SH复配无机材料加固黄土工程特性试验研究

为了研究不同掺量的水泥、石灰和SH单独固化黄土与SH和水泥复配、SH和石灰复配固化黄土的强度特性,通过室内试验对试样进行了抗剪和强度试验,研究新型高分子材料SH复配不同掺量的水泥和石灰改良黄土的工程特性,并探讨了养护龄期对抗压强度的影响。研究结果表明:试件抗压强度和水泥掺量呈线性正相关,养护龄期对SH改良黄土的抗压强度工程特性的影响大于抗剪强度,SH掺量对黄土试件的抗压强度和抗剪强度工程特性改良相当。SH和水泥复配、SH和石灰复配固化黄土的抗压强度得到了很大程度提高,因此,在实际工程中根据工程需求的固化强度,计算所需SH的掺量与水泥和石灰复配,可为工程节约成本。     

客运专线水泥改良黄土填料试验研究

通过大量室内试验,研究了水泥改良黄土的击实特性、强度特性和干湿循环效应,分析了影响水泥改良黄土强度的因素,从压实系数、掺合比、龄期和干湿循环等方面进行研究,得出了不同的压实系数和掺合比对水泥改良黄土强度的影响规律。     

干湿循环作用下固化淤泥的抗剪强度变化规律

河、湖等的疏浚淤泥多采用固化方式进行处理。针对固化淤泥材料的干湿稳定性问题,系统开展了干湿循环作用下水泥固化疏浚淤泥的抗剪强度特性试验研究,揭示了固化淤泥在干湿循环作用下抗剪强度的变化机理,并对各影响因素进行了定量分析。结果表明:随着干湿循环次数的增加,固化淤泥的抗剪强度逐渐变化,且先快后慢,最后趋于稳定;干湿循环后,水泥掺量100kg/m~3固化淤泥试样的抗剪强度降低,而水泥掺量150、200kg/m~3试样干湿循环后的抗剪强度不降反增,说明干湿循环对固化淤泥的影响与水泥的掺量有关。较高的干燥温度促进了水泥水化,从而导致水化产物增加,固化淤泥的抗剪强度增大;同时,干湿循环过程中,微裂缝的发育导致固化淤泥的抗剪强度降低,干湿循环对固化淤泥抗剪强度的影响取决于二者的综合作用。     

新型高分子材料SH加固黄土强度及机理探讨

高分子材料在土加固工程中有很大的发展前途。SH为新型水溶性高分子固化材料。通过单轴抗压强度试验、X射线衍射、红外光谱、扫描电镜结合X射线电子能谱及比表面/微孔隙分析等现代测试手段,研究了SH加固黄土的强度特征,探讨该固化材料的固化机理。结果表明:SH加固黄土的强度随着SH掺量的增大而增加,但不是线性关系;SH固化黄土的后期强度很高。黄土用SH固化后,压缩性减小,湿陷性消失。SH的掺入,改变了黄土的结构,使黄土的颗粒间联结增强。它通过氢键、离子交换、吸附、絮凝等物理化学作用于黄土而显著提高黄土的强度。     

新型高分子材料固化黄土的抗剪强度特性

固化黄土的强度问题关系到黄土地区边坡、公路路堤等处理工程的安全稳定。以山西太原地区黄土,掺入新型高分子固化材料SH形成固化体,就不同掺量、干密度和含水率等变化因素条件下的固化黄土进行直接剪切试验,测定固化黄土的抗剪强度,分析抗剪强度指标的影响因素和变化特性。结果表明,固化剂SH掺量、含水率和干密度等是影响固化黄土抗剪强度的重要因素;内聚力和内摩擦角随着SH掺量和固化体干密度的增大及风干养护时间的延长而增大,而随含水率的增大内聚力呈指数式衰减,内摩擦角为多项式分布递减。实际应用时可以通过增大固化剂掺量和干密度、控制含水率而满足黄土固化工程需要和稳定安全。与条件基本相同的水泥和HEC对比发现,SH固化黄土的抗剪强度高于水泥和HEC。     

水泥固化重金属污染土干湿循环特性试验研究

水泥固化/稳定法是修复污染土地基的常用方法,修复后的固化土在外界环境干湿循环作用下的稳定性如何是事关修复成败的关键所在。通过系统的室内试验,着重研究了水泥固化Pb²⁺、Zn²⁺污染土在干湿循环作用下的强度特性、淋滤特性以及微结构变化规律,揭示了水泥固化重金属污染土的微观作用机制。试验结果表明,固化土体的强度及淋滤特性随着水泥掺量的增加得到了显著改善。固化重金属污染土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先增大,达到峰值后,随干湿循环次数的继续增大而减小。污染物掺量较低时,重金属离子的滤出浓度在干湿循环作用初期略有降低,此后则有所增加,但变化幅度较小;高污染物掺量时,滤出液中的重金属离子浓度较高,且随着干湿循环次数的增加而不断增大。低污染物掺量下,水泥对Pb²⁺及Zn²⁺固化效果相差不大;高污染物掺量下,水泥对Zn²⁺的固化效果较好。经过干湿循环作用后的固化土的扫描电镜试验结果与与其宏观力学及淋滤特性指标变化规律一致,从微观角度揭示了固化土工程性质的变化机制。     

新型固化剂与水泥混合料固化红层土水稳定性试验研究

以黏土石化剂和水泥作为土体固化剂对红层土进行固化,通过击实试验、无侧限抗压强度试验、浸水稳定性试验,研究不同掺量固化剂对红层土击实特性、浸水崩解特性、吸水增湿率、抗压强度、浸水后软化系数等性能的影响规律。结果表明:加入水泥和固化剂混合料后,试件的水稳定性和抗压强度都显著高于素土和单掺黏土石化剂和水泥的试件,最大抗压强度达2.3 MPa,7 d养护龄期内强度能达到最大强度的95%以上,浸水后强度损失在0.5%以内,试验采用的土体固化剂起到了显著的固化效果。     

干湿循环对不同粒径组崩解性砂岩改良膨胀土的影响

基于引江济淮工程研究利用河道开挖弃料崩解性砂岩改良膨胀土的长期效果.试验结果表明:①崩解性砂岩改善膨胀土的压实性和强度特性,岩屑粒径小于2 mm时改良土的压实性最优,砂岩物理改良土的直剪指标与岩屑粒径正相关,砂岩水泥复合改良土的直剪指标主要受水泥改良作用控制,岩屑粒径的影响不明显;②崩解性砂岩对改良土干湿循环过程中的开...     

干湿循环作用下伊犁黄土强度劣化试验研究

为了探讨干湿循环对黄土强度的影响,采用三轴试验方法,考虑了干密度、含水量、干湿循环幅度的影响,获得伊犁黄土干湿循环强度劣化规律,并利用复合函数拟合劣化度,建立伊犁黄土干湿循环强度损伤模型。结果表明：黄土在干湿循环作用下会产生明显的劣化效应,干湿循环幅度和干密度的影响显著;受原状黄土和压实黄土的劣化影响的主要是黏聚力,首次干湿循环对压实黄土黏聚力影响最大,3次干湿循环时原状黄土黏聚力劣化最多,内摩擦角受干湿循环作用影响不大;干湿循环效应使原状黄土的力学特性向重塑黄土发展,5次干湿循环后原状黄土的强度与压实黄土趋于一致;增湿过程土体孔隙发育和减湿过程土样内外出现裂隙是黄土出现强度劣化的主要原因。     

复合固化砂土干湿循环试验研究

为探究掺加水泥、石灰、长安大学4号固化剂以及多种纤维的复合固化黄土的抗干湿循环性能,进行了干湿循环试验、相对动弹模量试验。试验结果表明:纤维与固化剂可以显著提高复合固化砂土的抗干湿循环性能,其中0.45%改性聚丙烯纤维、8%~10%水泥作为复合固化材料时复合固化砂土的抗干湿循环性能达到最优效果。     

循环荷载作用下黄土边坡变形研究

 通过室内不排水动三轴试验,研究列车循环荷载长期作用下,Q3黄土的动强度以及动应力–动应变关系。结果表明,Q3黄土动应变随动应力及振动次数的增加而增大,动弹性模量随动应变增大逐渐减小,动强度随循环次数的增加而降低。在此基础上,建立黄土边坡的动力分析模型,分析机车振动荷载作用下边坡的变形规律。结果表明,边坡位移随时间的增大而增大,下边坡的变形量要远远大于上边坡的变形量,边坡位移表现为一个非稳定的变形过程;由于机车荷载的作用,黄土的动强度下降,从而造成边坡的稳定性降低,相对于上边坡而言,下边坡更易失稳。     

降雨入渗对湿陷性黄土边坡稳定性影响

在降雨环境下,湿陷性黄土边坡容易出现失稳现象。基于陕西某黄土边坡评估工程对降雨作用下湿陷性黄土边坡稳定性进行评估,具体结论如下:对于湿陷性黄土边坡而言,随着降雨时间的增加,水体入渗的深度逐渐增加,边坡安全系数逐渐降低;在渗流作用下,土体强度衰减比越小,边坡的安全系数越小;为了保证湿陷性黄土边坡稳定性,应该注意边坡坡面的防水,防止降雨入渗削弱边坡稳定性。     

黄土公路阶梯状高路堑边坡稳定性研究

 为揭示黄土公路阶梯状高路堑边坡的稳定性状,依托阎良—禹门口高速公路黄土高边坡工程,对非扰动黄土阶梯状高路堑边坡模型进行离心试验研究,采用有限元分析软件ANSYS对阶梯状高路堑边坡稳定性进行数值分析,深入研究黄土公路阶梯状高路堑边坡的变形发展过程、破坏特征及其稳定性。研究结果表明：非饱和黄土阶梯状多级矮坡在发生破坏前会发生明显的侧向变形,最大水平位移发生在1/3坡高且向内平距2/3坡脚处,边坡的变形存在先垂直、后水平的特点;非扰动黄土边坡发生侧向变形时,在坡内存在很短距离的无水平应变区;黄土阶梯状多级矮坡的稳定性主要受宏观坡率的控制,高边坡的整体稳定性不受次级矮坡的影响;阶梯状多级矮坡利用黄土的直立特性,采用大于70°坡角的多级矮坡来消除降雨对坡面的冲刷,可最大限度地增加坡面的降雨入渗量,减少坡面产流,为防护边坡植物的生长创造好的立地条件。阶梯状多级矮坡是黄土地区公路路堑边坡较好的一种坡型,具有良好的工程和应用价值。     

湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析

采用原状黄土与重塑黄土联合制作模型,针对湿陷性黄土高贴坡在天然含水量及饱和状态时的稳定性和变形模式开展离心试验研究。结果表明：湿陷性黄土高贴坡在天然含水量状态下稳定性较好,贴坡体固结变形是高贴坡变形的主导因素,高贴坡工后变形量及变形速率前期较大,后期较小,且贴坡体厚度越大,工后沉降也越大,变形稳定所需的时间也越长,贴坡体厚度与工后沉降量呈现线性关系;当土体饱和时,贴坡体固结及黄土湿陷共同导致高贴坡沉降变形,若沉降变形过大,坡体可能沿水分浸入时形成的软弱带开裂破坏;湿陷性黄土层的强度决定湿陷性黄土高贴坡的稳定性,坡体破坏时滑裂面将通过湿陷性土层,其位置取决于湿陷性黄土层与其相邻土层的强度差异。当强度差异较大以致湿陷性黄土层与相邻土层的接触面形成软弱夹层时,则接触面必为滑裂面的一部分,且强度相对较小的接触面首先破坏,滑裂面上部土层表现出比较典型的平移滑动模式;反之,滑裂面近似圆弧,且与接触面之间存在一定厚度的过渡层。     

拓宽黄土路基湿化破坏机制模型试验研究

 为研究拓宽黄土路基浸水湿化破坏机制与模式,在土工离心机上设计并安装位移量测系统,以西安—潼关高速公路拓宽工程为研究载体,建立与实际应力相符的离心试验模型;针对浸水湿化后黄土拓宽路基的沉降变形规律和破坏形式进行研究,基于试验结果开展高填方黄土路堤破坏机制的讨论。研究结果表明,拓宽路基坡脚处高含水量对拓宽黄土路基稳定性影响极为显著,在地下水位较浅处的地带,强降雨天气或地下水位骤升所引起的拓宽路基荷载下黄土地基的局部失稳会极大威胁上部拓宽路基的安全,浸水破坏滑裂面的形成是一个渐进破坏过程。由于地基局部湿软,抗剪强度降低,地基的起始剪切破坏发生于老路坡脚处,一旦产生过大的变形量将会引起整个路基自上而下的滑移。地基破坏时的滑动面近似为圆弧状,建议采用裂隙圆弧法对拓宽荷载下地基进行稳定性评价。试验结果还表明,新老路基拼接带土体中的加筋材料起到裹附作用,可增强路基的板结效果,形成有效的土拱效应,这样就充分利用路堤填料本身的刚度,调整地基的沉降变形。     

饱和黄土边坡的动力失稳机制研究

通过对无限边坡的拟静态平衡分析和考虑饱和黄土在地震作用下动孔隙水压的增长规律,探讨了动孔隙水压对饱和黄土无限边坡地震期间和震后稳定状态的影响。分析表明,地震时孔隙水压累积导致的抗剪强度衰减会导致边坡发生永久变形,甚至导致整体滑动破坏或因黄土液化而发生流滑破坏。引入一个粘聚力界限值来区别黄土边坡的最终破坏模式,以及动孔压比的两个界限值来评价抗剪强度衰减对其破坏机制的影响。最后给出了此类边坡稳定状态的判别图,并建议了分析步骤。     

崩解泥化过程中泥岩强度衰减因素研究

崩解是泥岩的基本特性,是土体的主要形成方式。受自然气候的干湿循环作用影响,泥岩崩解、泥化,引发了许多边坡坡面剥蚀及边坡失稳问题。因此研究泥岩在崩解泥化过程中强度衰减的影响因素具有重要的工程意义。以引江济淮试验工程的河道边坡下部低强度、弱膨胀的红层泥岩为研究对象,提出了自然约束的崩解试验研究方法,对干湿循环过程中泥岩试样的裂隙开展,颗粒组分,耐崩解比,剪切强度及强度指标等参数进行了研究。研究表明:干湿循环效应存在临界次数。在7次干湿循环前,泥岩试样的参数变化显著,有裂隙增长、细颗粒含量比例增加,耐崩解比、剪切强度及强度指标的减小。7次干湿循环后,这些参数变化均不明显。崩解物的耐崩解性变化特征与完全崩解颗粒粒径阈值D_(cr)无关,耐崩解指数I_(Di)及耐崩解率D_R减小特征趋势相同。泥岩崩解物的强度指标与耐崩解率D_R呈现很高的正相关性。这些说明干湿循环为诱发岩石崩解的因素,对强度衰减起作用的是试样的颗粒组成与状态变化,耐崩解率是颗粒组成与状态的量化指标。     

三门峡-大坝公路深路堑黄土边坡设计及稳定性评价

文章通过对三大公路沿线黄土的地形、地貌、地质及气候的分析研究,并结合黄土在干燥状态下高强度的特点,总结出了黄土质深路堑边坡的设计方法,经过多年运行,稳定性较好,取得了较好的经济效益.     

冻融循环导致洛川黄土边坡剥落病害产生机制的试验研究

 冻融循环作用导致洛川黄土边坡剥落病害的发生。作为对比,在洛川剥落边坡及铜川未剥落边坡分别采样,模拟自然坡面冻融过程,在开放不补水条件下,开展冻融循环试验,测定在冻融循环作用下土样表面的变化特征及土样高度、干密度、含水率、黏聚力及内摩擦角的变化情况。试验结果表明：洛川土样在初始几次冻融过程中,土样体积稍有增大,含水率变化较大,冻结过程中冰晶冻胀力破坏土体结构,融化时结构不可恢复,反复冻融导致土体强度弱化。冻融循环10次左右后,土体物理力学状态趋于稳定。融化时,在水的软化作用和冰的促化效应下,沿着水冰交界面易产生剥落病害;铜川土样在冻结过程中,在冻结缘处产生负孔隙水压力,土体密度增大,体积减小,强度增大;融化时,有效应力减小,总应力不变,融沉量大于冻胀量,土体黏聚力略有增强,不易产生剥落。     

抗疏力固化剂改性黄土工程性质及其改性机制

 将抗疏力固化剂运用到黄土加固中,并对比水泥、石灰改性黄土性质,探究抗疏力固化剂改性机制。通过强度试验、崩解试验、渗透试验探索改性土工程性质。通过开展水滴入渗、X衍射、电镜扫描、压汞等试验分别分析土样土颗粒表面能、矿物成分、微观结构、孔隙充填情况以探究改性机制。试验结果表明：抗疏力固化剂改性黄土强度、抗崩解性显著提高,渗透性略有降低。水滴入渗试验显示抗疏力改性黄土土颗粒表面自由能极大降低,斥水性明显优于水泥、石灰改性土;不同抗疏力固化剂添量土样X衍射图谱中物象群峰基本相同;SEM图像显示随抗疏力固化剂掺量提高,黄土中粉土颗排列方式基本不变,细小黏附物发生凝聚,附着物略有增多;压汞数据显示抗疏力改性黄土中大、中、小孔隙体积均略有减小,微孔隙明显增多。初步得出抗疏力改性黄土的机制在于：降低土颗粒表面能以提高阻水、抗水性;抗疏力物质包裹土颗粒及细小黏土颗粒发生凝聚来连结土颗粒,强化骨架颗粒连结强度;抗疏力材料膨胀挤密作用较弱,改性黄土通透性好。抗疏力固化剂在改善黄土力学性质、水理性质的基础上,还一定程度上解决了传统固化剂在提高阻水性的同时通透性降低的矛盾。