掺土粉煤灰动力特性研究

对掺土粉煤灰的动强度及液化特性进行了试验研究,结果表明：随着掺土量的增加,粉煤灰的干密度近似呈线性增加,而相应的最优含水率近似呈线性递减;掺土粉煤灰动强度指标中,黏滞系数随掺土量的增加呈明显的增大趋势,内摩擦角随掺土量的增加呈略微减小的趋势;既能改善粉煤灰的液化特性又能保持其良好强度特性的掺土量为30%左右。实际工程应用中,可根据粉煤灰和黏土的具体类型、工程抗液化需要等来确定掺土量。     

HEC对湿陷性黄土强度及持水性的影响

青海东部陇西黄土区自重湿陷性黄土分布较广,浸水湿陷性特征明显,将土壤固化剂(HEC)与黄土混掺,以期提高黄土强度和持水性。结果表明,相同含水率条件下,湿陷性黄土的强度随着HEC掺量的增加而增加;相同HEC掺量条件下,湿陷性黄土强度随含水率的增多而减小。采用Gardner模型拟合土壤水分特征曲线,随着HEC掺量的增加,黄土持水性降低,比水容量逐渐减小;黄土强度与比水容量之间呈负相关关系,随着比水容量的增加强度逐渐减小,HEC对黄土强度有一定的增强作用。     

粉煤灰与硅灰对水泥胶砂抗酸腐蚀性能的影响

通过对7组水泥胶砂受硝酸腐蚀前基准强度及腐蚀后质量损失率和中性化深度的研究,分析了粉煤灰、硅灰对胶砂抗酸腐蚀性能的影响。结果表明:在硝酸腐蚀条件下,随粉煤灰掺量增大,胶砂的质量损失率呈降低趋势,中性化深度呈增大趋势,粉煤灰的掺量为15%时,胶砂抗酸腐蚀性能改善较为明显;随硅灰掺量增大,胶砂的质量损失率呈先降低后增大趋势,中性化深度呈增大趋势,硅灰掺量为5%时,胶砂抗酸腐蚀性能改善较为明显;按单掺最优掺量混掺粉煤灰和硅灰,对胶砂的抗酸腐蚀性能的超叠加效应不显著;对掺加掺合料的胶砂,决定其抗酸腐蚀性能的主要因素是胶凝材料组成而不是强度。     

压实水泥湿陷性黄土的力学特性

为拓展压实水泥土在黄土地基处理中的应用,以水泥掺量、粉煤灰掺量和含水量为因素,设计L9(34)正交试验方案,击实试验法成样,试验研究了压实水泥黄土28d和56d的力学特性,分析了各因素对水泥土的干密度、强度和弹性模量的作用规律、作用机理,弹性模量与强度的关系。结果表明:粉煤灰掺量对压实水泥黄土的干密度影响极显著,含水量的影响显著,水泥掺量的影响不显著。水泥黄土的最大干密度和最优含水量应考虑粉煤灰掺量的影响,可不考虑水泥掺量的影响。粉煤灰能显著提高压实水泥黄土的强度和弹性模量,尤其是后期强度。水泥掺量对压实水泥黄土两个龄期的强度和弹性模量影响均极显著,粉煤灰掺量的后期影响极显著,含水量的影响显著。     

含水率和干密度对固化黄土抗剪强度的影响

固化黄土的强度受固化剂种类及掺量、含水率和干密度等因素的影响。以新型高分子材料SH固化剂固化黄土为研究对象,制作固化体试件,通过直接剪切试验,分析不同含水率和干密度条件下固化黄土的抗剪强度特性,并与黄土进行对比。结果表明:在固化剂掺量一定的情况下,含水率和干密度是影响固化黄土抗剪强度的两个主要因素,随着含水率的提高,固化黄土的抗剪强度指标降低,即黏聚力和内摩擦角明显减小;随着干密度增大,黏聚力及内摩擦角显著增大;黏聚力随含水率和干密度变化的幅度均大于内摩擦角的。分别得到了固化黄土黏聚力和内摩擦角与含水率、干密度的量化关系式。黄土的抗剪强度指标也有与SH固化黄土类似的变化规律。固化黄土的剪应力与剪切位移关系曲线表现为硬化型,而黄土则呈现弱应变硬化现象,在较低含水率条件下呈脆性剪切破坏。     

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。     

采用环剪仪对重塑黄土抗剪强度特性的研究

为揭示不同试验条件对重塑黄土抗剪强度的影响规律,采用全自动环剪仪对重塑黄土进行环剪试验研究,探究不同含水率、干密度、剪切速度条件下重塑黄土的剪切强度变化规律,为黄土边坡的治理提供理论依据。研究结果表明：重塑黄土残余强度受剪切速率影响不明显;含水率对重塑黄土峰值强度与残余强度的影响规律一致,两者均随含水率的增大而减小,含水率高的试样呈现应变软化特性;重塑黄土的峰值强度和残余强度都随干密度的增大而增加,表现出正相关性,干密度大的试样呈现应变软化性;重塑黄土的黏聚力和内摩擦角均随含水率的升高而降低。     

洞庭湖区掺粉煤灰水泥土性能试验研究

采用粉煤灰代替部分水泥作为胶凝材料的水泥土桩法,近年来逐渐在软弱地基的加固处理中得到应用。针对洞庭湖区湖泊相淤泥质软弱地基加固处理问题,结合该区域某分洪闸地基处理工程,在室内开展了不同粉煤灰掺量的水泥土试件的无侧限抗压强度、含水率以及中心部位土样溶液pH值的测定试验,然后探讨建立了不同粉煤灰掺量的水泥土无侧限抗压强度的组合指数式模型。研究结果表明:水泥土试件无侧限抗压强度在60 d龄期前随着粉煤灰掺量的增加而降低,但在90 d龄期时,不同粉煤灰掺量的4组试件强度值较为接近;水泥土试件含水率在28 d龄期之后随着粉煤灰掺量的增加而增加;水泥土试件中心部位土样溶液的pH值始终随着粉煤灰掺量的增加而降低;采用组合指数式强度模型能较好地描述粉煤灰掺量和龄期对水泥土无侧限抗压强度增长规律的影响;通过对不同粉煤灰掺量水泥土桩方案进行比选,建议洞庭湖区水泥土中粉煤灰掺量应在20%左右为宜。     

重塑黄土与植物根系界面摩擦离散元分析

油松作为一种植根于黄土地区的常见植物,在提高黄土强度方面起重要作用。为了弄清油松根系在黄土地区的固土效应,本文采用离散单元法(Distinct Element Method)模拟根系拉拔试验,分析了法向压力、根系埋深、含水率对根-黄土界面摩擦力学特性的影响。结果表明:拉拔试验中,根-黄土界面峰值强度、残余强度随着法向力的增大而增大;峰值强度、残余强度随着根系埋深的增加而增大;随着含水率的降低,根-黄土界面峰值强度、残余强度呈增大的趋势。     

疏浚淤泥与焚烧底灰混合固化方法的试验研究

针对疏浚泥黏粒含量多、含水率高、强度低等特性,利用生活垃圾焚烧底灰的骨架作用、吸水性能及火山灰活性将其掺加到疏浚淤泥中,以水泥为固化剂,开展固化试验研究。首先对焚烧底灰和疏浚淤泥的理化特性进行了测试和研究,分析了焚烧底灰掺量对疏浚淤泥颗粒级配的改善效果及减水效果。通过不同焚烧底灰掺量的混合料的击实试验及直剪实验,确定了焚烧底灰与疏浚淤泥的最佳配合比为3∶7,此时混合料击实密度最大,减容效果最好。对不同初始含水率的疏浚淤泥采用不同掺量的水泥开展固化配方试验,测试了7~28 d龄期的固化淤泥的抗压强度。测试结果表明:对于初始含水率50%~70%的疏浚淤泥,4%水泥掺量及30%焚烧底灰掺量的固化淤泥抗压强度大于无侧限抗压强度,满足填土材料的强度要求。以水泥为固化剂的焚烧底灰和疏浚泥混合固化技术具有较好的技术和经济可行性,有望应用于工程实践。     

工业废渣复合固化黄土强度特性及影响因素研究

工业废渣配合水泥用于土体固化能有效增加土体强度,提高废渣利用率,具有明显的经济效益和环保效益。将粉煤灰-脱硫石膏-水泥三元凝胶体系运用于黄土固化,使用CaOH₂和NaOH作为活性激发剂形成复合黄土固化剂,通过正交试验以无侧限抗压强度为标准判断固化剂各组分对强度的影响程度,并选取最优掺入比。使用最优掺入比研究了黄土含水率、水灰比和早强剂对复合固化黄土强度的影响,并与水泥黄土进行比较。结果表明:复合固化黄土中后期强度增长率高,90 d强度达到6.85 MPa,相当于20%水泥掺入比的水泥黄土90 d的强度;复合固化黄土的含水率在20%左右时各龄期强度最高。三乙醇胺和水玻璃可用作复合固化黄土早强剂。XRD衍射图谱和SEM微观结构印证了复合固化黄土固化原理和强度规律。     

粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性试验研究

为探讨粉煤灰-天然砂改良膨胀土强度特性,对改良膨胀土进行了击实试验、无侧限抗压试验和三轴试验。试验结果表明:粉煤灰掺量一定时,最大干密度随天然砂掺量增加呈先增大后减小趋势,而最优含水量逐步减少;天然砂掺量一定时,最大干密度及最优含水量随粉煤灰掺量增加均逐渐减小;在粉煤灰和天然砂之和占比20%不变条件下,随天然砂占比减小,无侧限抗压强度与三轴抗剪强度先增大后减小,天然砂掺量5%和粉煤灰掺量15%时强度最大;随着粉煤灰和天然砂掺量的增加,内摩擦角先增加后减小;粉煤灰和天然砂掺量之和一定时,随着粉煤灰的增加和天然砂掺量的减少,黏聚力逐渐减小。研究成果可供致力于改良膨胀土工程性质的研究人员参考。     

基于响应曲面法优化二灰滨海盐渍土的配合比设计

为了确定固化盐渍土的最优改良方案,应用响应曲面法优化了石灰与粉煤灰复合改良盐渍土的室内试验方案。通过室内试验,测试了改良后盐渍土的无侧限抗压强度值,应用Design-Expert8.0软件分别选取含盐量X_1、石灰掺量X_2、粉煤灰掺量X_3为试验因素,利用Box-Behnken响应曲面法进行试验设计,分析了含盐量、石灰和粉煤灰掺量对固化盐渍土无侧限抗压强度的影响,并确定了盐渍土的合理改良方案。结果表明,二灰固化盐渍土最优配比:含盐量X_1为3%,石灰掺量X_2为12%,粉煤灰掺量X_3为24%时,固化土的无侧限抗压强度指标达到最大,该模型预测值为0.784MPa,与实测值仅相差0.014 MPa。响应曲面法可以用于各类固化盐渍土改良方案的比选和研究,对滨海盐渍土的其他固化方法具有一定的参考价值。     

钢渣粉煤灰用作路面基层材料的性能研究

针对我国目前大量钢渣未能有效利用的问题,考虑将其与粉煤灰混合作为路面基层材料。通过击实试验可以得到不同比例的钢渣粉煤灰的最大干密度与最佳含水率,最佳含水率最小为12.9%,最大干密度最大为2.04 g/cm3。钢渣粉煤灰配比为1:1、外加剂掺量为2.5%时抗压强度最大,达到了8.36 MPa,此配比的劈裂强度为0.82 MPa,其抗压强度与劈裂强度仅小于水泥稳定碎石。通过抗裂性能试验可以得到钢渣粉煤灰的平均干缩系数为25.91×10-6、平均温缩系数10.13×10-6,均小于水泥稳定碎石,因此钢渣粉煤灰是一种良好的路面基层材料。     

黄土湿陷性与其物理力学指标的关系及评价方法

根据黄土物理力学指标可快速评价其湿陷性,故很有必要对黄土湿陷性与其物理力学指标之间的关系进行研究。为探究该关系,在大量现场试坑浸水试验及相应的室内试验基础上,采用数理统计、理论分析和数据挖掘相结合的方法,针对郑西(郑州—西安)高速铁路沿线的Q₃大厚度湿陷性黄土,系统研究了马兰黄土湿陷系数与深度、含水率、干密度、孔隙比、塑性指数和压缩系数之间的关系,并提出工程中用单个或多个物理指标评价黄土湿陷性的新方法。研究结果表明黄土湿陷系数与其物理力学指标之间具有较好的相关性,其中湿陷系数与深度、含水率、干密度之间呈线性负相关性,与孔隙比呈线性正相关性;对于关中地区Q₃黄土,黄土是否具有湿陷性的界限含水率为20%,界限干密度为1.4 g/cm³,界限孔隙比为0.9;相比而言,孔隙比对黄土湿陷系数影响最大,干密度和含水量次之,而后是塑性指数,压缩系数与湿陷系数的相关性较低。最后,基于数据挖掘技术,提出用多个物理指标综合评价黄土湿陷性的经验公式,可用于估算黄土的湿陷性。     

冻融循环作用后水泥土及粉煤灰土的力学性能试验研究

对水泥土及粉煤灰土进行了冻融循环作用后的单轴抗压试验研究,探讨并对比了冻融循环次数、养护龄期、干湿冻融对两种改良土力学性能的影响规律,并分析了冻融循环对改良土的破坏机理。结果表明:冻融循环对削弱水泥土抗压强度的影响随着冻融次数的增加越来越明显,然而对粉煤灰土抗压强度的影响仅在冻融循环初期较显著。改良土的抗冻性能随着养护龄期的增长有不同程度的提高。干冻、湿冻对改良土抗压强度影响明显,相同冻融次数下干冻改良土的抗压强度高于湿冻条件下的抗压强度。通过对水泥土和粉煤灰土破坏机理进行分析,发现粉煤灰掺料的颗粒粒径小于水泥掺料的颗粒粒径,因而填充土体细小孔隙效果更优。由于结冰温度随着毛细孔径的减小而降低,导致粉煤灰土的抗冻性能优于水泥土的抗冻性能。在实际工程中,应根据工程所处环境的不同选取不同的冻土改良方法从而达到工程要求。     

水泥改良黄土状土的试验研究

为探索小区域黄土状土,通过水泥改良之后的可靠性以及适用性对杨凌土场的黄土状土在实验室掺和4%、5%、6%、7%、8%的42.5号水泥,借助于液塑限试验、击实试验以及快速直剪试验3种常规土工试验方法,研究了5种不同掺和比水泥改良黄土状土的物理状态指标、最优含水、最大干密度以及抗剪强度指标,进一步分析了水泥改良土物理状态指标。结果表明:掺和水泥能够较好地改善土的物理性状;同时,水泥掺和比、龄期等因素对水泥改良土强度指标c值影响巨大,内聚力c并随掺合比的增大而增大。试验结果对实际工程项目采用水泥改良技术具有实际意义和参考价值。     

水围压下粉煤灰混凝土的含水量及动态力学性能研究

为了研究粉煤灰对水围压下混凝土的含水量及其动态力学特性的影响,对粉煤灰掺量为0、20%和40%的混凝土试件（F00、F20和F40）进行了不同水围压（1、3和5 MPa）和不同应变速率（10?5、10?4、10?3和10?2/s）作用下的动态压缩试验,同时还开展了大气环境中干燥混凝土试件的动态压缩试验。分析了水围压、粉煤灰掺量对混凝土含水量的影响,并结合含水量数据,进一步研究了粉煤灰掺量、水围压和应变速率与混凝土动态强度间的关系。研究结果表明:①相同粉煤灰掺量下,混凝土的含水量随着水围压的增加呈现先增大后减小再增大的趋势;在相同水围压条件下,F00混凝土含水量最大,F40次之,F20最小,说明粉煤灰掺量对混凝土的含水量有显著影响。②可用三次函数描述了不同粉煤灰混凝土的含水量与水围压之间的关系。③不同水围压条件下,粉煤灰混凝土单位体积含水量所对应的混凝土动态强度增加值与应变速率呈二次函数关系,并建立了不同水围压条件下粉煤灰混凝土的动态强度增加值与应变速率之间的关系式。