不同改良方法对膨胀土力学性质影响及物理机制对比分析

为解决北疆供水工程由于膨胀土湿胀干缩引起的滑动破坏问题,采用石灰、水泥和砂石料作为主要的固化材料,通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、压缩试验和SEM试验,宏微观相结合探究不同改良方法下试验掺量对改良膨胀土力学特性的影响和微观结构强度形成机理。结果表明,随石灰、砂石料掺量的不断增加,土体强度稳步提升,而水泥改良土在掺量为7%左右时出现峰值,石灰、砂石料在掺量分别约为6%、30%时,改良土整体结构可压缩性较低,粘聚力较大,抗剪抗压强度较高,可满足工程应用要求;对最佳配合比的石灰与水泥固化土进行SEM分析发现,均有大量卷曲薄片状水化凝胶物质生成,相比原膨胀土孔隙减少明显,团粒胶结紧密,从宏观力学性能上表现为固化土体力学性能和稳定性能得到大幅提高。     

混掺粉土与水泥改良风积沙堤坝性能试验研究

风积沙堤坝结构在地震荷载作用下易发生液化破坏。为有效提高堤坝抗震性,开展了掺入适量水泥与粉土改良筑堤风积沙的相关性能试验,并仿真分析了边坡抗震稳定性。研究表明,单掺5%水泥可有效提高风积沙最大干密度、粘聚力,但保证压实度时难以充分发挥水泥粘结作用,且风积沙颗粒表面光滑,胶凝-沙粒联结体形成骨架对内摩擦角影响相对较小;单掺5%水泥基础上掺入粉土可进一步提高风积沙最大干密度,且粉土掺量为10%时风积沙改良效果最好,边坡抗震稳定安全系数最大;掺粉土至15%～20%时内摩擦角提高,但粘聚力下降。说明适量粉土掺入后颗粒吸水性增强,改善了水泥胶凝和沙土粘结性能,而过量粉土掺入,粉土吸附水分超量进而制约了水泥水化联结效应,导致混合土体粘聚力下降;基于5%水泥掺量下的粉土掺量不超过15%,可显著改善整体级配、降低孔隙比、增大风积沙内摩擦角。     

静三轴试验中固化疏浚泥的力学特性研究

为正确理解固化疏浚泥的力学性质,通过对固化疏浚泥进行固结不排水静三轴压缩试验,研究了围压和固化剂掺量对固化疏浚泥的破坏形式、应力—应变关系及抗剪强度参数的影响。试验结果表明,随着固化剂掺量的增加,固化疏浚泥的应力—应变关系由应变硬化型变为应变软化型;破坏形式由塑性破坏向脆性破坏过渡,而围压对其破坏形式无影响;固化疏浚泥的强度和抗变形能力均随着围压和掺量的增加而增大,但当围压小于土体内结构体的屈服强度时,围压对抗变形能力的影响可忽略;粘聚力和内摩擦角随固化剂掺量分别呈对数型和线性规律增长。     

SH固化黄土的土—水特征曲线试验

为提高黄土的强度和稳定性,采用新型高分子材料SH固化黄土,就固化黄土的击实、液塑限特性和土—水特征曲线进行试验研究。结果表明,固化黄土的最优含水率随SH掺量的增加而增大,而最大干密度则呈减小趋势;SH掺入后,黄土的液塑限、塑限指数均明显增大,但液限、塑性指数随SH掺量的增加先增后减;固化黄土的土—水特征曲线随着干密度的增大由陡变缓,干密度不变时,相同基质吸力下,SH掺量大的试样体积含水率大,固化黄土持水特性强,水稳定性高。     

水泥固化污染土强度与变形特性分析

水泥固化常用于污染场地的治理,然而对于不同类型的污染物质,其相应的固化体物理力学性质亦不同。基于锌离子污染土样,通过室内试验分析了不同水泥掺量、不同重金属离子浓度条件下水泥固化污染土样强度及压缩特性。试验结果表明,水泥固化土的强度及压缩特性随龄期增加而不断增强,固化体的强度在前期提高较快,到后期增长较为缓慢;重金属离子浓度对水泥水化具有显著的抑制作用,为了保证重金属污染土的固化效果,水泥掺量至少应达到7.5%;固化体内摩擦角在养护期前期（7 d）有所增加,但在后期出现明显的下降趋势,其机理并无一个较为明确统一的理论。     

土体渗透变形及渗透破坏过程中分形特征初探

根据天然土体及室内配制土样颗粒分析、干密度、渗透、渗透变形试验结果,基于土体分形理论计算了土体质量分维数,土体孔隙度、不均匀系数、中值粒径、干密度、渗透系数与分维数关系密切。当分维数较大时,表示小于某粒径颗粒累积含量较少,颗分曲线越平缓,土体有粗化现象,不均匀系数及中值粒径都在增大,孔隙度减小,干密度增大。利用土体分维数可判断出土体渗透破坏形式（如管涌、流土）,土体发生渗透破坏后分维数减小,渗透破坏过程中分维数逐渐减小,并随流失颗粒粒径的增大而加速减小。     

疏浚淤泥半固化效果及无侧限抗压强度分析

为解决固化疏浚泥无法储存的问题,提出了疏浚泥半固化处理方法,对不同水泥掺量和养护龄期的疏浚泥进行了击实试验,并利用击实土样进行了无侧限抗压强度试验。试验结果表明,当水泥掺量较大时,固化效果明显,但不易于击实;当水泥掺量适当时,击实效果明显,且击实强度随龄期的增加而增大,进而获得了最佳击实条件为水泥掺量为44g/kg时自然养护7d,其无侧限抗压强度可达188kPa。     

聚丙烯纤维EPS轻质混合土抗压强度试验研究

为了进一步提高聚丙烯纤维EPS轻质混合土的抗裂性能和抗压性能,将聚丙烯纤维、EPS、水泥按照不同比例掺加到粘土中制成试样,进行了室内无侧限抗压强度试验和三轴固结不排水试验。结果表明,EPS添加量是影响轻质混合土密度的最主要原因;轻质混合土的无侧限抗压强度随着EPS添加量的增加而降低,但随着水泥添加量的增加而显著提高;掺加一定量的聚丙烯纤维能有效提高无侧限抗压强度,当聚丙烯纤维添加量增加到一定量后强度增加缓慢,但能提高轻质混合土的残余强度,可改善轻质混合土的脆性破坏形式。     

固化淤泥的持水特性研究

为满足固化淤泥作为土工材料用于施工时施工工艺的要求,研究非饱和固化淤泥的持水能力非常必要。结合离心机法与滤纸法的优势,采用联合测定法获得龄期为56d的固化淤泥的土水特征曲线,从孔隙水转化的角度分析了水泥掺量对固化淤泥持水特性的影响。试验结果表明,固化淤泥的持水特性随水泥掺量的增加而增加;随着水化产物的增多,土水特征曲线的空气进入值不断增大,脱水速率不断减少。     

排气状态对非饱和土抗剪强度的影响

为研究排气状态对非饱和土抗剪强度的影响,以云南昆明的红粘土和粉土为试验土样,以不排气不排水和排气不排水为控制条件进行三轴剪切试验。试验结果表明,排气条件下的非饱和土强度相较不排气时有所提高,且排气状态对红粘土抗剪强度的影响程度大于对粉土的影响程度;粘聚力与饱和度的关系呈非规律性,内摩擦角随饱和度的增大而减小;排气不排水条件下,粘聚力和内摩擦角均随干密度的增大而增大。试验结果证实了排气状态对非饱和土体抗剪强度的显著影响。     

河道重金属污染土固化/稳定化技术在深圳河第四期工程中的应用

为高效处置深圳河第四期工程中河道重金属污染土,采用固化/稳定化技术,对工程范围内的污染土进行取样检测和试验分析。结果表明,添加8%的水泥并固化15d后,固化物料浸出液危害成分浓度满足渗滤液污染物浓度(TCLP)的要求,污染土固化后的无限抗压强度(UCS)大于1 MPa,可满足工程要求,验证了河道重金属污染土固化/稳定化技术在深圳河第四期工程中应用具有可行性。     

崩岗区残积土抗剪强度试验研究

以江西省赣州市崩岗侵蚀区的土样为试验样本,通过对不同含水率、干密度、石灰含量、养护时间、干湿效应影响下的崩岗区残积土进行直剪试验,研究崩岗区土的抗剪强度特性,并分析崩岗侵蚀的机理。结果表明,含水率增加、干密度降低及干湿循环次数增加均会使土样的抗剪强度降低;掺入石灰能提高土样的抗剪强度,且石灰含量和土样的养护时间与土样的抗剪强度成正相关。     

预处理对河道底泥固化效果的影响

为了通过预处理改变底泥的理化性质,增加底泥固化后抗压强度,实现底泥的资源化利用,比较了3种底泥预处理方法(Fenton氧化、热处理、淋洗)对底泥中有机质的质量分数、重金属总质量、重金属形态分布,特别是对底泥固化后抗压强度的影响。结果表明:固化后抗压强度与底泥中有机质的质量分数直接相关;可降低底泥中有机质的质量分数的预处理方法(Fenton氧化、热处理)对提高底泥固化后抗压强度效果较好,底泥固化后抗压强度高达2.7 MPa;鼠李糖脂淋洗虽然能够有效去除底泥中的重金属,但是淋洗剂中的有机物反而使底泥中有机质的质量分数增加,对固化不利。因此,Fenton氧化和热处理均可用作提高底泥固化强度的预处理方法,且固化后试样重金属浸出毒性低,对环境影响小。     

崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土体变形特性试验研究

为研究崩岗区重塑非饱和花岗岩残积土变形特性,利用双压力室非饱和土三轴仪做了重塑土的控制吸力固结排水剪切试验,研究了干密度、净围压和基质吸力对剪切破坏阶段的体积变形的影响,分析了重塑非饱和花岗岩残积土在控制吸力条件下剪切过程中的体变性状。试验结果表明,重塑非饱和花岗岩残积土的体变特性不仅取决于干密度和净围压,还与基质吸力密切相关,但净围压比基质吸力对土体体积应变的影响大。研究成果可为崩岗侵蚀区灾害防治及其体积变形、沉降量预测提供参考。