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。     

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。     

土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的试验研究

针对常规单一方法改性膨胀土效果不佳的问题,利用土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土物理力学特性,抑制内部裂隙扩展。基于自由膨胀率、水稳试验、无侧限抗压强度试验获得单掺土壤稳定剂的最优稀释比及单掺聚丙烯纤维的最佳纤维掺量。同时在干湿循环条件下,基于宏观力学强度试验及细观裂隙、微观孔隙观察,分析土壤稳定剂-聚丙烯纤维复合改良膨胀土的效果。研究表明:土壤稳定剂可有效降低膨胀土的自由膨胀率,增强膨胀土的水稳性,改性膨胀土的最优稀释比为1∶150（体积比）;聚丙烯纤维的加筋作用能有效提高膨胀土的无侧限抗压强度,且最佳纤维掺量为0.20%（质量比）;聚丙烯纤维与土壤稳定剂共同发挥作用,复合改良膨胀土后能有效提高土体的无侧限抗压强度,且强度衰减速率得到抑制,膨胀土细、微观裂隙扩展速率得到有效控制。本研究可为土壤稳定剂及聚丙烯纤维复合改良膨胀土的工程应用提供参考。     

干湿循环对风化砂改良膨胀土回弹模量影响研究

以湖北宜昌弱膨胀土为研究对象,通过掺砂改良后的室内回弹模量试验,研究了改良膨胀土的回弹模量与干湿循环次数、风化砂掺量之间的关系.结果表明:①在相同的风化砂掺量下,改良膨胀土的回弹模量随着干湿循环次数的增加而逐渐降低,回弹模量的衰减幅度在第1次干湿循环时达到最大,之后逐渐减小,当干湿循环进行至4～5次时,回弹模量基本趋于稳定,回弹模量与干湿循环次数可以用指数函数关系进行拟合,且相关性较好;②在经历相同的干湿循环后,随着风化砂掺量的增加,回弹模量衰减幅度以及土体微裂缝的数量逐渐减小;③通过综合考虑干湿循环次数以及风化砂掺量的耦合影响,建立了干湿循环作用下掺砂改良膨胀土回弹模量的三维非线性预估模型,该预估模型参数较少,形式简单,准确性较高,具有一定的推广价值.     

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...     

高液限土掺灰改良的试验研究

针对高液限土通过掺灰改良应用于路堤填筑方面的理论不足,对掺灰改良前后土体性能进行了试验研究。采用界限含水率试验、自由膨胀率试验和无荷膨胀试验、干湿循环下改良土的水稳定性试验,对高液限土改良前后、不同灰剂量、不同养护时间下的力学性质、变形和稳定性方面的变化进行研究。研究表明,灰剂量4%、养护7-14天时,其液限及塑性指数下降明显。石灰改良土无荷膨胀率明显低于素土无荷膨胀率,且灰剂量4%、养护7天时,其膨胀率降低效果最好。干湿循环作用下,素土很快崩解,而石灰改良土则随着灰剂量增大,其膨胀现象越是推后且不明显。改良土的CBR值先随循环次数的增加而增大,后渐趋平稳,2%和4%灰剂量的循环到一定次数之后有所降低。更多还原     

干湿循环作用下铁尾矿砂水泥土强度劣化规律

为了探讨铁尾矿砂水泥土的力学性能及抗干湿循环劣化能力,通过无侧限抗压强度试验和干湿循环试验,研究水泥掺量、铁尾矿砂掺量及干湿循环次数对铁尾矿砂水泥土强度的影响。试验结果表明:铁尾矿砂在20%掺量下对水泥土的强度提升最大,在40%掺量下对水泥土的强度提升最小,最高强度增长率约为70%;干湿循环对素水泥土和铁尾矿砂水泥土的强度造成的损伤程度不同,素水泥土在循环初期强度损失较大而在循环后期损失较小且逐渐趋于平缓,铁尾矿砂水泥土在循环初期强度损失较小,超过一定循环次数后强度下降明显;水泥土强度劣化的主要原因是孔隙水的干缩湿涨造成水泥土内部的应力集中。     

初始含水率和改良材料掺量对膨胀土抗剪强度的影响

为研究不同初始含水率和不同改良材料掺量对膨胀土抗剪强度指标的影响,分别在膨胀土中掺入水泥、石灰、粉煤灰、风化砂进行膨胀土的化学改良,通过改变4种改良材料的掺量及调整膨胀土的初始含水率,进行室内直剪试验。试验结果表明:掺水泥、石灰和粉煤灰能显著提高膨胀土的黏聚力,掺水泥提高黏聚力的幅度最大,其次是掺石灰和粉煤灰,掺风化砂会使膨胀土的黏聚力下降;掺水泥、石灰、粉煤灰和风化砂均能提高膨胀土的内摩擦角,其中掺水泥提高内摩擦角的幅度最大,其次是风化砂。4种材料均可用作膨胀土的改良材料,不同初始含水率及不同改良材料掺量对膨胀土抗剪强度指标的影响十分显著。     

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%。     

粉煤灰改良膨胀土强度及膨胀特性试验研究

为探讨粉煤灰对膨胀土膨胀及强度特性的改良效果,对粉煤灰改良膨胀土进行无侧限抗压强度等一系列试验。研究结果表明,掺入粉煤灰能有效抑制膨胀土的膨胀特性;未经养护土样,粉煤灰掺量对其无侧限抗压强度影响不明显,而在7d和28d的养护条件下,随粉煤灰掺量增大,均呈增大趋势;以粉煤灰掺量6%为例,研究龄期为0~180天8个试样的无侧限抗压强度,发现龄期与抗压强度呈良好乘幂关系。     

石灰石粉对掺加钢渣的水泥砂浆力学性能的影响

在钢渣掺量一定的情况下,通过水泥砂浆力学性能试验,对掺加不同细度的石灰石粉的水泥砂浆进行了不同龄期的抗折、抗压强度测试。结果表明:在钢渣掺量一定的情况下,与未掺加石灰石粉的水泥砂浆比较,掺加一定量的石灰石粉可以提高水泥砂浆的抗压、抗折强度;钢渣掺量一定的情况下,随着石灰石粉细度的增加,水泥砂浆的压折比减小,水泥砂浆的柔韧性变好。用MATLAB曲线拟合工具箱对水泥砂浆的压折比进行模拟,结果发现,用指数函数形式模拟压折比拟合度较好。     

秸秆灰渣改良膨胀土三维膨胀特性试验研究

利用秸秆灰渣作为添加剂,进行室内改良膨胀土试验,研究改良后膨胀土的三维自由体变化特性及无侧限抗压强度特征。秸秆灰渣以(干质量之比)0%,10%,15%,20%的比例与素膨胀土混合进行击实试验,在最大干密度及最佳含水率条件下进行三维自由体膨胀、膨胀力和无侧限抗压强度3个试验,在液限状态下进行三维自由体收缩试验。根据三维自由体应变及膨胀压力特征,拟合出秸秆灰渣最佳含量的线性方程,得出灰渣的最佳含量为17%。试验结果表明:膨胀土的体应变、塑性指标和膨胀压力随着秸秆灰渣含量的增加而逐渐降低,无侧限抗压强度随着秸秆灰渣的增加逐渐提高;对未养护的试样,秸秆灰渣对无侧限抗压强度影响不明显,而试样养护7 d后的强度提高较为明显。     

聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的胀缩特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性,容易引起上覆构筑物的破坏。通过颗粒分析试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、膨胀率试验、收缩试验和扫描电镜试验,对聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的物理与胀缩特性进行了研究,并与硅酸钠改性土对比。结果表明:掺入PAC的膨胀土,黏粒含量降低,亲水性减弱,液限降低,塑性指数显著下降;在一定掺量范围内,PAC改性后膨胀土的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、线缩率、体缩率等胀缩性指标降低;大量的絮状物通过填充土体中的孔隙与胶结土颗粒,使土体结构性得以改善。PAC改性膨胀土的机理在于其在水介质中可电离产生大量高价[Al]^m+和[Al_m(OH)_n]^3m-n絮凝物,这些生成物通过离子交换、电中和、架桥吸附和絮凝网捕作用,降低表面电荷,使黏土颗粒相互聚集,降低膨胀土的胀缩性。     

基于BP神经网络的膨胀土判别分级方法研究

以安康膨胀土为研究对象，选用粘粒含量、粉粒含量、液限和塑性指数4个分级指标，建立了两层无偏置的BP神经网络模型，研究膨胀土的判别分级问题。结果表明，该模型学习效果良好，能准确预测未知样本的膨胀性；对于安康膨胀土，粘粒含量和粉粒含量对分级结果影响较大，而液限和塑性指数影响较小；相比于传统的指标分级法，该模型具有较好的容错能力，可有效减小指标测量误差对分级结果的影响；BP神经网络用于膨胀土的判别分级是合理可行的，具有一定的推广与应用价值。     

膨胀土化学改良效果及其在边坡工程中应用的试验研究

对膨胀土边坡进行化学改良,具有良好的工程应用前景。根据膨胀土的胀缩机理,选择十八烷基三甲基氯化铵和KCl共同作用,用于膨胀土尤其是膨胀土边坡的渗透改良,并从微观层面阐述了改良剂的作用机理。无荷膨胀率试验及无侧限抗压强度试验结果表明:相对于膨胀土素土,经改良剂作用后的膨胀土膨胀性有较大程度的降低,水稳定性也明显增强,泡水后不发生崩解。颗分试验及离心机试验结果表明:改良后膨胀土的比表面积减小,与水的作用减弱,吸着水含量较素土明显减少。模拟渗透改良试验结果表明,通过喷洒改良剂可使边坡表层一定深度内的膨胀土得到有效改良。更多还原     

无约束多条件下钢渣水泥砂浆的长期干缩性能

工业钢渣中含有部分C₂S、C₃S等矿物,具有与水泥熟料相似的胶凝性能,但因其含有一定量的f-CaO和f-MgO,掺量过大易引起安定性不良。为了更好地将钢渣细集料应用到水泥砂浆中,采用水泥胶砂干缩试验,研究其在不同养护条件及不同龄期下对水泥砂浆长期干缩性能的影响。试验结果表明:在标准养护条件下,单掺钢渣粉60%和单掺钢渣砂70%时,钢渣水泥砂浆的干缩率最小。复掺钢渣粉与钢渣砂时,观察到掺量控制在钢渣粉20%、钢渣砂40%和钢渣粉30%、钢渣砂60%时,钢渣水泥砂浆的干缩率最小。在恒温养护条件下,单掺钢渣粉35%与单掺钢渣砂40%时,水泥砂浆的长期干缩值最小。     

钢渣粉-水泥复合体系水化热及动力学研究

为了研究钢渣粉对水泥水化的影响,通过水化热和水化动力学模拟,研究了钢渣粉掺量及细度对水泥早期水化进程及反应机理的影响。结果表明:与纯水泥相比,细钢渣粉缩短诱导期,粗钢渣粉延长诱导期;细钢渣掺量为15%时,加速期缩短,细钢渣掺量超过15%时,加速期延长;钢渣比表面积增大或掺量增加,第3放热峰提前;总放热量随钢渣掺量增加而降低,随比表面积增大而提高;结晶成核与晶体生长控制加速期,钢渣粉掺入会降低反应阻力,且反应阻力随着钢渣粉掺量的增加,先降低后略微增大;粗钢渣粉-水泥复合体系的反应阻力大于细钢渣粉-水泥复合体系;稳定期反应进程受扩散控制,扩散阻力随着掺量增加先增大后降低;钢渣粉比表面积增大,扩散阻力增大。研究成果为钢渣粉-水泥复合体系水化动力学进一步的研究提供了基础。     

熵权可拓模型在膨胀土胀缩等级判别中的应用

对膨胀土胀缩等级的分类是治理膨胀土的首要工作。基于可拓工程方法,选取自由膨胀率、膨胀总率、液限、塑性指数、0.005 mm黏粒含量5项指标作为判别因子,为避免主观因素对确定评价指标权重的影响,提出熵值法计算物元模型中各评价指标的权系数的方法,建立了膨胀土胀缩等级判别的熵权可拓模型并应用于从襄荆高速公路沿线取回的部分土样的胀缩等级判别。实例应用表明:熵权可拓模型对膨胀土胀缩等级的判别结果合理,客观地反映了膨胀土判别的复杂状况,具有较高的可靠性和易操作的优点。