曹妃甸滩涂淤泥化学加固处理的试验研究

唐山曹妃甸工业区是国家正在着力开发建设的重要经济产业区,其滩涂大面积淤泥的固结硬化处理是开发建设中的首要技术难题。现场研究表明,用固化剂将曹妃甸淤泥进行化学加固处理是行之有效的方法。通过室内试验,提出固化剂中熟料、Na3SO4、Na2SiF6等配方的最佳配比,并通过无侧限抗压强度试验检验其强度。试验结果表明,此固化剂配方具有极大的优越性,可为现场施工提供科学指导。     

自重和真空负压下吹填淤泥固结性状分析

利用吹填淤泥造地能够解决建设用地紧缺及吹填淤泥对环境污染等问题。联合IFCO BAT系统和TDR系统,设计大型模型试验对吹填土在自重及真空负压下固结特性进行研究。试验得到吹填淤泥在固结过程中孔隙比、渗透系数、孔隙水压力和土面沉降的变化情况,并整理得到孔隙比和渗透系数随有效应力的变化关系,发现与Tiller(1984,1985)模型接近,同时得到了Tiller模型中各项参数。还在Gibson一维大变形固结理论和Tiller模型基础上建立了以有效应力为控制变量的吹填淤泥在自重和负压作用下的固结模型,并用差分法对其进行求解。讨论了孔隙水压力在固结过程中的变化情况和固结度随负压的变化情况。最后,采用所提出的固结模型对吹填淤泥模型槽试验进行了分析,理论计算结果与试验结果相近。     

深圳湾新吹填超软土固结系数的试验研究

 采用全自动气压固结仪对深圳湾吹填超软土进行大量的固结试验,通过对试验结果的统计分析及与原状淤泥固结系数的对比研究,得出如下结论：(1) 实际工程中,可近似采用压力范围＜100 kPa内统计样本均值线上、压力范围＞100 kPa内对数函数带形宽度内的固结系数,对此区域吹填淤泥的变形及固结速率进行近似估算;(2) 同区域内吹填淤泥固结系数小于原状淤泥的固结系数,随着固结压力的增加,两者间差异性越来越小,说明吹填淤泥经过超载预压处理后,可以达到与原状淤泥相同的排水固结速率。     

饱和淤泥质砂土动力变形及动强度特性试验研究

为研究淤泥质砂土的动力特性,利用动三轴仪对现场饱和淤泥质砂土进行不同固结应力状态下(固结围压σ3c=100,200,300,400 kPa,固结应力比Kc=1.0,1.5,2.0)的动力变形特性及动强度特性试验研究。分析动应力–动应变关系,阻尼比、动强度等一系列变化规律,并对淤泥与砂含量比例对淤泥质砂土动力特性的影响进行初步探索。研究结果表明:固结应力状态对饱和淤泥质砂土动应力–动应变关系影响很大;阻尼比随动应变的增大而增大,相同固结围压下,阻尼比随固结应力比的增大而增大;不同固结应力状态下,动应力随破坏振次的增大而降低,相同固结应力比,不同固结围压下σd/(2σ3c)与fN关系可以近似归一;不同的淤泥含量对饱和淤泥质砂土的动力特性影响显著,在相同的动应变条件下,动应力随着淤泥含量的增大而减小;在相同的固结围压下,阻尼比随着淤泥含量的增大而增大;强度并不是随着淤泥含量的增加而单调增加,在淤泥含量为20%时强度最低。     

高纬度林区软土的低温力学特性试验研究

为了研究高纬度林区低温情况下软土的力学特性,以大兴安岭地区呼玛县淤泥质软土为试验对象,通过温控三轴仪进行不同负温下的不固结不排水试验,以及采用改装后的温控固结仪进行不同温度下的固结试验,试验结果表明,淤泥质软土的剪切峰值、黏聚力、摩擦角及弹性模量均随着试验温度的升高而出现下降趋势,并且在-2～-1℃之间变化最为明显;温度由负到正,淤泥质软土的固结压缩量显著增大.研究结果表明了淤泥质软土在负温条件下抗剪强度高,压缩性低,与季冻区公路工后沉降随季节变化趋势相对应,为类似工程提供参考.     

动力排水固结软基处理模型试验研究

介绍了动力排水固结室内模型试验,并从室内模型试验出发,对动力排水固结加固效果进行研究,建立了一个相似比1:2的室内动力排水固结加固淤泥质软土的试验模型,严格控制试验条件和工艺参数,研究了动力排水固结淤泥质软土的效果.通过室内模型试验研究,总结了动力排水固结加固软土地基效果的影响因素,被加固土体的变形规律,超孔隙水压力的消散规律和加固过程中软土地基振动液化安全稳性系数变化规律,提出了动力排水固结软土地基有效加固深度确定方法和动力排水固结加固效果评价方法.     

水平排水板–真空预压联合处理高含水率疏浚淤泥模型试验研究

水平排水板(prefabricated horizontal drain,PHD)联合真空预压是处理疏浚淤泥的有效手段,在浅层专用对堆置场的应用中具有很大优势。通过2个室内模型对照试验,研究了竖向排水板(prefabricated vertical drain,PVD)和水平排水板联合真空预压处理高含水率疏浚淤泥的差异性。研究主要分析了真空荷载下PVD和PHD的排水特点、试验中模型土体的沉降和板材变形情况以及试验结束时的土样含水率等结果,试验表明使用水平排水板处理疏浚淤泥可有效避免板材的弯折问题,且试验过程中土体变形非常均匀;随着固结过程水平排水板上下土层厚度不断减少,缩短了排水路径,PHD固结模型试验的整体排水速率高于PVD固结;380 h真空固结以后,水平排水板处理的疏浚淤泥含水率从360%降为150%相较于PVD固结低30%～40%。最后,针对模型试验和现场工程实际之间可能的差异性,对试验结果进行了详细讨论,以期可以为更大尺寸的模型、现场试验提供指导。     

基于GDS固结仪的吹填淤泥非线性渗透性及参数测定

 吹填淤泥具有高含水量、高压缩性、低渗透性等特性,因形成条件与应力历史等不同,表现出与一般软黏土不同的渗透特性,很难利用常规渗透试验仪测定渗透系数。GDS固结仪可克服现有渗透试验仪的缺陷,在吹填淤泥非线性渗透特性研究及参数测定方面具有很大的优势。采用GDS固结仪对深圳前湾吹填淤泥进行固结渗透试验,对软黏土常见的4种渗透系数与孔隙比之间的非线性关系进行回归拟合,获得相应的拟合参数。结果表明：(1) 在6～400 kPa的固结压力下,吹填淤泥的渗透系数随固结压力的增加呈非线性变化,降低1～2个数量级;(2) 4种渗透系数与孔隙比之间的非线性渗透关系对于深圳前湾吹填淤泥都是适合的,其中渗透系数与孔隙比之间的幂函数关系,拟合程度最好,形式简单,成为吹填淤泥等超软土大变形与非线性固结性状数值分析首选的非线性渗透关系。     

淤泥质土孔隙水压力消散规律

确定土体的孔隙水压力是土力学中一个重要的研究问题。在室内静三轴试验的基础上进行改进,对淤泥质土固结排水过程中孔隙水压力消散特性进行了研究,分析了孔隙水压力系数随固结压力及排水量的变化关系。结果表明：不同加压方式孔隙水压力消散情况并不相同;淤泥质土的孔隙水压力系数不等于1而是小于1,随致密程度加大及含水率减少,B值也越来越小;淤泥质土固结排水具有阶段性,U／P值为80％是突变点。这对于淤泥质土孔压模型的建立和解决固结过程中土的强度变形问题,具有参考意义。     

福州滨海地区原状淤泥的力学特性试验研究

对福州可门港原状淤泥进行单向压缩和三轴固结不排水试验。试验得到了福州地区滨海淤泥在荷载作用下由弹性状态向塑性状态变化过程中其固结应力、孔隙水压力与轴向应变的关系以及应力路径曲线的特征。对试验结果进行分析可知,福州淤泥的固结屈服应力随着土层深度的增加而增加,但压缩模量与深度关系不大。通过三轴试验和三轴固结-回弹-再压缩试验得到福州软土修正剑桥模型的指标参数,为该地区滨海软土本构模型及参数的研究与应用提供参考。     

含氟、磷乳浊玻璃的制备及特性

用高温熔融法制备了含氟、磷Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃,利用紫外-可见光谱、差热分析、X线衍射、扫描电镜等测试技术分析了氟、磷复合乳浊剂对Na2O-CaO-SiO2玻璃透光率、物相组成、特征温度及力学性能的影响规律.结果表明:加入含氟、磷化合物后,Na2O-CaO-SiO2玻璃析出了不规则乳浊晶粒并使玻璃乳化;含氟、磷Na2O-CaO-SiO2乳浊玻璃外观呈磁白乳浊状,具有优越的力学性能、较高的玻璃转变温度及软化温度.     

无机盐早强剂对高效减水剂与水泥相容性的影响

在混凝土中能提高混凝土早期强度的无机盐应用非常广泛，但这些无机盐的加入对减水剂与水泥的适应性有很大影响。本文采用自磨水泥，通过测试不同掺量NaCl，CaCl2，Na2SO4下水泥净浆扩展度损失和凝结时间，对高效减水剂与水泥的相容性影响进行了试验研究。结果表明：随NaCl，CaCl2，Na2SO4掺量的增加，掺高效减水剂的水泥净浆初始扩展度及30min，60min扩展度保留值均变小，在掺加质量相同的情况下，其影响顺序为CaCl2〈NaCl〈Na2SO4。     

真空内循环负压法预处理制革含硫废水

采用真空内循环负压法预处理制革含硫废水，结果表明，酸化室内的最佳pH值为3．5。在此条件下连续运转30～40min就可使硫的去除率达到95％以上，并可同步去除COD；回收的Na2S可用于制革工序。     

混凝土在硫酸盐溶液中抗冻性的研究

本文研究了非引气混凝土和引气混凝土在水中和硫酸盐溶液（5%和7%Na2SO4）中的抗冻性。试验结果表明：混凝土在5％Na2SO4溶液中的抗冻性能低于其在水中的抗冻性,有所不同,适量引气对混凝土的抗硫酸盐冻融性能均有较大程度的改善作用。强度越高,混凝土的抗冰冻性能越好,但一些强度较高的混凝土试件在硫酸盐溶液中冻融时发生突然的中部断裂而破坏。     

混凝土盐结晶破坏的研究

以混凝土剥落量、膨胀率和强度损失率为评价指标,研究了干湿循环条件下Na2SO4和NaCl盐结晶对混凝土的破坏,并与在Na2SO4和NaCl盐溶液中浸泡的混凝土的化学侵蚀破坏结果进行对比.研究表明,混凝土在干湿循环条件下发生的盐结晶破坏明显比化学侵蚀破坏严重;盐结晶产生的混凝土膨胀和剥蚀破坏随着盐浓度和干湿循环次数的增加明显增大,且超过一定干湿循环次数后,混凝土经干燥后非但不收缩,反而继续膨胀;盐晶体刚开始主要起密实与增强作用,只有当盐晶体量超过一定值后,才会引起混凝土发生膨胀和破坏;引气可以显著降低和延缓混凝土的盐结晶破坏.     

基于轻骨料混凝土用于寒冷地区的试验研究

为了研究天然轻骨料在寒冷地区应用的可能性,本文着眼于内蒙地区蕴藏的大量浮石资源,通过试验研究纤维轻骨料混凝土的抗冻性能及抗硫酸盐冻融性能.研究发现,纤维加入后可以减缓轻骨料混凝土的强度损失,随纤维掺量的增加,改善效果显著,但纤维掺人对质量损失的影响并不明显.轻骨料混凝土在硫酸钠溶液中的冻融损伤比在水中更加严重.微观图片显示,聚丙烯纤维与水泥浆体的粘结比钢纤维强;掺入硅灰后,界面过渡区明显改善,抗冻融耐久性显著提高.     

多因素耦合腐蚀环境下锚杆腐蚀机制试验研究

锚杆的耐久性及使用寿命问题是锚固类结构耐久性及使用寿命的重要影响因素,该文开展了锚杆在潮湿空气和Na2SO4溶液中有、无载荷耦合情况下的腐蚀对比研究,进行锚杆腐蚀的耦合因素分析,探讨了锚杆在多因素耦合腐蚀条件下腐蚀机制,并得出了相关结论。     

纳米TiO2／PP-R树脂复合材料的制备及性能研究

研究了纳米TiO2的改性以及改性后的纳米TiO2对PP-R树脂的力学性能、耐热性能和紫外老化性能的影响.结果表明:用6%(质量分数,下同)包膜剂进行硅铝复合包膜改性后的纳米TiO2具有较好的分散性能;与纯PP-R树脂相比,添加4%经硅铝复合包膜改性后的纳米TiO2时,纳米TiO2/PP-R树脂复合材料性能有较大提高,其热变形温度由72℃提高到92℃,断裂伸长率由45%提高到90%;纳米TiO2/PP-R树脂复合材料的力学性能、熔融温度等随紫外照射时间延长而下降的趋势明显低于纯Pp-R树脂,说明纳米TiO2可大幅提高复合材料的紫外老化性能.     

矿粉、高钙灰及脱硫石膏对水泥收缩性能的影响

研究了50.0%(质量分数,下同)矿粉和高钙粉煤灰等量替代水泥对水泥净浆早期自收缩性能的影响及水泥砂浆的长期干燥收缩性能和初始开裂敏感性.结果表明,在水泥-矿物材料体系中,自收缩与矿物材料的水化活性成正相关性,用50.0%的矿粉和高钙粉煤灰替代水泥后,水泥浆体的自收缩率随着矿物材料活性的降低而降低;硫酸盐激发材料既具有增加水化程度和提高化学收缩的作用,又具有增加AFt量和产生膨胀的作用,因而对水泥浆体的自收缩影响不大;掺50.0%矿粉及1.0%元明粉可显著提高干燥收缩;脱硫石膏和煅烧脱硫石膏按照一定比例复合能显著降低干燥收缩;初始开裂时间、自收缩与矿物材料水化活性的相关性较大,自收缩越高则其开裂敏感性越大,早强措施增加开裂风险;采用矿物材料尤其是采用低活性矿物材料替代水泥可使水泥水化减缓,自收缩和干燥收缩减少,开裂敏感性降低.     

Monitoring lime and cement improvement using spectral induced polarization and bender element techniques

Spectral induced polarization(SIP)and bender element(BE)techniques show a high sensitivity to particle size,particle distribution and content of generated hydration products,which essentially govern the efficiency of ground improvement.In this context,both SIP and BE were integrated on a column setup to monitor the processes of lime and cement stabilization.A 5 mmol/L Na2CO3 solution was injected into the sand-lime mixture to produce CaCO3 precipitation,while deionized water was injected into the sandcement mixture to induce the hydration of cement.The average diameters of the precipitated particles or clusters were calculated from the relaxation time,which was a significant parameter of SIP signals,via the Schwarz equation.Two pairs of BE were used to demonstrate the heterogeneity of the product precipitation,which was probably caused by the location of the inflow and outflow on the SIP-BE column.SIP and BE showed the capability of nondestructively monitoring the spatiotemporal chemical evolution processes,which could be helpful for engineering applications.