刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷及抗崩解性能研究

为解决广西阳朔地区河道岸坡处红黏土工程地质稳定性差的问题，拟采用刺槐豆胶对该地区红黏土进行改良.通过一系列冲刷及崩解试验，探究了刺槐豆胶掺量及养护龄期对刺槐豆胶改良黏土抗冲刷及抗崩解特性的影响.试验结果表明：刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷强度和抗崩解性能主要受刺槐豆胶掺量的影响；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷系数呈现先增大后减小的规律，刺槐豆胶掺量为0.3%时，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷性能最强；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能逐渐增强，刺槐豆胶掺量为0.5%时，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能最强.     

干湿循环作用下剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂作用及影响因素

为研究干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的抗裂效果，分别开展了素土和剑麻纤维加筋膨胀土的干湿循环试验，并采用图像处理技术提取试样表面裂隙参数，分析了剑麻纤维含量及长度、干湿循环次数、试样含水率对裂隙发育的影响.结果表明：1）剑麻纤维加筋膨胀土具有较好的抗裂性能，且剑麻纤维的掺入对膨胀土的裂隙率和裂隙平均宽度影响较大，相较于素土试样，最优加筋土试样的裂隙率和裂隙平均宽度均比素土试样减小了约1/2. 2）纤维长度相同时，随着纤维含量的增大，裂隙率、裂隙总长度、裂隙平均宽度和分形维数均呈先减小后增大的趋势，且纤维含量为0.4%时各参数值最小；纤维含量相同时，纤维长度对各裂隙参数影响不大.3）随着干湿循环次数的增加，加筋土和素土试样裂隙参数均呈逐渐增大趋势，但纤维加筋土裂隙率和裂隙平均宽度的增大幅度均比素土小；从第5次干湿循环开始，各裂隙参数增长趋缓.4）单次脱湿过程中，试样含水率由20%降至10%时，裂隙急剧发育，且素土裂隙的发育对含水率的变化更加敏感，含水率低于10%时，随着含水率的减小，试样裂隙率变小并趋于稳定；相同含水率条件下，剑麻纤维加筋土具有更好的抗裂性能.5）剑麻纤维加筋膨胀土的抗裂机理主要表现在两方面，一方面是剑麻纤维的掺入增大了膨胀土的渗透系数，促进了试样内水分的均匀分布，减小了试样各处的胀缩差异；另一方面纵横交错的剑麻纤维约束了聚集体之间大孔隙的收缩.     

纤维加筋和石灰改良昔格达土工程性质试验研究

为探讨纤维加筋和石灰共同改良攀西地区昔格达土的工程性质,在昔格达土中掺入不同含量的长度为2.5 cm的纤维,制备不同纤维掺量石灰改良土样,进行有荷膨胀试验、无侧限抗压试验和直接剪切试验。试验结果表明：纤维加筋不仅可减小石灰土的膨胀性,还可以改善昔格达土的抗压、抗剪和变形等力学特性,直剪试验表明,纤维加筋石灰土颗粒与纤维之间的摩擦力增大,使土样的粘聚力明显增大。研究表明：纤维加筋能有效改善石灰昔格达土的工程性质,当掺入0.3%的聚丙烯纤维时石灰昔格达土的纤维加筋效果最佳。     

干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的裂隙及强度特性研究

膨胀土具有湿胀干缩的特性,在干湿循环作用下土体会产生裂隙,裂隙的发育会破坏土体结构,对土体强度产生影响。通过开展室内膨胀土干湿循环试验和无侧限抗压强度试验,采用数字图像处理技术分析试样表面裂隙,研究膨胀土在干湿循环作用下的开裂特性和纤维加筋对裂隙发育的抑制作用以及强度随裂隙开展的变化规律。结果表明:膨胀土表面裂隙率以及裂隙长度、宽度和分维数等定量指标随着干湿循环次数增加呈双曲线型增大,经历5次循环之后趋于稳定;无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加呈双曲线型衰减,经历5次循环之后强度也趋于稳定;强度指标随裂隙率的增加而降低,二者呈线性递减关系。试验过程中纤维土各裂隙指标均小于素膨胀土,而强度均大于素膨胀土,体现了纤维加筋减小膨胀土裂隙性、提高土体强度和整体性的良好效果。     

玉米须加筋微生物固化淤泥的抗剪强度试验研究

为了研究纤维与MICP技术共同固化淤泥的抗剪强度特性,采用掺量为0、0.2%、0.4%、0.6%、0.8%玉米须纤维或碳纤维与MICP共同固化淤泥,对固化体进行直剪试验,借助扫描电镜,从微观的角度探讨了固化机理。结果表明:单掺纤维或利用MICP技术均可以提高固化体的抗剪强度,而MICP与纤维共同作用得到的固化体抗剪强度提高幅度更加显著。随着纤维含量的增加,固化体的粘聚力和内摩擦角先增加后减小,最佳纤维掺量为0.6%,纤维种类对内摩擦角影响无明显区别。由扫描电镜分析可知:纤维发生桥联作用将碳酸钙与土颗粒连接为一个整体,提高了土体抗剪强度;玉米须纤维较碳纤维表面更加粗糙且分散性好,体现出玉米须纤维加筋效果更好。     

含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响

采用SRS-150型动态环剪仪,对甘肃通渭地区黄土重塑并进行室内环剪试验,分析含盐量与纤维长度、掺量对聚丙烯纤维加筋土抗剪强度的影响,并通过扫描电镜试验分析其微观作用机制.结果表明,加筋土抗剪强度随含盐量的增加,表现为先减小后增大的趋势,含盐量的界限值为6%左右;当纤维掺量取0.2%、 0.4%、 0.6%时,加筋土峰值强度有明显提升,但对其残余强度影响不大;纤维长度越长,加筋土黏聚力越大,当纤维长度增长到9 mm以上时,黏聚力减小或增长变慢;在纤维掺量低于0.4%的情况下,加筋土内摩擦角受纤维长度的变化影响很小,当纤维掺量高于0.4%之后,纤维长度越长,内摩擦角越小;含盐量的增加会使土颗粒的双电子层厚度减小,使土颗粒间的黏结力增大,从而土体中颗粒聚集体越来越多,最终促使加筋土的抗剪强度发生变化.试验表明含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响均存在一个界限值,这些可控因素对纤维加筋黄土边坡的加固及防护影响巨大,在实际工程应用中可围绕试验中的界限值进行相应调整.     

复掺纳米SiO2对棕榈纤维加筋土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了在棕榈纤维加筋土中复掺纳米SiO_2对土体抗剪强度、黏聚力、内摩擦角的影响.试验表明,棕榈纤维可以明显提高土体的抗剪强度和黏聚力,但对土体内摩擦角的影响不大,其最佳棕榈纤维质量加筋率为1.0%~1.2%.复掺纳米SiO_2后,土体的抗剪强度再次得到增强,且其黏聚力、内摩擦角也得到进一步提高.对于相同质量加筋率的棕榈纤维土体,在复掺纳米SiO_2的质量百分比为1.0%时,土体的抗剪强度最大;而不同质量加筋率下的棕榈纤维加筋土(质量加筋率为1.0%~1.2%),其复掺纳米SiO_2质量百分比为0.7%~1.0%时,土体的抗剪强度最大.同时,分析了棕榈纤维和纳米SiO_2的作用机理,复掺纳米SiO_2后的棕榈纤维加筋土在微观结构上更加密实,土体更加稳定,抗剪强度更大.因此,纳米SiO_2可以在路基土体加固中发挥作用.     

棕榈加筋黄土剪切强度特性及细观结构

为探究棕榈纤维对黄土剪切强度的影响,以陕西泾阳黄土为试验材料,通过改变棕榈纤维掺量与长度的组合,将长度分别为1.0、1.5、2.0 cm,质量掺量分别为0.2%、0.4%、0.6%、0.8%、1.0%不同组合的棕榈纤维与黄土拌合,然后对加筋黄土进行直剪试验,测试其工程抗剪特性,并运用偏光显微镜,观察纤维加筋黄土的细观结构。试验结果显示:纤维加筋对土体剪切强度有明显增强作用;加筋黄土的黏聚力较非加筋土有明显的提升,随着纤维长度与掺量的增加而增加,内摩擦角普遍高于非加筋土;偏光显微镜观察结果显示,棕榈纤维表面粗糙,存在沟槽与独立孔室,土颗粒镶嵌其中,改善复合材料界面性能,并且纤维相互交织,形成"雀巢"式网状结构。研究成果可为纤维加筋土的应用提供相关技术参考。     

椰壳纤维土的三轴试验研究

采用室内三轴试验的方法,研究了椰壳纤维土的应力-应变关系及强度特性。探讨了不同加筋情况下椰壳纤维土的加筋效果及变化规律。试验结果表明:在红黏土中掺入椰壳纤维,能够提高土体抵抗变形的能力;椰壳纤维的加筋作用只有当试样的应变足够大时才能发挥出来;且随着轴向应变的增加,椰壳纤维土的加筋作用越来越明显;椰壳纤维土的应力-应变曲线近似呈双曲线,其试样的主要破坏形式表现为鼓胀破坏;在红黏土中加入椰壳纤维后,纤维土的黏聚力c值和内摩擦角φ值均有一定的提高;其中黏聚力c值提高明显,而内摩擦角φ值变化不明显;相同条件下,随着椰壳纤维掺量的增加,椰壳纤维土的加筋效果逐渐提高;相同条件下,围压越低,纤维土的加筋效果越好。     

黄原胶-黏土复合基材岩坡生态修复试验研究

采用黄原胶与黏土形成黄原胶-黏土复合基材,通过室内试验对其强度、蒸发特性、抗冲刷性以及其对植被发芽生长的影响进行研究,并利用扫描电子显微镜对复合基材的微观结构进行分析与研究。研究结果表明：随着黄原胶含量的增加,复合基材的黏聚力呈现先增大后趋向于稳定的趋势,内摩擦角则不断增加。黄原胶可以有效改善复合基材的蒸发特性和抗冲刷特性。随黄原胶含量的增加,土体的平均蒸发速率明显降低,并使表层的开裂现象得到明显改善,土体的冲刷率不断地降低。黄原胶可以促进植被的生长,使种子的发芽时间提前,植被生长更加茂盛。但当黄原胶含量过大时,植被的发芽与生长被抑制。黄原胶可以在复合基材内部的形成大量的薄膜,填充土颗粒表面以及土颗粒之间的孔隙和裂缝,将土颗粒链接为一个整体,使复合基材的整体结构更加紧密。     

纤维增强水泥土力学性能试验研究

纤维加筋技术是一种新式的改良土体方法,能够有效地提高土体力学性能。选取聚丙烯纤维和水泥作为加筋稳定材料,将纤维的物理加筋作用和水泥的化学加固作用相结合,开展无侧限抗压强度(UCS)试验,研究了纤维加筋稳定土的强度力学特性与应力-应变性状。通过试验,研究了不同水泥掺量(6%、8%、10%)、纤维掺量(0.15%、0.3%、0.45%)及不同龄期(3 d、7 d、14 d)对试样强度的影响。试验结果表明,水泥和纤维的掺入均能够提高土体的强度,纤维的加入使纤维加筋水泥土试样由脆性破坏模式向塑性破坏模式转变。     

灰渣-石灰复合土物理力学特性试验研究

通过室内试验,探讨利用灰渣以及石灰作为添加剂对膨胀土进行改良,并研究了改良膨胀土的力学特性.试验结果表明:石灰复合土随着掺渣率的增加,石灰复合土的黏性成分的含量降低,粗颗粒含量增加,导致相对密度、液限、塑限指数均呈明显减小趋势,这说明灰渣对石灰复合土的改良有显著效果;当石灰含量不变的情况下,石灰复合土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而逐渐提高.     

木质素磺酸钙改良粉土抗硫酸盐侵蚀性能研究

粉土是路基工程中常见的土体填料，其结构性差，在硫酸盐侵蚀环境下易受到侵蚀.为改善粉土的抗硫酸盐侵蚀性能，采用木质素磺酸钙来加固土体，通过无侧限抗压强度与抗硫酸盐侵蚀试验，分析木质素磺酸钙掺量、养护龄期和硫酸盐环境下浸泡天数对改良粉土无侧限抗压强度的影响.结果表明：改良粉土的无侧限抗压强度随木质素磺酸钙掺量的增加先增大后减小，随养护龄期的增长逐渐提高.其他条件相同下，当掺量为5%养护龄期为28 d时，试样的无侧限抗压强度最大为394.6 kPa,是未处理粉土的5.46倍.同时，此时改良粉土的抗硫酸盐侵蚀性能最好，在硫酸盐环境下浸泡28 d后改良粉土的无侧限抗压强度是侵蚀后素粉土的4.9倍.SEM试验结果表明，掺入适量木质素磺酸钙可对土体内部孔隙进行填充，使土体强度、抗硫酸盐侵蚀性能增强.     

粘性土开裂的细观角度分析

为了揭示土体在自然条件下因蒸发失水而开裂的原因,采用颗粒简化模型,将土体开裂看做是无数土颗粒的运动的结果,运动依然符合牛顿运动定律。不考虑其他因素引起基质吸力的组成部分,只考虑毛细水作用对基质吸力的贡献;并从土颗粒、水、气、水膜四相之间相互作用的细观角度,将土颗粒作为研究对象进行受力分析,找到土体开裂的内在动力,从细观角度阐明土体开裂的原因。结果表明土体在含水率相差较大的地方最先容易产生开裂;并分析低饱和度黏性土坚硬的原因。     

基于生物胶复合黏土的陡坡客土基材抗剪强度试验研究

为研究生物胶对陡坡客土基材抗剪切特性的影响，通过室内直剪试验探究了黏土剪切力学特性随生物胶含量和养护时间的变化规律，并采用扫描电镜方法对其强化机理进行了讨论.结果表明，天然刺槐豆胶作为生物胶添加剂可以大幅提升黏土的抗剪强度，其抗剪强度随着刺槐豆胶含量的增加而增加，最高可达到243.33 kPa；然而，刺槐豆胶含量由1.5%增加至2%时，黏土的抗剪强度仅提升2.1%，考虑到经济因素，因此本研究用刺槐豆胶加固黏土的最优含量是1.5%；此外，养护时间与试样抗剪强度呈正相关，养护7 d后，试样抗剪强度可达123.57 kPa.养护龄期越长，刺槐豆胶、水和土颗粒越能够充分结合.刺槐豆胶的掺入增强土粒间胶结作用，填补土颗粒之间的孔隙，增强了颗粒间的胶结，进而增加土体黏聚力，提升土体宏观剪切性能.     

掺纤维改良膨胀土的实验研究

为了研究加筋纤维对膨胀土压缩性及力学性能的影响,进行了大量的室内试验,研究了纤维的含量与对膨胀土的压缩性、抗剪性及无侧限抗压强度的影响。研究表明:聚丙烯纤维能够显著提高土体无侧限抗压强度、凝聚力和内摩擦角,也能明显降低土体线缩率和膨胀率,对膨胀土的改良有比较明显的效果。     

改性聚乙烯醇固化麻刀加筋遗址土的力学特性

采用正交实验设计方法,以改性聚乙烯醇(SH)固含量、麻刀长度、加筋量为变量,研究了SH固化麻刀加筋遗址土的力学特性,分析了力学加固效果最佳的材料配比组合.结果表明,对抗压强度和抗拉强度影响最大的因素依次是SH固含量、加筋量、麻刀长度; SH溶液可加强土体颗粒之间、土颗粒与麻刀之间的粘结强度;适当的麻刀长度和加筋量有助于改善土体的力学特性.分析得出的最佳配比组合为SH固含量0.7%,麻刀长度1.0 cm,加筋量0.2%.     

基于纤维聚合物改良的粉土力学特性与微观结构演化

为了研发新型、高效、环境友好的粉土加固材料,采用再生聚酯纤维与无机固化剂对路基粉土进行了改良,开展无侧限抗压强度试验、加州承载比（California Bearing Ratio,CBR ）试验、回弹模量试验及扫描电镜（Scanning Electron Microscope,SEM ）测试,分析改良粉土的力学特性与微观结构演化,结果表明：路基粉土的路用性能可由再生聚酯纤维与无机固化剂有效提高,在经过28天的养护后,改良粉土的回弹模量大于40 MPa,98%压实度下,掺入0.2%纤维改良土的CBR值达到45%;改良粉土最大无侧限抗压强度值可达到约900 kPa,对于路基粉土,可再生聚酯下纤维的最优掺量约为0.2%;改良土颗粒间孔隙得到胶结物质不同程度的填充,土体中相互交错分布的纤维能最大程度地抑制纤维土裂隙发展。     

土工格栅加筋膨胀土抗剪特性及边坡稳定性分析

近年来关于膨胀土边坡的病害处治逐渐转向了柔性防护领域,其中在膨胀土中植入土工格栅就是典型的一种。取十天高速西略段膨胀土加入不同层土工格栅,进行室内剪切试验,研究加筋对膨胀土抗剪强度的影响;再结合现场试验,考察筋材对膨胀土边坡稳定性的影响,以此来探讨加筋膨胀土的抗剪作用机理。试验结果表明:加筋使得剪应力峰值、峰值区域、残余强度以及峰值出现所对应的位移均得到提高;加土工格栅可以有效抑制土样剪切带的发展及土体的双向变形,提高其延性,推迟塑性破坏的出现,改善土体的变形特征,导致破坏模式发生变化;加筋能有效增大土体的黏聚力,而内摩擦角变化不大;加土工格栅能减小坡体的位移变形,增大土体抗滑移强度,提高坡体的稳定性。     

麦秸秆加筋土的强度特性及细观结构分析

为了分析麦秸秆加筋对土体抗剪强度的影响,开展了4种加筋率(0.1%,0.2%,0.3%,0.4%)和3种加筋长度(5,10,15 mm)下的三轴剪切试验.通过CT(计算机断层扫描)扫描图像,对比分析了加筋土和素土在加载过程中的细观结构变化.结果表明:麦秸秆加筋黏性土的抗剪强度和抗变形能力较素土都有显著提高,其中筋材长度为10 mm时加筋效果较好.所研究加筋条件下,土体黏聚力较素土黏聚力增大0.1～2.3倍,内摩擦角变化在±2°范围内.与素土相比,加筋土在剪切过程中无明显的宏观剪切破坏,均为鼓胀破坏.围压较小时,加筋作用明显,对土体的刚度影响较大,随着围压的增大,影响逐渐变小.CT扫描结果显示,麦秸秆加筋能够限制土体变形和裂纹扩展.因此,麦秸秆适宜作为黏性土的加筋材料.