木质素改良粉土热学与力学特性相关性试验研究

为揭示木质素改良粉土热学与力学特性随养护龄期的演化规律,通过击实试验、热阻系数测试、无侧限抗压强度试验、回弹模量试验、压汞试验和扫描电镜分析试验,探讨改良土热阻系数、强度和刚度与木质素掺量、含水率和养护龄期的变化规律,同时定性/定量评价改良土微观结构变化,分析改良土热学特性与力学特性间的相互关系。结果表明:改良土最大干密度较素土增加,最优含水率减小,干密度对含水率变化的敏感性增加;热阻系数随掺量和养护龄期增加而增加,60 d养护龄期后热阻系数趋于相同,热阻系数与土体密实度和组成成分的热传导特性密切相关;改良土强度随掺量和龄期增长而增加,28 d龄期12%掺量改良土强度约为素土强度6倍;回弹模量的变化特征与无侧限抗压强度类似,对于改良粉土,木质素最优掺量约为12%;改良土孔隙总体积和平均孔径显著减小,木质素包裹、连结土颗粒并填充孔隙,形成更致密土体结构。     

砂石粒径对改良膨胀土的影响研究

为研究砂石改良膨胀土工程特性随砂石粒径的变化规律,通过直剪试验、收缩试验、膨胀力试验、无荷膨胀率试验,分析了膨胀土抗剪强度、胀缩特性与砂石掺量、砂石粒径的关系。试验结果表明:随着砂石掺量增加,膨胀土的抗剪强度有所提高,内摩擦角增大,黏聚力先增大后减小,膨胀土的胀缩特性逐渐改善,相同掺量下,掺砂石的粒径越大,膨胀土的黏聚力和内摩擦角越大,胀缩特性改善效果越明显,掺入砂石粒径越大,胀缩特性得到改善并趋于稳定的砂石掺量越小,最优砂石掺量逐渐减小。建议不同粒径砂石改良膨胀土的最优掺量分别为:风化细砂40%,风化中砂30%,碎石25%。掺大粒径的砂石改良膨胀土更加经济有效。     

石灰和水泥改良湿陷性黄土路用性能试验研究

为解决定西至临洮高速公路黄土湿陷性的问题,文章以石灰和水泥作为改良剂,对改良后湿陷性黄土进行击实试验、膨胀量试验和CBR试验.结果表明:当改良剂掺量为4％～7％时,随着改良剂掺量增大,改良土的最大干密度、最优含水率和CBR值呈增长趋势,改良土的膨胀量呈减小趋势;从改良土的膨胀量效果评价,水泥改良剂最优,石灰改良剂最差;综合考虑,改良剂的掺量不宜大于6％.     

粉煤灰改性膨胀土与膨胀土抗剪强度比较研究

采用电子直剪仪对安阳粉煤灰改性膨胀土及未改性膨胀土进行了力学实验,并对试验结果进行了比较分析,结果表明:随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数,自由膨胀率,膨胀力与线缩率呈减小趋势,说明粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不...     

开山石渣改良膨胀土胀缩及击实性试验研究

本文针对目前改良膨胀土施工控制困难、污染环境、成本过高等问题,提出了利用掺石渣对膨胀土进行改良的研究思路。通过室内试验,研究了掺石渣对膨胀土基本物理参数、胀缩特性、力学特性的影响。试验结果表明,掺石渣之后,改良土的渗透系数显著增大,随着石渣掺比增加,改良土的膨胀率逐渐下降并趋于稳定。掺石渣改良膨胀土的最佳掺石渣比例为40%～50%,膨胀土初始含水率应控制在17.8%附近。开山石渣的加入明显的改善膨胀土施工时的碾压密实特性。     

南阳中膨胀土水泥改性的室内试验研究

取南水北调中线工程南阳段自由膨胀率77%的中膨胀土,开展了一系列不同水泥掺灰率和不同龄期下,压实度为98%试样的物理力学特性试验。通过对素膨胀土与改性膨胀土的胀缩性、界限含水率、级配及无侧限抗压强度的对比,揭示了掺灰率及养护龄期对膨胀土改性效果的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的胀缩性指标及反映黏土亲水性的液限和塑性指数均降低、胶粒含量减小、级配曲线随趋于平缓、无侧限抗压强度和弹性模量增加;合理的掺灰率应取6%;(2)随养护龄期的增加,胀缩性指标、液限、塑性指数、胶粒含量减小,无侧限抗压强度和弹性模量则增大。     

冻融循环作用下钢渣粉改良膨胀土的膨胀与压缩性能试验

通过掺加水泥、钢渣粉及氢氧化钠改良膨胀土,进行无荷膨胀率试验、无侧限抗压强度试验及三轴压缩试验。研究冻融循环条件下水泥改良膨胀土(ES-C)、钢渣粉水泥改良膨胀土(ES-SSP-C)及钢渣粉水泥氢氧化钠改良膨胀土(ES-SSP-C-SH)的力学性能。结果表明:各改良土的自由膨胀率排序为ES-SSP-C试样ES-C试样>ES-SSP-C试样;随龄期的增长,各试样的强度均呈持续上升态势,相同循环次数的试样强度也随龄期的增长而增大。三轴压缩时,改良后的膨胀土的破坏面并未贯穿整个试样。研究表明钢渣粉改良膨胀土具有较大优势,掺加钢渣粉具有抵抗冻融侵蚀的作用。     

粉煤灰及电石渣改良膨胀土干湿循环特性研究

向膨胀土中加入火山灰类添加剂可有效改善其胀缩特性,但连续干湿循环气候可能改变改良土的胀缩稳定性,并导致其强度降低。通过系统的室内试验对粉煤灰、电石渣改良膨胀土进行了干湿循环试验,分析其微观结构变化特征。试验结果表明,随着干湿循环次数的增加,改良土的膨胀性增大,无侧限抗压强度降低;与未经干湿循环的试样相比,经过干湿循环的试样内部大孔隙增多,颗粒排列状态被扰动。     

聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料的胀缩特性试验研究

为减少膨胀土所引起的工程地质灾害,同时实现废弃资源的循环利用,将不同配比聚苯乙烯泡沫塑料颗粒(EPS颗粒)与不同膨胀势的膨胀土制成混合料,开展聚苯乙烯泡沫塑料颗粒改良膨胀土的试验研究。结果表明:聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料在吸水过程中无荷载膨胀率、有荷载膨胀率逐渐增大,且都经历了快速膨胀期、缓慢膨胀期和膨胀稳定期3个阶段;聚苯乙烯泡沫塑料颗粒-膨胀土混合料的自由膨胀率、膨胀率和膨胀力随聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量的增大而显著降低,膨胀特性指标与聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量之间近似呈线性关系;聚苯乙烯泡沫塑料颗粒掺量对中膨胀潜势膨胀土收缩系数影响较小,而对强膨胀潜势膨胀土影响明显;从膨胀力改良效益角度考虑,中膨胀潜势膨胀土中聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的最优掺量为5%,强膨胀潜势膨胀土中聚苯乙烯泡沫塑料颗粒的最优掺量为10%。聚苯乙烯泡沫塑料颗粒改良膨胀土的机理主要在于聚苯乙烯泡沫塑料颗粒为膨胀土胀缩变形提供了空间以及柔性材料吸收了膨胀能量。     

磷尾矿改良膨胀土动变形与动强度特性试验研究

利用GDS真/动三轴仪,进行磷尾矿掺量0%,3%,7%,11%及围压100,150,200 kPa下的改良膨胀土一系列动三轴试验;探讨不同围压不同磷尾矿掺量对改良膨胀土动应变-动应力(ε_d-σ_d)关系、动弹性模量、动强度及其指标变化规律的影响。试验结果表明:改良土ε_d-σ_d曲线随着磷尾矿掺量增多先上移后下降,最优掺量为7%;动弹性模量E_d随动应变ε_d增大而减小,ε_d≤0.2%时,动弹性模量减小迅速,εd0.2%时,土体进入塑性发展阶段,E_d减小变缓;动强度曲线符合幂函数关系,动强度随围压增大而增大,随磷尾矿掺量增加先增大后减小,相对于纯膨胀土,最大提高约40 kPa,增加量约30%;改良土动黏聚力c_d随磷尾矿掺量先增大后减小,相对于纯膨胀土最大提高约9 kPa,增加量达36%,磷尾矿掺量对动内摩擦角φ_d影响较小。通过非线性拟合动强度参数与磷尾矿掺量关系,给出动强度计算公式。     

膨胀土胀缩机理及其在控制隧道沉降中的应用

因黄土的膨胀特性导致的隧道地表沉降和变形坍塌事故屡见不鲜。为探究浅埋段膨胀土隧道地表沉降和变形控制技术,结合在建太兴铁路TXXS-2小河沟段膨胀土隧道施工,采用现场监测、理论分析和现场试验研究相结合的方法,对膨胀土的特性、胀缩机理及其影响因素进行研究,结合监控量测数据结果,提出地表沉降控制技术。通过对膨胀土微结构特征进行研究,引用了膨胀土的判别函数式,对膨胀土的膨胀潜势进行了分类,根据膨胀潜势情况指导施工;研究了膨胀土强度特性,建立了强度与含水量、干密度、饱和度的关系,并对有效蒙脱石含量对强度的影响进行研究,理论上分析了晶体胀缩的根本机理;根据对膨胀土胀缩特性进行研究,分析了隧道的膨胀潜势等级和隧道特殊地质特征,通过现场土工试验,确定了小河沟隧道胀缩影响因素及其曲线关系;通过对现场施工进行监控量测,结合关系曲线和现场情况,提出了控制地表沉降的处治措施,指导现场工程施工。     

荆门膨胀土的水稳定性及其力学效应

本文针对湖北襄荆高速公路膨胀土,在室内开展了原状土在脱湿吸湿过程的无侧限抗压强度演化特征与击实土的胀缩性状及力学效应试验研究,发现原状膨胀土的工程性状同时受含水率与裂隙性的耦合影响,耦合程度随裂隙发育程度和膨胀潜势等级而各异;膨胀土的CBR值随其含水率的变化规律类似于击实曲线,但CBR峰值含水率大于最佳含水率,并非压实度最大时CBR值也最大,CBR值取决于击实膨胀土浸水膨胀后的含水率与干密度以及结构所处状态;膨胀土路堤填筑除考虑压实度与CBR值要求外,尚需考虑胀缩总率的影响,为深入认识膨胀土的工程特性提供了帮助。     

短切玄武岩纤维加筋膨胀土的试验研究

玄武岩纤维是一种新型的纯天然绿色纤维。本文将分散的玄武岩纤维丝掺入膨胀土中,研究玄武岩纤维加筋膨胀土的强度与变形特性。试验中,按纤维含量与干土质量比分别为0.0%,0.2%,0.4%和0.6%的比例配制试样。通过室内试验,研究表明:纤维的增加可抑制膨胀土的胀缩性;增加纤维含量,土的无侧限抗压强度和抗剪强度均有所增大,当纤维含量超过最优加筋量0.4%时,加筋膨胀土的无侧限抗压强度和抗剪强度反而会降低。因此,通过掺加玄武岩纤维增强材料,可以获得强度和韧性更高的纤维膨胀土,为膨胀土性质的改良提供一种可借鉴的方法。     

引江济淮工程膨胀土水泥改性剂量研究

膨胀土具有遇水膨胀、失水收缩的工程特性,掺加一定量水泥对其进行改性是处理膨胀土的主要方法之一。选取引江济淮工程弱膨胀土,通过对素膨胀土和改性土的自由膨胀率、界限含水率及无侧限抗压强度的试验分析,揭示了水泥掺量和养护日期对引江济淮工程弱膨胀土的物理力学性质的影响。试验结果表明:(1)随掺灰率的增加,改性膨胀土的自由膨胀率、液限、塑性指数均降低,无侧限抗压强度增加;(2)随养护日期的增加,自由膨胀率、液限、塑性指数减小,无侧限抗压强度增大;(3)基于本研究试验结果,同时综合考虑工程实际,建议引江济淮工程弱膨胀土水泥改性剂量为4%。     

膨胀土石灰改良室内试验研究

通过对采取的代表性弱膨胀土和中等膨胀土试样进行石灰改良前后的室内试验研究,得到膨胀土改良前后的土性变化规律,试验研究结果表明膨胀土填料经石灰改良后,其粘粉粒含量减小、塑性指数降低、胀缩性降低、力学强度提高、压缩性减小、水理性增强,填料的工程性质大大改善,可用于高速铁路路基填筑.     

铁尾矿砂改良膨胀土基本工程性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对尾矿砂改良土的基本物理性质指标、膨胀性指标、强度指标以及微观结构进行了研究。试验结果表明,随着掺砂率的增大,试验土样的界限含水率及塑性指数都减小;自由膨胀率、有荷膨胀率和膨胀力等膨胀特性指标随掺砂率的增大均降低。无侧限抗压强度和黏聚力随着掺砂率的增加先增大后减小,在掺砂率为30%时达到最大;内摩擦角随着掺砂率增大而增大。通过观察SEM试验结果,发现在掺砂率为30%时,改良土结构处于最稳定状态,说明掺铁尾矿砂改良膨胀土具有显著效果,为膨胀土改良提供了一种新方法。综合考虑各项指标,认为铁尾矿砂改良膨胀土的最佳掺入比应为30%。     

基于直觉模糊集的膨胀土胀缩性评价

膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土工作中的首要问题，为了准确评价膨胀土的胀缩性等级，以便于现场及时采取相应工程措施，减少灾害的发生，本文提出了综合考虑主、客观权重的直觉模糊集评价模型。选取液限、胀缩总率、塑性指数、天然含水率和自由膨胀率5个评价指标构成评价属性集。针对某高速公路的钻孔土样建立直觉模糊评价模型，并分析了指标权重变化对于胀缩性评价结果影响的灵敏度。研究结果表明：基于直觉模糊法的评价结果与模糊数学法、物元可拓法、变权靶心贴近度法和未知测度法的评价结果较为吻合，本文通过与4种有效模型评价结果相互印证的方式验证了直觉模糊集理论建立的评价模型应用于膨胀土胀缩性评价的合理性和可行性；针对某高速公路的局部钻孔土样的指标模糊性分析表明，自由膨胀率、塑性指数、天然含水率、胀缩总率、液限的指标权重的选取对胀缩性评价结果的敏感性依次减弱，其中自由膨胀率模糊性值最小、敏感性最强，而液限的模糊性值最大，因而随着液限权重的变化对胀缩性评价结果的影响较小。     

电石渣-火山灰质胶凝材料固化盐渍土试验研究

以电石渣、粉煤灰和碱激发剂作为原材料制备一种盐渍土固化剂,采用正交试验方法研究各因素对固化盐渍土击实性能和抗压强度的影响,并探索电石渣-火山灰质胶凝体系固化盐渍土的固化机理和水化产物。结果表明:各因素对固化盐渍土抗压强度的影响顺序为:碱激发剂>胶凝材料掺量>m(电石渣)∶m(粉煤灰);固化盐渍土养护7 d抗压强度和水稳定性满足实际工程中对固化盐渍土强度的需求;在电石渣和碱激发剂双重激发下粉煤灰发生火山灰反应,反应产物以水化硅酸钙凝胶、钙矾石和二水石膏为主。当养护龄期为360 d时,试件内未发现明显的Ca(OH)2存留,说明固化土试件养护360 d时,火山灰反应基本完成。