水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性分析

为探究水泥混掺粉土改性风积沙冻融特性,开展了常规5％水泥掺量与不同含量粉土混掺条件下改性风积沙冻融循环试验,研究冻融条件下其强度衰减与质量体积变化规律.结果表明:经过2次冻融循环,改良风积沙抗压强度及峰值应变与粉土掺量呈正相关关系;随冻融循环次数增加,高粉土掺量与低粉土掺量改良风积沙抗压和抗破坏变形能力下降均较明显;1...     

粉土改性风积沙作为堤坝填筑料的击实和剪切特性的研究

【目的】通过粉土对风积沙进行物理改良，使之成为更好的堤坝填筑材料，对沙漠区建设水利工程具有重要意义。【方法】依托古浪县生态移民暨扶贫开发黄花滩调蓄供水工程调蓄水池风积沙堤坝项目，开展了粉土改性风积沙的颗粒分析试验、击实试验和直剪试验等室内试验。【结果】研究表明，风积沙内掺入适量粉土能够实现改善级配，增大最大干密度、内摩擦角和黏聚力的目的；当粉土掺比大于9%时，能解决风积沙击实过程中干密度大小上下波动的问题；当掺比达到13%时，混合料已经历了最大干密度的快速增长阶段，满足“易击实”的条件，内摩擦角和黏聚力显著提升，并且达到了级配良好的条件；继续增大掺比，虽然内摩擦角和黏聚力继续增大，但最大干密度的增幅明显减弱。【结论】综合所有试验结果和工程施工经济性的考虑，认为13%粉土掺比为较优掺量。     

硅粉水泥固化土变形特征试验研究

以内蒙古河套平原粉质黏土为研究对象,将硅粉作为水泥土的外掺剂,研究当水泥掺量为6%、8%,硅粉掺量为1%、2%、3%、4%、5%时,水泥固化土的变形特征。无侧限抗压强度试验结果表明:当水泥掺量相同时,适量的硅粉可以提高水泥土的强度,随着硅粉掺量的增加水泥土抗压强度呈现增长趋势,水泥土的破坏形态表现为塑性剪切破坏;随着硅粉掺量的增加,水泥土应力—应变关系曲线的应力峰值及残余强度增大;硅粉掺量相同条件下,随着水泥掺量的增加,水泥土试件的破坏应力和破坏应变均逐渐增大。     

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。     

直剪试验方法对轻量土抗剪强度的影响规律研究

【目的】为了快速、准确地获取轻量土抗剪强度相关指标,确定不同直剪试验方法对轻量土抗剪强度的差异,【方法】通过快剪、固结快剪以及慢剪试验,分析了轻量土剪应力-剪切位移曲线、黏聚力和内摩擦角在不同剪切方法及不同配比下的变化规律。【结果】结果显示：轻量土的抗剪强度及抗剪强度指标随着其配比不同表现出一定的差异,其中,随着EPS颗粒体积比的增大,剪应力-剪切位移曲线由应变软化型转变为应变硬化型,轻量土抗剪强度大幅降低。随着水泥掺量的增加,轻量土抗剪强度总体呈现增大的趋势,同时轻量土黏聚力随EPS颗粒体积比增大而大幅减小,随水泥掺量的增大略有增大;内摩擦角随EPS颗粒体积比的增大急剧减小,随水泥掺量增大略微减小。其中以快剪试验为例,当水泥掺量为15%、EPS颗粒体积比由20%增长至40%和60%时,轻量土黏聚力相对减少量为22.20%、44.73%。【结论】结果表明,不同EPS颗粒体积比下,慢剪方法对轻量土试样黏聚力的变化较为敏感,而快剪方法对轻量土试样内摩擦角的变化较为敏感。与素土相比,三种直剪方法下得到的不同配比轻量土剪应力-剪切位移曲线形态、抗剪强度值均比较相近,实际工程中可用直剪快剪方法获...     

磷尾矿最佳掺量下 EPS 和聚丙烯 纤维改良膨胀土试验

以南水北调中线工程南阳膨胀土为研究对象,在保持含水率20%和干密度1.7g/cm~3不变的条件下,基于磷尾矿最佳掺量为7.5%,分别将EPS颗粒、聚丙烯纤维按不同比例掺入膨胀土中进行无荷膨胀率、无侧限抗压强度和三轴CU试验。试验结果表明:EPS颗粒能有效抑制膨胀土的膨胀性,但会降低膨胀土的强度和延性,当掺量不为0%时,复合改良土应力应变曲线均随围压的增加,由应变软化型向应变硬化型过渡,15%为最佳掺量。进一步分析发现黏聚力和内摩擦角与掺量均呈线性负相关,并得到与掺量有关的抗剪强度公式。聚丙烯纤维对复合改良土抗压强度峰值影响较小,但能提高其延性和残余强度,使土体由脆性破坏转变为塑性破坏。最终得到磷尾矿、EPS颗粒和聚丙烯纤维最佳掺量分别为7.5%、15%、0.4%。     

负温条件下EPS轻质土强度特性试验研究

本文通过三轴试验研究了在不同颗粒掺量(1%、2%、3%)和不同温度条件(20℃、0℃、-10℃、-20℃)下EPS轻质土的强度特性。结果表明,不同掺量的EPS轻质土在不同温度环境下其应力应变关系具有非线性、多阶段性以及软化性和硬化性的特征。土体强度与温度、EPS颗粒掺量及围压有关,黏聚力和内摩擦角均随EPS颗粒掺量的增加而减少,随温度的降低而增大。     

聚丙烯纤维硅粉水泥土力学性质试验研究

在硅粉水泥土中掺加聚丙烯纤维配制试样,进行无侧限抗压强度试验和不同围压下的三轴试验,结果表明:聚丙烯纤维的掺加可以有效提高水泥土体的强度,且土体强度随纤维掺加量的增加而增强;随着围压的提高,水泥土试件的破坏应力和破坏应变均逐渐增大,掺入聚丙烯纤维的水泥土试件在不同围压下的破坏应力均高于同条件下未掺加纤维的试件。     

干湿循环下复合改良黄土剪切力学特性试验研究

纤维可有效改善土体的力学特性。通过不固结不排水三轴剪切试验,研究了玻璃纤维掺量、纤维长度、养护龄期及干湿循环次数对纤维-秸秆灰-石灰复合改良黄土剪切力学特性的影响规律。试验结果表明:随着纤维的掺入,复合改良土的应力-应变曲线逐步转为应变硬化型,极限偏应力、黏聚力及内摩擦角随着纤维掺量及纤维长度的增加,呈现先增加后减小的趋势,当纤维掺量为0.4%、纤维长度为9 mm时为最优配比。干湿循环条件下,复合改良土的极限偏应力、黏聚力及内摩擦角逐步减小,前期衰减速率较大,后期基本趋于稳定,衰减幅值受纤维掺量、纤维长度影响明显。养护龄期越长,改良土在不同干湿循环下的强度越高,稳定性越好。     

低应力状态下干湿-冻融循环对季冻区膨胀土强度的影响

考虑渠道浅层土体的实际应力状态,开展了一系列低围压下的三轴固结不排水剪切试验,分别研究了干湿循环、冻融循环和干湿－冻融循环三种环境作用对取自黑龙江大庆的膨胀土的应力－应变关系和抗剪强度的影响。结果表明,在低围压下:未经历和经历了三种循环作用的试样,其应力－应变曲线总体上表现为弱应变软化型或应变稳定型;相同围压下,经历了三种循环作用的试样均随作用次数的增加,产生破坏强度明显降低的现象,其中经历干湿－冻融循环的试样在作用８次后趋于稳定,其试样破坏强度降低的幅度最大;经历三种循环作用后,试样黏聚力均呈指数型衰减,而内摩擦角变化不大,其中经历干湿－冻融循环作用的试样黏聚力衰减程度最大。     

掺砂水泥复合土力学性能研究

水泥复合土不同围压下的常规三轴试验和无侧限抗压强度试验结果表明:在水泥土中掺入一定量的砂,可以提高水泥土的无侧限抗压强度;在有围压作用的情况下,掺砂水泥复合土的偏应力—应变关系曲线有明显的峰值,偏应力—应变关系曲线属加工软化型,其残余强度和破坏应变随着围压的增大而增大。通过SEM电镜扫描照片,进一步从微观角度分析了水泥复合土的固化机理。     

岩质相似材料配比的正交试验研究

为研究模型试验中岩质相似材料的选择和配比问题,基于正交试验设计方法,选取重晶石粉、石英砂、细砂为骨料,石膏和水泥为黏结剂,设置(重晶石粉+细砂)/骨料、细砂/(重晶石粉+细砂)、(石膏+水泥)/固体、水泥/(石膏+水泥)质量比4个控制因素,每个因素4个水平,共计16组试验方案。通过室内试验,得到不同相似配比下相似材料的密度、抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角等力学参数指标。试验结果表明:相似材料和岩质材料的全应力-应变曲线以及单轴压缩试验的典型破坏形态基本吻合;相似材料密度分布较均匀,抗压强度、弹性模量、黏聚力和内摩擦角分布广泛,达到了模型试验中对岩质相似材料的要求。采用极差分析法和方差分析法对影响材料性质的不同因素进行分析得出,影响密度、抗压强度、弹性模量、黏聚力的主控因素均为黏结剂中水泥的含量,内摩擦角主要受重晶石粉和细砂在骨料中所占比例的控制。研究结果可为后续地质力学模型中岩质相似材料的选取提供一定的理论依据和实践操作经验。     

水泥加固风积沙地基杆塔基础抗拔性能模型试验

针对新疆沙漠地区风积沙地基含水率低、承载力低、抗风蚀性差等特点,向风积沙中掺入不同含量的水泥,制作成不同配比的水泥加固风积沙地基,开展了水泥固化风积沙地基杆塔基础模型的抗拔承载特性室内试验。试验结果表明：水泥加固后的风积沙地基荷载-位移曲线特征可分为“陡降型”“缓变型”两种类型;与纯风积沙地基不同的是,水泥固化风积沙地基的破坏机制以张拉破坏为主;水泥固化后,风积沙地基基础体系的抗拔承载力提高明显。针对2%含水率的风积沙试样,当水泥含量为6%时,其构成的地基基础体系抗拔承载能力提高最为明显。研究结果可为输电线路工程中风积沙地基塔位的固化及基础优化设计提供理论依据。     

含水率对青海地区原状黄土力学性能的影响

为了研究青海地区原状黄土在不同含水率下的力学特性,利用英国GDS标准应力路径试验系统对原状黄土进行了不排水三轴试验,并且对偏应力-应变关系进行了归一化分析。建立了考虑含水率和围压影响的归一化偏应力-应变关系,通过计算结果和试验结果对比得出归一化的偏应力-应变关系,预测原状黄土的偏应力-应变关系。结果表明:试样偏应力-应变曲线呈应变硬化型。而且,在相同的围压下,试样最大偏应力随着含水率的增加而减小;弹性模量随着围压的增大而增大,随着含水率的增大而减小;黏聚力随着含水率的增加降幅比较大,内摩擦角变化很小。通过拟合黏聚力与内摩擦角随含水率变化曲线得到以含水率为变量的库仑抗剪强度公式,对青海地区实际工程设计以及地基处理具有一定的参考意义。     

复合水泥炉渣灰材料动弹性模量试验研究

为了研究复合水泥炉渣灰动力特性,通过动三轴试验,测试出不同替换比率下复合水泥炉渣灰的 E_d - ε 曲线。分析应变、围压及替换比率等对动弹性模量的影响规律。得出如下结论：动弹性模量随着应变的增加而递减;应变一定,围压增加,复合水泥炉渣灰土具有较高的动弹性模量;应变一定,提高替换比率,可以增加复合水泥炉渣灰土试样的整体强度。复合水泥炉渣灰作为注浆材料进行土体加固的研究成果,可为其加固体的抗震设计提供科学依据。     

尾矿粉土动力变形特性试验研究

采用GDS动三轴试验仪,对某尾矿坝的尾矿粉土筑坝料进行了动模量与阻尼比试验,研究了尾矿粉土的动应力-动应变特性,分析了围压和固结比对最大动剪切模量、动剪切模量比和阻尼比的影响,并基于沈珠江动力本构模型,提出了可以将固结比影响归一化的最大动剪切模量和模量衰减的修正公式。试验结果表明:随着围压和固结比增大,尾矿粉土的动弹性模量增大,阻尼比减小;随着动应变的增大,动剪切模量比逐渐减小,阻尼比变大;该修正公式可以将固结比和围压对最大动剪切模量和模量衰减的影响归一化,能较准确地反映尾矿粉土的动力变形特性。     

素水泥土及纤维水泥土动力特性试验研究

利用动三轴试验仪对温州地区水泥土进行了试验,研究结果显示:(1)水泥土试样的动应力-动应变曲线、动弹模-动应变曲线均符合双曲线形式,水泥掺量对水泥土动应力的影响最为明显,水泥掺量、纤维掺量、动荷载频率对水泥土动弹模的影响非常明显。(2)随着水泥掺量、动荷载频率的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变小;随着纤维掺量的提高,水泥土样发生破坏时的动应变明显变大,掺入适量的纤维可以提高水泥土的塑性;当应力水平超过水泥土的"临界动应力"时,水泥土的塑性变形急剧增大直至土体破坏。(3)工程设计时,应控制上部结构传下的总应力不大于加固土体处的临界应力,且应避免荷载频率与水泥土体的固有频率相近。     

塑性混凝土弹性模量的测试方法及影响因素研究

弹性模量体现了塑性混凝土应力与应变之间的关系,是反映塑性混凝土适应周围环境变形能力的一个重要指标,但现行试验规程并无塑性混凝土弹模的测试方法。作者在大量试验的基础上提出了塑性混凝土弹性模量的测试方法,同时研究了含气量、砂率、养护温度、土料掺量等因素对塑性混凝土弹性模量的影响,使塑性混凝土弹性模量呈可控状态。     

不同掺剂对水泥土动力特性的影响

为研究水泥土的动态特性,采用普通水泥、矿渣水泥、水玻璃3种掺剂,利用共振柱,考虑不同掺量,在不同的围压和剪切应变的条件下,水泥土的剪切模量和阻尼比的变化规律进行了试验研究。试验结果表明:水泥土的最大剪切模量随围压的增加而增加,最小阻尼比随围压的增加而降低;3种掺剂在相同围压下矿渣水泥土的动剪切模量最大,阻尼比最小;水玻璃-水泥土在刚度退化之前承受的剪应力最大;水泥土的剪应变与动剪切模量的关系符合修正的Ramberg-Osgood模型曲线。     

华山花岗岩力学特性及能量演化规律研究

为了研究华山花岗岩的强度、变形特征以及能量耗散规律, 采用MTS815岩石力学试验机开展了单轴压缩和常规三轴压缩试验。结果表明:华山花岗岩表现出明显的脆性特征, 在三轴条件下应力应变曲线的上凹现象相比于单轴变得不明显; 随着围压的增加, 花岗岩的弹性模量和峰值应变不断增大, 但增加的速度逐渐变慢; 花岗岩的扩容阈值与围压近似呈线性关系; 单轴压缩条件下, 岩石内部储存的弹性应变能峰值后几乎瞬间都转化为耗散能, 劈裂破坏特征明显, 而三轴压缩下, 岩样的耗散能占吸收能的比例随围压提高逐渐增大, 表现为整体剪切破坏; 三轴压缩下的吸收能、弹性应变能以及耗散能都远大于单轴压缩下的对应值, 并且随着围压的增大而增大; 岩石破坏时的吸收能、耗散能以及储能极限均与围压存在良好的线性关系。