吉林省乾安地区分散性土体改性试验研究

分散性土遇水容易分散流失,极易对水渠、大坝等造成冲沟、管涌等破坏,对水利工程造成不利影响。为降低工程灾害,需对分散性土进行改良。实验以吉林省乾安县分散性土体为研究对象,分别采用石灰+粉煤灰(比例1∶2)、水泥+石灰+粉煤灰(比例1∶1∶4)两种改性方案,通过针孔试验和碎块试验验证改性效果,并通过渗透试验探究改性剂对土体渗透性能的影响。综合试验结果,推荐采用石灰+粉煤灰改性方案,其中分散性土改性推荐最低胶材总掺量为6%,过渡性土改性推荐最低胶材总掺量为4%。改性剂对分散性土的渗透性影响不大,但对土样分散性的改良较为显著,可用来指导工程实践。     

大石峡水电站筑坝土料分散性综合判定及改性研究

分散性土的抗冲蚀能力很低,对许多工程的安全性造成严重威胁。在分析土样物理化学性质和矿物学性质的基础上,采用双比重计、碎块、针孔、孔隙水阳离子和交换性钠百分比等试验方法,对大石峡水电站大坝防渗土料的分散性及其改性措施进行了研究。研究结果表明,土样1号和4号属于分散性土,2号、3号、5号属于过渡性土。土样产生分散的主要原因:一是土样中含有数量较多的钠离子,使得伊利土也像那钠基蒙脱土一样具有较强的分散性;二是酸碱度较高,使得土颗粒之间的斥力能大于引力能,促使土样分散;掺入质量分数0.26%的AlCl_3·6H_2O或质量分数0.35%的CaCl_2都会对分散性土样产生显著的改性作用。结果表明:土样产生分散的条件是土样中含有大量的钠离子和较高的p H值;AlCl_3·6H_2O的改性效果明显优于CaCl_2,是一种有效的分散性土改性剂。     

某心墙坝土料分散性判别与石灰改性土的性能规律分析

分散性土作黏土心墙会影响大坝的防渗安全,通过针孔试验、碎块试验对新疆某心墙土料的分散性进行了判别,分别采用天然河水与石灰进行改性试验,研究不同石灰掺量和陈化时间对改性土物理、力学性能的影响规律。结果表明,黏粒含量为12%是土料产生物理性、化学性分散的界限;采用天然河水进行改性,效果不佳,当石灰掺量为3%时,可完全消除分散性;土样掺入1%的石灰后,界限含水率变化明显,最大干密度由1.79 g/cm³降至1.69g/cm³、压缩模量由13.4 MPa增至19.4 MPa、黏聚力由25.1 kPa升至43.3 kPa;随石灰掺量的增加,最大干密度提高、内摩擦角减小,黏聚力增大;随着陈化时间的延长,液限呈增长趋势,最大干密度在24 h内较稳定,之后开始降低,240 h后趋于稳定,压缩性在72 h内变化不明显,而后开始增强。由于石灰中含有大量的钙离子,因此使分散性土的性能发生变化。     

羟基铝改性分散性土的试验研究

利用羟基铝溶液作为改性材料,对东北某地典型的分散性土进行改性,通过针孔试验、碎块试验和双比重计试验研究了不同铝土比条件下羟基铝溶液对分散性土的改性效果,并结合土粒相对密度、颗粒组成、pH值及阳离子交换量等物理化学指标分析了羟基铝溶液对分散性土的改性机制。结果表明:羟基铝溶液加入后,土体相对密度明显降低、颗粒粒径变大、pH值降低、阳离子交换量降低;羟基铝溶液通过离子交换、团聚等作用,增大了土体中高价阳离子的浓度,降低了Na~+浓度,同时降低了土体的pH值,从而达到降低土体分散性的效果,在羟基铝溶液的铝土比为0.2～0.4 mmol/g时即对分散性土有明显的改性效果,可作为一种良好的分散性土改性剂。     

低温和干湿循环双重环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀试验研究

结合我国西北地区实际情况,对低温、干湿循环双重环境下水泥砂浆抗硫酸盐侵蚀性能进行了试验研究。试验采用0.5和0.36两种水灰比,胶凝材料采用普通硅酸盐水泥、中抗硫酸盐硅酸盐水泥和在普通硅酸盐水泥中分别掺入15%矿粉+1%硅灰和15%矿粉+3%硅灰4种方案。结果表明：在低温、干湿循环双重环境作用下,化学侵蚀非常缓慢,砂浆的劣化主要是硫酸钠结晶导致的;降低水灰比能显著提高水泥砂浆抵抗硫酸盐侵蚀的性能;使用抗硫酸盐硅酸盐水泥能在一定程度上改善抗侵蚀性能;不同水灰比下,复掺矿粉和硅灰会表现出不同的效果,在低水灰比情况下能提高抗侵蚀性能,在高水灰比下反而会降低抗侵蚀性能。研究结果可为低温和干湿循环双重环境下的工程建设提供参考。     

粉煤灰改性分散性土的变形特性研究

分散性土是一种特殊土类,抗冲蚀性能很低,对工程的危害很大。本文以陕西杨凌黄土为原始土样,采用加入碳酸钠的方法配制人工分散性土,在最优含水率状态不同压实度下,进行压缩试验,研究粉煤灰掺量和压实度对改性分散性土变形特性的影响。试验分析得出粉煤灰掺量为8%、压实度不低于0.94时,分散性土的压缩性有会大幅度降低,可以满足工程的要求。     

根-土复合体的胀缩变形及干湿循环后的力学特性研究

【目的】边坡生态防护具有自然生态修复和固土作用,经济效益斐然。为了研究干湿循环作用下植物根系对红黏土的加固机理和生态防护在红黏土分布区的适用性。【方法】以贵州省贵阳市红黏土为研究对象,采用膨胀试验和收缩变形试验,探究根-土复合体在不同初始含水率下的胀缩性能,并采用固结快剪试验,测定干湿循环作用下不同循环幅度和不同初始含水率时根-土复合体的抗剪强度参数,从而分析干湿循环作用下根系的掺入对红黏土强度变化的影响。【结果】研究结果显示：(1)所测红黏土的自由膨胀率为58.0%,属弱膨胀土。膨胀率和线缩率分别随初始含水率的增加而减小和增加,根系的掺入能够有效抑制土体的胀缩变形,抑制强弱与根系含量和土体含水率有关。(2)当循环幅度分别为10%、20%和30%,且初始含水率和根系掺量一定时,根-土复合体的抗剪强度较5次循环前呈现先增大后减小的趋势。(3)当初始含水率分别为40%、50%和60%,且循环幅度和根系掺量一定时,根-土复合体的抗剪强度较5次循环前总体上随初始含水率的增加而减小。【结论】根系的掺入能够有效抑制干湿循环作用下红黏土抗剪强度的衰减。研究成果将进一步加深对红黏土力学特性和边坡生态防...     

钢渣微粉改良膨胀土室内试验研究

钢渣微粉是钢渣加工产生的副产品,一直未被有效利用。Ca2+含量占40%~60%,考虑是否可以用来有效改良膨胀土。分别对膨胀土、素土和不同钢渣微粉掺量的改良土进行液塑限试验、直剪试验、干湿循环试验,得到结论:钢渣微粉的掺入使得膨胀土液限下降,塑限上升,且掺量大于3%时液、塑限符合路基规范要求;钢渣微粉的掺入对于膨胀土强度具有很好的改良效果,且钢渣微粉的最优掺入比例为5%;钢渣微粉对干湿循环后膨胀率的下降以及强度的增长均有很好的改良效果。试验结果表明膨胀土通过钢渣微粉的改良后符合工程规范要求。     

干湿循环下改性混凝土硫酸盐腐蚀的断裂性能试验研究

分别掺入粉煤灰、矿渣粉、硅灰和聚酯纤维对普通混凝土进行改性,通过切口梁三点弯曲断裂试验研究干湿循环方式下受5%Na2SO4溶液腐蚀混凝土的抗裂阻裂性能。计算分析了腐蚀后改性混凝土的荷载-裂缝口张开位移P-CMOD曲线特性、断裂韧度与断裂能,给出抗腐蚀增韧系数的定义,并研究了硫酸盐腐蚀环境下改性混凝土相对于普通混凝土的增韧效果,探讨了不同腐蚀时期改性混凝土的劣化机理。结果表明:腐蚀后改性混凝土的P-CMOD曲线经历了损伤初弯段、比例弹性段、稳定扩展段和软化段4个阶段;随干湿循环次数的增加,改性混凝土的抗腐蚀增韧系数总体呈先增大后减小趋势;掺加25%粉煤灰可显著增强腐蚀早期混凝土的断裂韧度,掺入聚酯纤维、矿渣有利于混凝土腐蚀后期失稳韧度的提升和断裂能的增加,而掺入硅灰对腐蚀混凝土的增韧效果不明显。     

有荷条件下石灰改良膨胀土物理性能试验研究

为了解南阳地区膨胀土在常见单层、多层建筑荷载下的膨胀变形特点,开展了有荷载条件下不同石灰掺量改性膨胀土的膨胀率及水稳定性试验研究。试验结果表明：掺入石灰改良后,膨胀土的膨胀率显著下降,且水稳定性大大提高,尤其是当石灰掺量为3%时,其膨胀率低于1%,经历2~5次干湿循环即可达到稳定状态。相关成果可为膨胀土地区多层建筑的地基处理提供参考。     

干湿循环效应对风化砂改良膨胀土抗剪强度影响研究

将风化砂按10%,20%,30%,40%,50%比例掺入膨胀土中,分别进行0~5次干湿循环,然后采用四联直剪仪进行直剪试验,研究干湿循环作用对风化砂改良膨胀土抗剪强度的影响。试验结果表明:①内摩擦角在第1次干湿循环之后有小幅度的提高,随着干湿循环次数的继续增大,内摩擦角逐渐减小,最后趋于稳定;黏聚力随干湿循环次数的增加,呈二次函数形式衰减;②抗剪强度随着干湿循环次数的增加而衰减,且在第2、第3次循环过程中,衰减幅度最大,之后逐渐减小最后趋于稳定。综合考虑干湿循环次数以及掺砂比例对抗剪强度指标的影响,当掺砂比例为30%时,膨胀土抗剪强度最高,且可有效抑制膨胀土由于干湿循环效应所导致的抗剪强度的衰减,能够达到路基填筑用土的标准,更重要的是降低改良后土体对季节气候变化的敏感性,抑制其在干湿循环效应下抗剪强度的降低,确保工程建设的安全。     

河道淤泥固化土干湿耐久性试验分析

选取有机质含量分别为7.8%和11.9%的两种河道淤泥材料,分别掺加普通硅酸盐水泥、生石灰、粉煤灰、减水剂等固化剂制备试样,并分别进行了试样物理化学属性、热重差热分析以及干湿循环试验、无侧限抗压强度试验、击实试验及结果分析,揭示了淤泥固化土在干湿循环作用下强度的变化机理。结果表明,通过掺加固化剂改造淤泥固化土,提升其工程性能的做法切实可行,通过选择固化剂类型、掺量及改性技术,最终达到河道淤泥资源化利用的目的。     

大坝心墙料分散性及处理措施试验研究

分散性黏土是一种特殊土,具有易被水冲蚀的特性。随着国内外土石坝发展迅速,心墙土的选择范围也不断扩大,能否选用分散性黏土作为心墙填料以及分散性黏土在反滤层保护下防渗效果如何,是工程设计中十分关心的问题。针对某水利枢纽2个料场的心墙料取样开展了与分散性有关的试验研究,通过针孔、碎块、孔隙水溶液及双比重计4种室内试验鉴定方法对心墙料的分散性进行判定。对分散性心墙料掺加不同比例的水泥或生石灰进行了改性,并对改性前后的心墙料渗透特性和反滤保护措施效果进行对比研究。试验成果表明:料场的部分心墙料具有分散性;2个料场的土料在水泥掺量3%或者生石灰掺量3%~5%的情况下,基本可以消除土料的分散性;经过掺水泥或石灰等方式改性的心墙料比未掺改性材料的心墙料能承受的水力比降更高;在合适的反滤料保护下,分散性黏土能承受较高的水力比降,在裂缝等不利情况下有良好的自愈能力。     

分散性对心墙土料裂缝冲刷影响的试验研究

心墙土料的抗渗性对土石坝的渗透稳定有重要的影响。利用室内渗透变形和裂缝冲刷试验,研究分散性对黏性土抗渗能力的影响,以及分散性、裂缝宽度对心墙土料在有反滤层保护下的抗冲刷性能的影响。结果表明,分散性对黏性土的渗透性几乎没有影响;分散性越强的黏性土,渗透破坏坡降越小;在合适的反滤层保护下,土料的分散性越强,裂缝土样的自愈合能力越强;裂缝宽度为2mm的土样自愈合能力较好。可见,在合适的反滤层保护下,分散性黏土具有较好的抗渗性能,可以作为土石坝防渗心墙的填筑土料。     

基于裂缝冲刷试验的分散性土自愈性研究

为研究分散性土裂缝自愈特性,以西安某矿场天然分散性土的土样和某大坝工程库区土样为研究对象,并以生石灰和碳酸钠盐为分散剂,开展分散性鉴定试验、土体基本性质试验和室内裂缝冲刷试验,探究分散性、土体基本性质和反滤料级配对分散性土裂缝自愈性的影响。结果表明：同一反滤料下,土体的分散性越高,则其裂缝表面土颗粒湿化崩解后掉落的颗粒越小,裂缝愈合越慢,最终自愈程度越好。裂缝自愈特性受到土体基本性质等多种指标变化的影响,其中酸碱度影响最为显著。同一试验土样下,反滤料颗粒粒径越小,则反滤层辅助防渗效果越好,裂缝愈合质量越好。     

分散性对心墙土料裂缝冲刷影响的试验研究

心墙土料的抗渗性对土石坝的渗透稳定性有非常重要的影响。利用室内渗透变形和裂缝冲刷试验，研究分散性对粘性土抗渗能力的影响，以及分散性、裂缝宽度对心墙土料在有反滤层保护下的抗冲刷性能的影响。结果表明，分散性对粘性土的渗透性几乎没有影响；分散性越强的粘性土，渗透破坏坡降越小；在合适的反滤层保护下，土料的分散性越强，裂缝土样的自愈合能力越强；裂缝宽度为2mm的土样自愈合能力较好。可见，在合适的反滤层保护下，分散性粘土具有较好的抗渗性能，可以作为土石坝防渗心墙的填筑土料。     

离子土壤固化剂改性膨胀土水稳性研究

对典型弱膨胀土及其离子土壤固化剂改性土进行了击实试验,在最优含水率、不同压实度状态下,进行了饱水后干密度、压实度变化特征试验,以及不同吸水时间、不同干湿循环次数下的无侧限抗压强度变化规律试验.结果表明:ISS改性土可击实含水率范围较未改性土宽,给ISS改性土路堤的施工带来了很大的方便;饱水之后,改性土的干密度和压实度比素土变化小,饱水能力不大,强度变化较小;改性土经过不同吸水时间和干湿循环次数之后,其强度最初发生急剧衰减,但最终趋于稳定,其衰减程度较未改性土有较大改善,水稳性良好.     

不同掺加剂改性膨胀土的试验研究

运用离子土壤固化剂(ISS)、生石灰、消石灰对南水北调中线工程中的膨胀土进行改良试验。根据不同配比改性土的阿太堡试验(液塑限以及塑性指数试验)结果,选定ISS溶液改良该研究区3种膨胀土的最优配合比为1∶250。依据颗粒分析试验、界限含水量试验和膨胀试验结果,确定生石灰和消石灰的最优掺合比为6%。分析了改性前后膨胀土的基本物理特性以及变形规律。通过分析改性前后膨胀岩土的物理指标得出:原岩中,白色泥灰岩属弱膨胀土,红色泥灰岩属中膨胀土,黄色黏土岩属中-强膨胀土,各种掺加剂对3种膨胀土改性前后基本物理指标的影响是不同的。自由膨胀率试验表明:掺加剂只能抑制而不能消除膨胀岩土的膨胀性,其对中-强膨胀土的抑制效果更明显。最后初步探讨了掺加剂改性膨胀土的机理。     

分散性土筑堤破坏特征及分散机理分析

分散性土具有分散、易冲蚀等特点,利用分散性土修筑堤坝后容易形成管涌甚至溃坝危害。本文通过调研国内外分散性黏土工程破坏及溃坝案例,总结分散性土筑堤的破坏形式,分析季节冻土区分散土分散机理,同时提出分散性土筑堤的工程措施。通过分散性土破坏案例及机理的研究,有助于了解影响土体分散性因素,对分散性土改性措施,具有现实指导作用。     

改性土在渠道膨胀土处理中的应用

渠道改性土处理是用弱膨胀土添加水泥对渠道上膨胀土进行改性,使其自由膨胀率20%。文章结合工程实际具体介绍了改性土的工作原理、方案设计、施工工艺流程、施工注意事项和质量控制措施等。南水北调中线一期工程膨胀土段实践表明,膨胀土改性在处理膨胀土中,既能保证工程质量,又能提高施工效率,是一种处理渠道膨胀土的有效工程措施。