微生物-活性氧化镁固化红黏土试验研究

采用微生物-活性氧化镁固化技术,进行了不同氧化镁含量、菌液浓度、初始含水率条件下的红黏土无侧限抗压试验、扫描电镜试验和X射线衍射分析,通过无侧限抗压强度、微观特征、化学成分来揭示微生物-活性氧化镁固化红黏土的微观机理,并探究了该技术对红黏土收缩性的控制作用。试验结果表明：红黏土无侧限抗压强度与氧化镁含量、菌液浓度正相关,与初始含水率负相关;试验中生成的水合碳酸镁是无侧限抗压强度提升的关键原因,水合碳酸镁能起到胶连红黏土颗粒、充填红黏土孔隙的作用;微生物-活性氧化镁固化技术可以很好地控制红黏土收缩性。     

NH3·H2O对桂林地区红黏土工程特性的影响试验研究

为研究氮肥污染对桂林红黏土物理力学性质的影响,使用氨水(NH₃·H₂O)溶液对具有代表性的桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑氨水质量分数(0,4.5%,9.0%,13.5%,18.0%)和养护时间(1,7,14 d)双因子因素,通过室内试验,分析氨水污染对桂林雁山红黏土物理力学性质的影响规律。试验结果表明:随着氨水质量分数及养护时间的增加,桂林雁山红黏土的质量、含水率、相对密度和液塑限均增大,压缩模量减小,土体压缩性增强;碱-土作用是引起红黏土物理力学性质发生变化的主要原因,其相互作用导致红黏土颗粒间的胶结物被溶解后又重新生成絮状物,使其原本稳定的结构状态发生改变。     

消石灰改良红黏土室内试验研究

为了研究江西红黏土掺消石灰改良后物理力学性质,对掺灰率为0、2%、4%、6%的改良红黏土进行了击实试验、液塑限试验、收缩试验以及干湿循环试验等室内试验研究。研究结果表明:掺灰后的改良红黏土的最大干密度随着掺灰率的增加而逐渐减小,最优含水率均比素土有所增大;改良红黏土的液限略有降低,塑限有极小幅度的增加,塑性指数降低,但总体上对其界限含水率的影响并不是很大;改良红黏土的体缩率、收缩系数和缩限随着掺灰率的增大而增大,且掺灰率越大增大越明显;当掺灰率较低(2%)时,改良红黏土表面裂隙发育更多,土体收缩开裂加剧,当掺灰率提高到4%时,表面裂隙发育较素土少,掺灰率达到6%时,改良红黏土表面几乎没有裂隙发育,土体收缩开裂得到很大的改善,可认为该红黏土的最优掺灰率应在4%~6%。     

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...     

水库淤泥烧制原料理化性能试验研究

兴宁合水水库库尾淤泥、煤矸石、泥岩和炉渣原料主要由非粘土矿物及粘土矿物组成,具有烧结性能。水库淤泥原料属硅酸盐类粘土矿物,其化学成分组成与粘土基本相同,但其中SiO2含量低于要求范围下限,Al2O3含量高于要求范围上限,其它均在要求范围内。水库淤泥原料中塑性颗粒超过要求范围上限10%以上,颗粒粒径较小,且比较集中,不利于成型。为了调整水库淤泥的化学成分、矿物组成和颗粒组成,改善各方面的工艺性能,提高产品性能,必须掺入一定的添加剂。     

不均匀含水率对红黏土抗剪强度的影响研究

红黏土是一种典型的特殊土,与其他土有着不一样的力学性质。为研究不均匀含水量条件下不同含水率对红黏土抗剪强度的影响,取红黏土制备不均匀含水量试样,运用直剪试验仪研究了不同失水程度下红黏土的力学性质。试验结果表明:经过烘干处理后的土样,含水量分布不均匀与含水量分布均匀试样相比,水量主要集中在试样内部,即外干内湿;试样的抗剪强度指标(黏聚力/内摩擦角)随含水率减小呈先减小后增大;含水率对内摩擦角和黏聚力的影响具有区间性;黏聚力随含水率的增大衰减速度分为2个阶段,而内摩擦角衰减的速度分为3个阶段。     

三峡大坝粉煤灰的水化反应速率与大坝混凝土贫钙问题

用选择溶解、化学分析、X射线衍射分析(XRD)、热重分析(TG)等方法研究了三峡大坝混凝土所用的中热水泥-一级粉煤灰体系中粉煤灰的反应速率、反应程度、水化反应产物与其掺加量的关系. 结果指出, 随粉煤灰对水泥取代数量的增加, 粉煤灰反应的程度降低, 但水化物的绝对数量增加. 粉煤灰中CaO、MgO、Fe2O3优先进入水化产物中, 反应率较高; SiO2和Al2O3反应率较低, 但是由于它们含量大, 因而进入水化产物中的数量较多, 其中SiO2反应较慢但水化物数量持续增长. 该体系中粉煤灰数量每增加10%, 水化产物中Ca(OH)2数量减少约1/3. 据此判断出为预防三峡大坝混凝土发生贫钙现象, 粉煤灰掺加量应小于50%.     

不同温度下红黏土胀缩性试验研究

为了探究温度对红黏土胀缩性的影响,通过不同温度下红黏土的胀缩性试验(膨胀变形和收缩变形试验),以初始含水率和干密度为对比变量,分析红黏土胀缩性;并通过红黏土的收缩变形试验分析温度对红黏土体缩率、最终线缩率和收缩系数的影响规律。试验结果表明:膨胀率随着初始含水率的变化而变化,干密度最大的试样的膨胀率增幅最明显,干密度最小的试样的膨胀率却随着初始含水率的增加而减小;随着温度的升高,膨胀率总体呈增大趋势, 膨胀率在80 ℃之前缓慢增长,超过80 ℃时增长较快; 随着温度的升高,线缩率、体缩率、收缩系数总体呈现递减的趋势;不同温度下红黏土随着含水率的降低,收缩曲线大致可以分为斜直线阶段、外凸阶段和直线稳定阶段共3个阶段,各阶段的收缩速度和收缩变化幅度不同。研究成果可为研究红黏土胀缩性的岩土工程技术人员提供参考。     

红黏土膨润土塑性件混凝土在土石坝防渗工程中的应用研究

红黏土膨润土塑性件混凝土是一种典型的塑性工程材料,在土石坝防渗工程中利用红黏土膨润土塑性件混凝土制作的防渗墙,具有一定的抗压能力、抗渗能力和较低的弹性模量,其参数均可以通过调节红黏土含量进行人为控制,以达到抑制渗漏、管涌的目的,且能承受一定荷载。在水泥含量一定(150 kg/m~3)的条件下,对红黏土含量分别为0、30、60、90、120、150、180和210 kg/m~3的红黏土膨润土塑性件混凝土进行单轴压缩试验及渗透系数试验,分析不同红黏土含量下红黏土膨润土塑性混凝土防渗墙对土石坝力学行为及防渗效果的影响效应,以期为实际工程提供参考和借鉴。     

不同赤泥掺量对红黏土抗剪强度的影响

从含水量和赤泥掺量两方面研究了红黏土强度的变化规律,探讨了不同含水率条件下,赤泥对红黏土凝聚力、内摩擦角以及微观结构的变化规律。试验表明:掺入赤泥的红黏土抗剪强度有所降低;赤泥红黏土凝聚力随含水量的增大呈先增后减的趋势;而含水量对赤泥红黏土的内摩擦角大小并无太大影响,其变化主要取决于其结构性的变化。通过微观结构分析,发现赤泥含量对红黏土结构性有很大影响,可以使红黏土颗粒从团聚体向片状体变化,孔隙消散,整体性增强。     

低液限红黏土对混凝土和易性及力学性能的影响

为了探究低液限红黏土对混凝土和易性及力学性能的影响,采用低液限红黏土、碎石、机制砂制备塑性混凝土,探讨黏土掺量与水灰比对混凝土和易性、抗压强度、劈裂强度、弹性模量的影响。结果表明:低液限红黏土能改善混凝土的流动性、黏聚性和保水性,1 h后的坍落度仍能保持在173 mm以上,同时黏土能大幅度地延迟混凝土的初凝和终凝时间和显著降低混凝土的表观密度。黏土等质量替代水泥后,随着养护龄期的延长,混凝土抗压强度、劈裂强度呈对数关系增加。相对而言,黏土掺量对混凝土抗压强度的影响比水灰比要大。黏土掺量越大,混凝土的弹性模量越小,且可采用混凝土抗压强度的线性关系来预测。     

微米和纳米Al2O3对水泥基材料力学与耐久性的影响

为了明确微米和纳米Al₂O₃对水泥基材料力学性能与耐久性的改性作用,采用细度分别为1 μm和10 nm的Al₂O₃替代水泥,制备低水胶比水泥基材料。通过宏观和微观测试手段,分析微米和纳米Al₂O₃对水泥基材料力学性能与耐久性的影响规律,并探析其作用机理。试验表明:掺量为0.5%~4.0%的微米Al₂O₃和纳米Al₂O₃能增强水泥基材料的力学性能,降低其干燥收缩;0.5%~2.0%微米Al₂O₃和0.5%~4.0%纳米Al₂O₃能降低水泥基材料的渗透系数,但4.0%微米Al₂O₃会增大水泥基材料的渗透系数。相对而言,纳米Al₂O₃对水泥基材料的改性作用优于微米Al₂O₃。电镜扫描和文献研究结果发现,纳米Al₂O₃和微米Al₂O₃在水泥基材料水化、硬化过程中发挥尺寸效应、填充效应和表面活性效应,进而达到增强水泥基材料的力学性能和耐久性的目的。研究成果为水泥基材料的改性提供试验基础。     

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。     

软土变形指标与初始孔隙率的相关性分析

根据上海地区不同土层软土的一维和等向固结试验,得到一维固结下压缩指数C_c和回弹指数C_s与修正剑桥模型参数λ和κ之间的关系。鉴于室内试验耗时过长,而通过土样的基本物理指标(天然含水率w_n、孔隙比e₀、液限w_L和塑性指数I_p)来推算压缩指数和回弹指数是一个快捷有效的方式,对比发现土的变形指标与基本物理指标间存在一定的相关性。结果表明:C_c/n₀与C_c,C′_s/n₀与三轴试验各向同性固结下得到的C′_s之间存在较好的线性关系,并给出了对应的关系式。由此,上海地区软土的变形指标可通过初始孔隙率来估算。在已有试验数据的基础上,总结分析我国沿海多个地区(广州、天津、深圳、温州、福州等)压缩指数试验数据,发现沿海地区软土压缩指数与初始孔隙率之间均存在较好的线性关系,并给出了对应的关系式。     

竖向渗透分层取样技术在液塑限联合测定试验中的应用

岩土工程实践中,一般通过测定黏性土的液塑性指数来确定其具体分类,并据此判断土体的基本工程性质.但目前《土工试验方法标准》(GB/T 50123—2019)中推荐的液塑限联合测定试验法存在一定的缺陷,制作出的土样干密度差异明显,使得试验过程中得到的数据点在双对数坐标轴上离散性很大.通过对国标中推荐的液塑限联合测定法进行改...     

Cu2+污染红黏土抗剪强度与电阻率关系研究

为了探索快速评价重金属污染红黏土强度特性的新型手段,在室内开展不同浓度、不同干密度的Cu²⁺污染红黏土的直剪试验及其电阻同步测试试验,得到土体剪应力、电阻率-剪切位移同步变化曲线;分析初始干密度、垂直压力、Cu²⁺浓度对抗剪强度、电阻率的影响;依照抗剪强度指标(C、φ)原理选取电阻率指标(ρ₀、φ₀),并分析Cu²⁺浓度对抗剪强度指标(C、φ)、电阻率指标(ρ₀、φ₀)的影响;以Cu²⁺浓度为中间变量,进一步探讨抗剪强度与破坏电阻率、抗剪强度指标(C、φ)与电阻率指标(ρ₀、φ₀)之间的定量关系。试验结果表明:Cu²⁺污染红黏土剪应力-位移曲线呈典型的应变硬化型,电阻率随剪切位移的增大而减小;抗剪强度随初始干密度、垂直压力的增大近似线性增大,而电阻率随初始干密度、垂直压力的增大近似线性减小;抗剪强度及其指标(C、φ)、电阻率及其指标(ρ₀、φ₀)与Cu²⁺浓度间均呈负指数函数关系;抗剪强度与破坏电阻率、黏聚力与初始电阻率、内摩擦角与电阻率关系曲线倾角间的变化趋势一致,均呈现出较好的指数函数关系,可用于快速评价Cu²⁺污染红黏土强度特性变化。     

TDR测量黄土含水率的影响因素分析及其评价

时域反射法(TDR)已被岩土工程领域广泛用于测量土壤体积含水率。采用延安新区和吴起县2种黄土试样分别对TDR水分测试进行试验率定,分析了TDR水分测试过程中的测试误差,探讨了黄土的干密度及塑性指数等因素对TDR水分测试率定的影响。结果表明:TDR水分传感器未进行试验率定时,测试结果误差较大;当黄土试样在质量含水率一定时,TDR水分传感器测得的体积含水率与干密度之间均呈线性增长关系;对于塑性指数I_p<10的延安新区黄土,TDR水分传感器测得的体积含水率θ_v均大于烘干法测得的体积含水率θ_w,TDR测试结果均在等值线θ_w=θ_v下方;对于塑性指数介于10~17之间的吴起县黄土,当质量含水率w<12%时,θ_v >θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v下方,当w>12%时,θ_v <θ_w,TDR测试结果在等值线θ_w=θ_v上方。通过比较分析2个地区θ_w与θ_v的关系,建立了TDR水分测试结果的修正公式。研究成果为TDR水分传感器测定黄土含水率这一测试技术在陕北黄土地区的岩土工程应用提供了参考。     

含水率对高液限细粒土砾与粉质黏土抗剪强度影响比较研究

近年来,随着极端气候的变化,土石坝安全性问题日益突显。为了研究不同筑坝材料对土石坝安全的影响,利用应变直剪仪对粉质黏土和高液限细粒土砾土样在不同含水率和实施不同正应力下进行不排水不固结快剪试验,研究不同含水量和不同应力情况对土的抗剪强度的影响。试验结果表明,粉质黏土在最大干密度和最优含水率时抗剪强度最大,在最优含水率以前随含水率越大抗剪强度越大,在最优含水率以后随含水率越大抗剪强度越小;而高液限细粒土砾的含水量越大抗剪强度越小。     

(NH4)2CO3作用下饱和红黏土的崩解效应

为研究(NH₄)₂CO₃溶液对红黏土崩解性的影响,以桂林红黏土为研究对象,通过自制的崩解装置,测试不同浓度(NH₄)₂CO₃溶液作用下饱和红黏土的崩解特性。比较红黏土与(NH₄)₂CO₃作用前后溶液的pH值、土体C和N元素含量及微形貌,分析崩解的微观机理。同时,结合溶液作用下抗剪强度和渗透性探讨崩解行为。试验发现,饱和红黏土的崩解性随溶液浓度增大而增大;其崩解过程可划分为快速崩解、稳定崩解和完成3个阶段,第Ⅰ阶段持续时间较短,主要是土样从环刀脱出过程中扰动所致;第Ⅱ阶段持续时间长,为崩解的主要阶段,与结合水膜厚度、粒间作用力、胶结作用、强度和渗透性等诸多因素密切相关。