磷尾矿最佳掺量下玄武岩纤维加固膨胀土研究

以合肥某铁路工程膨胀土为原材料,在磷尾矿最佳掺量为6%、含水率和干密度不变的条件下,将玄武岩纤维按质量比0,0.1%,0.3%和0.5%掺入膨胀土中制备式样。通过无荷膨胀率、无侧限抗压强度和三轴试验,探究玄武岩纤维对复合改良土强度及膨胀性能的影响规律。结果表明:随着纤维的加入,改良土无侧限抗压强度、抗剪强度均得到了提升,膨胀率降低,膨胀性能得到了一定抑制;纤维掺量逐渐增加至0.3%,改良土无侧限抗压强度、抗剪强度达到了峰值,继续掺入纤维,峰值强度出现了下降,得出玄武岩纤维最佳掺量为0.3%;随着纤维的掺入,膨胀土得到了显著提升,土样破坏得到了一定延缓。通过试验,得到的磷尾矿—玄武岩纤维改良膨胀土的最佳掺量为6%和0.3%。     

玄武岩纤维和纳米二氧化硅加筋上海黏土的抗剪强度试验研究

为了了解玄武岩纤维和纳米二氧化硅加筋土的剪切强度特性,采用玄武岩纤维和纳米二氧化硅作为加筋材料以单掺或复掺形式掺入上海黏土,进行直剪试验,通过改变二者加筋率研究这二者对上海黏土的抗剪强度的影响。试验表明:玄武岩纤维可以有效提高上海黏土的抗剪强度,质量加筋率为0.5%时效果最佳;纳米二氧化硅也能提高上海黏土的抗剪强度,质量加筋率为1.0%时效果最好;同时加入玄武岩纤维和纳米二氧化硅能进一步提升土的抗剪强度,0.5%玄武岩纤维和1.0%纳米二氧化硅的组合效果最好;加入玄武岩纤维和纳米二氧化硅对土的黏聚力提升较大,内摩擦角提升较小。     

木质素磺酸钙改良的低液限黏土三轴压缩特性

通过对具有不同木质素磺酸钙掺量、不同养护时间的改良低液限黏土进行一系列三轴剪切试验,分析了改良土应力应变曲线、峰值偏应力及抗剪强度参数的变化规律,结合扫描电镜探究了其内在机制。试验结果表明：木质素磺酸钙的掺入能够显著提升土体抗剪强度,随着掺量的增加,改良土的抗剪强度先增加后减小,最优掺量为8%;随着养护时间的增加,改良土的抗剪强度提升,且增强速度逐渐变缓;养护7 d后8%掺量的改良土获得最大峰值偏应力2 017.23 kPa,比养护相同时间的纯黏土高236.25%;改良土黏聚力随着木质素磺酸钙掺量的增加先增加后减小,而内摩擦角增大到一定值后趋于稳定。改良土强度提升的内在机制可以概括为填充孔隙、离子交换、吸附包裹土粒以及胶结土粒团聚体。     

秸秆纤维加筋黄土三轴剪切特性试验

为了探明秸秆纤维加筋黄土的剪切力学特性,开展三轴剪切试验和电镜扫描试验,研究纤维掺量、纤维长度和土体含水率对秸秆纤维加筋黄土应力-应变特性和抗剪强度的影响,并分析加筋机理。结果表明：加入秸秆纤维主要通过增加土体黏聚力以有效提升黄土的抗剪强度,但不会改变黄土偏应力-应变曲线的类型及特征,仍表现为应变硬化型;秸秆纤维的最佳掺量和长度分别为0.3%和10 mm,当纤维掺量和长度超过最佳值时,土体中存在过多的软弱结构面会削弱加筋土体的整体性,筋土间黏结和摩擦作用降低,土体抗剪强度减小;加筋黄土的最佳含水率为素黄土的最优含水率,含水率超过最佳值后,筋土表面结合水膜增厚,筋土间润滑作用增强、摩擦力减弱,土体抗剪强度降低。     

纤维与粉煤灰改良粉土的正交试验分析

黄河三角洲地区粉土、粉砂分布广泛,为了使其满足作为路基填土等实际工程的要求,消除不良工程特性而需要对其进行改良。掺入适量的粉煤灰、石灰可以提高粉土的抗剪强度,但同时也会增加土的脆性。因此在改良土中掺入纤维来进一步提高其抗剪强度并改善其脆性。采用正交试验设计,选取了具有典型代表意义的九组试样进行三轴压缩试验、直接剪切试验与固结试验,分析了不同粉煤灰、石灰掺量,纤维掺量与纤维长度对改良土的抗剪强度与压缩性等工程特性的影响。获得了各项指标的粉煤灰与石灰掺量、纤维掺量与纤维长度的最佳配合比参考值。采用线性多元回归方法,建立了改良土力学指标与多种影响因素的经验公式,为黄河三角洲地区粉土的改良提供了可以借鉴的数据与经验。     

卸荷对花岗岩残积黏性土抗剪强度的影响分析

以广州地区花岗岩残积黏性土为研究对象,通过击样法制备特定含水量试样,在不同压力下进行固结加、卸荷抗剪强度试验。对比分析试验数据,研究加、卸荷状态下花岗岩残积黏性土的抗剪强度变化,探寻应力历史对抗剪强度指标的影响,并得出相应结论。总体而言,土体的应力历史对其强度指标影响较大,由于土体卸荷路径不同,土体的卸荷抗剪强度也随之不同。残积土卸荷抗剪强度理论要比加荷土体复杂,在卸荷工程土体设计中应该采用卸荷抗剪强度指标。     

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。     

滇黔地区黄褐色玄武岩风化土强度试验研究

为了全面探索分析黄褐色玄武岩风化土的抗剪强度,通过现场原位水平推剪试验和室内三轴压缩试验以及直接剪切试验等一系列土工试验,得出了黄褐色玄武岩风化土体的抗剪强度指标变化规律,还分别在天然含水率条件下和饱和含水条件下进行室内土工相关试验,研究了含水量变化对土体抗剪强度参数的影响。     

基质吸力对花岗岩残积土强度影响分析

花岗岩残积土分布相当广泛,是工程建设中经常遇到的土体之一。借助非饱和三轴仪进行花岗岩残积土抗剪强度试验分析,探究基质吸力对其强度参数影响。试验结果表明基质吸力和净围压的增大对花岗岩残积土强度有提升作用,花岗岩残积土黏聚力随基质吸力增大呈线性增长趋势,内摩擦角随基质吸力增大呈曲线增长趋势。基质吸力对土体弹性模量的影响也是正相关的,即弹性模量随基质吸力增大呈递增规律。根据试验结果,得出抗剪强度参数与基质吸力的关系式及不同基质吸力下土体的弹性模量表达式。     

四种人工合成纤维加筋黄土的抗剪特性

为了对比分析不同类型纤维的加筋效果及其作用机制,选取玄武岩纤维、聚丙烯纤维、聚酯纤维和玻璃纤维4种常用的人工合成纤维,以黄土为研究对象,在控制试样含水率、干密度、纤维长度和掺量等参数一定的条件下,制备5组试样进行直剪试验。试验结果表明:①纤维加筋前,土体的剪应力-剪切位移曲线存在比较明显的应变软化特征,纤维加筋后的曲线逐渐由应变软化转化为应变硬化。②纤维的掺入能够有效提高土体的抗剪强度。比较而言,玄武岩纤维的增强效果较其他纤维更好,玄武岩纤维加筋土的黏聚力和内摩擦角增幅分别为52.03%和24.30%;聚丙烯纤维次之,增幅分别为45.94%和16.01%;聚酯纤维和玻璃纤维增强效果相对较差。③加筋土黏聚力的提升与纤维-土界面的黏结力、纤维自身的抗拉强度有关,内摩擦角的提升主要与纤维-土之间的界面摩擦力有关。比较而言,玄武岩纤维的表面粗糙,抗拉强度大,使得加筋土的抗剪性能提升明显。相关分析结果可为比选纤维加筋土类型提供较好的参考。     

玄武岩残积土环剪试验研究

为准确了解土体大剪切位移下的力学特性,利用环剪仪对不同剪切方式、剪切速率下玄武岩残积土的峰值强度与残余强度进行研究,找到适合玄武岩残积土的剪切方式和剪切速率,并在此基础上分析干密度与含水率对峰值强度和残余强度的影响。试验结果表明:已经形成剪切面的试样,能很快达到残余强度状态,预剪与多级剪所得试验结果偏大,应选用单级剪;剪切速率对峰值强度影响较大,而对残余强度影响相对较小,剪切速率大的试样出现“漏水”与“挤土”现象,容易对结果造成偏差;随着干密度的增大,峰值强度增大,残余强度先减小后不变;含水率越大,峰值强度和残余强度越小,玄武岩残积土存在明显的遇水软化现象。研究结果可为玄武岩残积土坡的稳定性分析与灾害防治提供参考。     

花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性研究

花岗岩残积土广泛分布于我国南方,它具有特殊的土壤力学性质,研究花岗岩残积土垂直层次抗剪强度变异性及其影响因素对于指导工程施工及解释崩岗发生演变具有十分重要的意义。对花岗岩残积土进行多点采样,通过对花岗岩残积土不同层次的土壤进行基本性质测定,研究了土体在垂直层面上抗剪强度的变异特性及影响因素。研究发现:花岗岩残积土土体垂直层次之间的抗剪强度差异较大,这种差异主要体现在内摩擦角的变化上;影响花岗岩残积土抗剪强度指标的主要因素为水分含量以及砂粒含量;同时考虑水份和砂粒含量两项因素时,一定含水率范围内,抗剪强度随含水率的降低、砂粒含量的增多而增大,凝聚力总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增大而减小,内摩擦角总体随含水率降低而升高,随砂粒含量的增多而增大。     

玄武岩纤维提升水泥土抗拉性能的试验研究

为研究玄武岩纤维对水泥土抗拉力学性能的影响,选取不同长度、直径及掺量的玄武岩纤维掺入水泥土,通过开展单轴拉伸试验、无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验,并采用正交试验极差法,分析了玄武岩纤维对水泥土的应力-应变曲线、抗拉强度、拉压强度比和破坏形态的影响规律和微观作用机理。结果表明:玄武岩纤维水泥土的单轴抗拉试验应力-应变曲线可分为弹性变形、破坏、残余强度和稳定4个阶段;纤维变量对抗拉性能影响大小依次顺序为长度、掺量、直径;玄武岩纤维长度9 mm和掺量1.5%为玄武岩纤维的最优单掺参数。玄武岩纤维水泥土的拉压比较未掺入纤维的水泥土的拉压比高,但纤维种类和掺量等对纤维水泥土的拉压比影响较大;三维随机网状分布的玄武岩纤维可提升水泥土的抗拉强度和韧性。     

陶粒混杂纤维混凝土强度正交试验研究

为了解决目前轻质混凝土力学性能不足的问题,开展了向轻质混凝土中掺入多种纤维以提高其力学性能的试验.采用正交试验方法分析了陶粒、玄武岩纤维和聚丙烯纤维这3种添加物对于混凝土抗压强度和最大抗剪荷载的影响.结果 表明:陶粒替代部分粗骨料能够有效降低混凝土的自重并大幅度降低混凝土的抗压强度,但陶粒可以提升混凝土的最大抗剪荷载,...     

钢纤维、玄武岩纤维及聚丙烯纤维对自密实混凝土性能的影响研究

在混凝土中掺加纤维材料,能够改善自密实混凝土抗拉性能差与延性差的缺点。在分别加入钢纤维、玄武岩纤维与聚丙烯纤维掺料的基础上,通过对自密实混凝土进行塌落扩展度、V型漏斗、L仪试验、抗压强度试验与劈裂试验,研究了纤维种类、纤维体积率与纤维尺寸对自密实混凝土流动性、间隙通过性、抗压强度及劈裂强度的影响。试验结果表明:纤维长度越大、掺量越大,其对自密实混凝土流动性的抵抗作用越强,其中玄武岩纤维的影响最明显,聚丙烯纤维其次,钢纤维相对较弱。除长度在6mm时,钢纤维可少量增强混凝土抗压强度,其他长度对抗压强度的影响不明显;聚丙烯纤维和玄武岩纤维均明显削弱了抗压强度,当聚丙烯纤维体积掺量为0.3%和长度为6mm时,混凝土抗压强度下降了55.8%。钢纤维对劈裂强度有明显影响:短钢纤维具有削弱作用,长钢纤维具有明显增强作用;但钢纤维的掺量对劈裂强度影响不大。此外,聚丙烯纤维和玄武岩纤维对劈裂强度的影响较弱。     

废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性

采用Shear Trac-II型直剪仪,对废旧轮胎橡胶颗粒与黏土混合土的剪切特性进行了研究,探讨了橡胶颗粒掺量、粒径对黏土混合土抗剪强度的影响,建立了抗剪强度指标与橡胶颗粒掺量及粒径之间的关系,并通过轻型压实法分析了混合土的压实指标。结果表明:混合土的最大干密度与最优含水率均随橡胶颗粒掺量增加逐渐减小,当掺量高于15%后,其减小趋势明显减弱。当橡胶颗粒掺量为40%时,混合土的抗剪强度最高,其抗剪强度较黏土提高了20%~40%。橡胶颗粒掺量低于20%时,增大橡胶颗粒粒径可使混合土的抗剪强度显著提高。混合土的黏聚力随掺量增加先增大后减小,内摩擦角则逐渐增大。在剪切过程中,试样表现出先剪缩后剪胀的特性,且在低压力、掺入大粒径橡胶颗粒时,其剪胀特性较明显。     

玄武岩纤维对水泥土力学性能的影响效应研究

水泥土中掺入玄武岩纤维,在不同的水泥含量(10%、15%、20%、25%)条件下,选取5种长度(6 mm、12 mm、18 mm、24 mm、30 mm)和4种掺量(0.3%、0.5%、0.7%、1.0%)作为变量,制作不同龄期的立方体试块(7 d、14 d、28 d),进行无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究玄武岩纤维掺入水泥土后对水泥土抗压强度和抗拉强度的影响效果,最终确定了玄武岩的较优掺入长度为18 mm,最优掺量范围为0.5%~0.7%。结果表明,玄武岩纤维对水泥土抗压抗拉强度均有所提升。     

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。