上海黏土抗压强度的影响。试验结果表明:与素土相比,黄原胶能够提高土体抗压强度,但也增加了土体的脆性;棕榈丝纤维能提高土体抗压强度,也能提高土体的延性;同时添加黄原胶和棕榈丝纤维,土体的抗压强度和延性均有明显提高;抗压强度最适宜加筋率为1. 5%黄原胶和0. 75%棕榈丝纤维。     

阴离子聚丙烯酰胺改性压实黄土的力学特性研究

阴离子聚丙烯酰胺(APAM)常作为农业领域的土壤改良剂，关于其改性土体工程力学性能的研究则很少。通过击实、土壤浸出液导电率、无侧限抗压强度和固结试验，并加入无水氯化钙(CaCl2)作为补充钙源，对APAM改性压实黄土进行了工程力学性能评价。试验结果表明：只加APAM能使土体最大干密度(ρdmax)较对照组增大2.19%～3.77%,无侧限抗压强度(qu)增幅为43.3%～61.2%;同时加入APAM和CaCl2能进一步提升改性土的力学性能，qu的增幅达85.3%;导电率试验证明了APAM能增强土体的胶结作用。通过扫描电镜(SEM)能观察到改性土有更大的土团聚体和更小的孔隙，其成因是改良剂和压实功的双重效应使土体的胶结作用增强。掺入APAM能提升湿陷性黄土的力学性能，但改良存在施用阈值，0.03%是一个相对合适的掺入比。同时掺入APAM和CaCl2对土体的改良效果优于单独掺入APAM或CaCl2。     

膨胀土水泥改性试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良。选取南水北调中线工程南阳段中膨胀土,进行水泥改性研究。通过改性后的自由膨胀率试验,确定水泥的最佳掺量;通过胀缩特性试验,研究水泥改性对降低膨胀潜势的改良效果;并通过无侧限抗压强度、压缩等力学性质试验,研究水泥改性对抑制膨胀土强度软化、模量减小的效果。为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供科学的、有价值的依据。     

固化海相土抗拉强度特性研究

试验分析了固化剂掺量、养护龄期和含水率对固化海相软土的抗拉强度影响规律。结果表明，水泥和石灰混掺的固化效果明显优于水泥和粉煤灰混掺。水泥+石灰混掺的固化土各龄期抗拉强度均比水泥+粉煤灰的高，前者是后者的1.3～2.9倍。海相软土的初始含水率为60%时，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了14%～27%。初始含水率增至80%后，28 d固化土抗拉强度较7 d龄期提升了120%～170%。相同固化剂掺量下，海相软土的初始含水率对固化土抗拉强度影响显著。固化土无侧限抗压强度和抗拉强度呈正相关，水泥+石灰混掺固化土的28 d龄期抗拉强度是其无侧限抗压强度的9%～16%。指出影响固化海相软土抗拉强度的因素依次为初始含水率、养护龄期、固化剂掺量。固化剂掺量中水泥掺量的影响最大，粉煤灰掺量次之，石灰掺量影响最小。实际工程中，降低土体初始含水率，保证充足的养护时间以及选择合适的固化剂掺量能提高固化土的抗拉强度。     

HEC固化剂加固膨胀土试验研究

通过不同条件下的膨胀性试验、剪切试验、无侧限抗压强度试验等对HEC改良膨胀土的工程性质进行了试验研究。结果表明:HEC固化土的物理力学性质得到大幅度提高,膨胀土膨胀潜势基本消失;HEC可极大地提高土体的强度,且随着固化剂含量的增加,其抗剪强度逐渐增大,无侧限抗压强度也逐渐提高;HEC固化土耐崩解性好,相同成型试件条件下,HEC加固土的密实程度得到明显改善和提高。     

长江三角洲北岸软土的不排水强度特征研究

采用三轴不固结不排水试验、无侧限抗压强度试验和快剪试验对长江三角洲北岸软土的不固结不排水剪切强度特征进行了研究。研究表明:研究区软土为碱性环境下沉积的非均质海陆交互相软土,软土剪切强度具有固有各向异性。土体制样采用垂直方向的切取试样方式,采用三轴不固结不排水试验时,土体沿45°+φ_(uu)/2这一椭圆形斜剪切面破坏,研究区土体破裂面主要集中在45.5°~46.3°这一区间内。根据三轴不固结不排水试验得出的抗剪指标,辅以土体单元极限平衡理计算出了土体实际剪切强度。无侧限抗压强度试验测得的土体平均剪切强度小于三轴不固结不排水试验测得平均剪切强度,这与研究区软土破坏时应力状态和摩擦强度较大有关。最后,从软土颗粒组成、矿物成分活性、微观结构等方面解释了研究区软土抗剪强度较高的原因。     

椰壳纤维-MICP复合改良膨胀土强度特性

采用椰壳纤维联合微生物诱导碳酸钙沉积(MICP)技术对南水北调中线工程南阳段的膨胀土进行试验改良,开展无侧限抗压强度试验,对比分析素土、纤维土、MICP土以及复合改良土的应力应变特征曲线和破坏形态,并利用响应面法试验研究了椰壳纤维掺量、处理液掺量和胶结液浓度对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响,得其最优配比。结果表明：单掺纤维和MICP技术改良均可提升膨胀土的无侧限抗压强度,而复合改良土强度提升最明显,纤维最佳掺量为0.5%;在轴向压力作用下,素土破坏形态表现为“脆性破坏”,MICP土表现为“完全脆性破坏”,纤维土表现为“塑性破坏”,复合改良土表现为“弹塑性破坏”;经统计软件方差分析,对复合改良土强度影响最主要因素是胶结液浓度,其次为处理液掺量、纤维掺量。