秸秆灰渣——大理石灰改良膨胀土试验

利用秸秆灰渣及大理石灰作为添加剂,进行室内改良膨胀土试验,研究改良后的胀缩特性及强度特征.秸秆灰渣含量为0%、5%、10%、15%、20%,根据直剪、无侧限抗压强度特征得到秸秆灰渣的最佳含量10%;在秸秆灰渣最佳含量的基础上继续添加大理石灰,大理石灰含量为10%、15%、20%.在试验过程中综合考虑法向应力、固废物含量对膨胀土抗剪强度的影响,总结出膨胀土改良后的抗剪强度、粘聚力显著提高;秸秆灰渣、大理石灰和素土的最佳质量配比为10:15:75.同时进行了自由膨胀率试验、膨胀量试验、膨胀力试验和强度耐久性试验.研究中涉及的所有配比及含量均为质量分数.     

碱激发秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

通过室内试验,探讨利用碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的可行性及改良效果。试验研究了秸秆灰渣、碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩特性及无侧限抗压强度的影响特征。试验研究结果表明,随着秸秆灰渣的增加或者碱溶液浓度的增加,膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、膨胀量与膨胀力逐渐减小,这说明掺秸秆灰渣可有效降低膨胀土的胀缩性。击实样经养护后的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀力明显减小。无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,碱激发秸秆灰渣对无侧限抗压强度的影响不够明显;经过7 d养护后,随着掺秸秆灰渣的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的提高,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点。     

干湿循环条件下秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

膨胀土是遇水较为敏感的特殊土,所以研究膨胀土在干湿循环条件下的抗剪强度特征非常重要,尤其是对改良膨胀土的研究更有实际的工程意义。通过室内直接剪切试验,研究了膨胀土及秸秆灰渣改良土的抗剪强度特征。试验证明,膨胀土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而增加,在灰渣含量为17%时强度及黏聚力达到最大值;而改良土的内摩擦角随着灰渣含量的增加而增加,同时改良土强度随着竖向力及养护龄期的增加而线性提高;干湿循环试验证明,膨胀土随着秸秆灰渣含量的增加抗剪强度衰减程度逐渐减小,试样的抗剪强度在第1次干湿循环时衰减较大;4次干湿循环后膨胀土黏聚力从37.0kpa,衰减到4.0 k Pa,内摩擦角衰减范围是28.3~11.64,17%秸秆灰渣改良土黏聚力衰减范围是74.16~57.43,内摩擦角衰减范围是46.05~42.25;直接剪切试验表明17%秸秆灰渣改良土为最佳配比。     

玄武岩纤维加筋膨胀土的强度与干缩变形特性试验

通过掺入玄武岩纤维对膨胀土进行改良,采用快剪试验、收缩试验得到了加筋膨胀土的直剪强度参数和收缩变形特征.研制了矩形制样器,通过分层压实的方法将传感光栅串埋入土体中,采用光纤光栅传感技术(FBG),分别得到了素膨胀土和纤维加筋膨胀土试样在于缩过程中的光栅应变,对比了2种试样干缩变形的空间分布特征及其发展规律.试验结果表明,通过掺入一定量的玄武岩纤维,可以在一定程度上提高膨胀土的强度参数,使膨胀土的收缩系数显著下降,较大改善了膨胀土收缩过程中土体内部应变分布不均匀的状态,对膨胀土裂隙的产生具有显著的抑制效果.     

干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性

为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律,采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验,探究试样的线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理,建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明:线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小,经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定,且风化砂掺量由0增至20%时,线缩率及体缩率的降低幅度最大;随着干湿循环次数的增加,收缩指数呈指数函数降低,在4~5次干湿循环后,收缩系数基本趋于稳定,缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加,且随着风化砂掺量的增加,干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小;胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定,在干湿循环作用下通过掺入风化砂,可以有效降低土体的胀缩总率,并使之达到路基填土的标准。     

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.     

煤渣改良膨胀土膨胀特性的试验研究

以膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、标准吸湿含水率为研究对象,探讨工程实践中利用煤渣作为膨胀土改良材料的可行性。对膨胀土掺加不同比例的煤渣展开膨胀特性指标的室内试验,分析了塑性指数、自由膨胀率、标准吸湿含水率这3个判定指标的变化规律。试验结果表明:煤渣可用于膨胀土的改良,随着煤渣掺量的增加,塑性指数与煤渣掺量呈一元三次函数关系变化,自由膨胀率与煤渣掺量呈一元二次函数关系变化,标准吸湿含水率与煤渣掺量呈一元二次函数关系变化。煤渣掺量为15%～20%时,所取样本膨胀土改良后为非膨胀土,且继续增加煤渣掺量,可进一步改良膨胀土,但效果不明显,所以煤渣改良膨胀土的最佳掺量可确定为15%～20%。养护条件下,可较大幅度减少煤渣用量。     

纤维煤矸石改良膨胀土强度特性及邓肯-张模型参数

为了改善膨胀土胀缩性能和强度特性,本研究以煤矸石和纤维为固土材料,研究聚丙烯纤维和煤矸石对膨胀土的强度影响及本构关系。首先将不同质量比的煤矸石掺入到膨胀土中,通过无荷载膨胀率试验和收缩试验,分析煤矸石掺量对膨胀土胀缩性的影响,确定煤矸石的最佳掺入比为40%;在此基础上掺入不同掺量的聚丙烯纤维,进行三轴固结排水试验,研究纤维对煤矸石改良膨胀土强度及其邓肯-张模型参数的影响。研究结果表明,掺入纤维后改良土的抗剪强度随着纤维掺量的增加呈先增大后减少的趋势,最佳纤维掺量为0.3%,并且周围压力越高,纤维对改良土强度提高越显著;通过对纤维煤矸石改良膨胀土应力应变的分析,得到了材料的邓肯-张模型参数,采用Matlab软件获取纤维掺量和围压对模型参数a,b的拟合函数,将其代入邓肯-张模型中,模型能较好地模拟试验获得的应力-应变数据。     

初始含水率对风化砂改良膨胀土有荷膨胀率影响研究

探讨了利用风化砂作为改良材料抑制膨胀土吸水膨胀特性的可行性与改良效果,试验研究了风化砂掺量对改良膨胀土各项膨胀指标的影响,深入分析了在膨胀土中掺入不同比例的风化砂,改变混合料的初始含水率对有荷膨胀率的影响规律．研究表明 掺风化砂可以有效抑制膨胀土的吸水膨胀,增加风化砂的掺量,膨胀性指标参数会出现较为明显的降低;在同一初始含水率状态下,风化砂的掺入比例从0增加到10%,有荷膨胀率下降的幅度最大．改良膨胀土的有荷膨胀率随着初始含水率的增加呈指数函数下降,当初始含水率小于最佳含水率时,有荷膨胀率随着初始含水率的增加,出现比较明显的降低;当初始含水率大于最佳含水率时,如果继续增大初始含水率,有荷膨胀率的降低则表现不明显．当初始含水率相同时,在较大的上覆荷载作用下,掺风化砂对有荷膨胀的抑制效果较好．     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

石灰-粉煤灰改良膨胀土试验

探讨利用粉煤灰、石灰粉煤灰作为添加剂改良合肥膨胀土的可行性与改良效果.试验研究了粉煤灰、石灰粉煤灰掺合物对膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩性以及无侧限抗压强度的影响特征.试验研究结果表明,随着掺灰率的增加,膨胀土的塑性指数、活性指数、自由膨胀率、膨胀量、膨胀力与线缩率呈减小趋势,这说明掺粉煤灰可有效降低膨胀土的胀缩性.经过一定龄期养护后的击实样的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀量与膨胀力都有一定降低.无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,粉煤灰对无侧限抗压强度的影响不明显;经过7d龄期养护后,随着掺粉煤灰率的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的增长,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点.     

碎石改良膨胀土模型试验研究

针对广西南宁三塘地区膨胀土,开展了掺碎石改良膨胀土作为挡土墙填料试验研究.采用自制模型箱模拟刚性挡土墙,掺25％碎石的膨胀土作为填料,以体积含水率和侧向膨胀力为指标,观察挡土墙后不同改良条件下土体在注水后体积含水率和侧向膨胀力的变化情况,探讨体积含水率与侧向膨胀力之间的变化关系以及碎石改良膨胀土作为挡土墙填料的效果.试验结果表明:纯膨胀土的渗透性很差,在侧向受限及浸水的条件下会产生侧向膨胀力,侧向膨胀力的变化与体积含水率的变化呈正相关,但存在一定滞后性;掺碎石能显著提高膨胀土的渗透性,使得体积含水率和侧向膨胀力的变化速率加快;掺碎石膨胀土能较为有效地降低侧向膨胀力,建议采用膨胀土作为挡墙填料时掺入碎石进行改良,降低侧向膨胀力对挡墙的影响.     

工业废料改良膨胀土基本物理性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂和电石渣作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对铁尾矿砂改良土及铁尾矿砂-电石渣复合改良土的基本物理性质指标进行了研究。试验研究结果表明,单掺铁尾矿砂改良膨胀土,随着掺砂率的增加,改良土的自由膨胀率显著降低,界限含水率和塑性指数均降低。同时掺入铁尾矿砂和电石渣复合改良膨胀土的改良效果要优于单掺铁尾矿砂的改良效果。当铁尾矿砂掺量一定时,随着掺渣率的增加,改良土的自由膨胀率基本上是呈线性递减;改良土的液限降低,塑限先增大后减小,在掺渣率为10%时达到最大,从而改良土的塑性指数先减小后增大;在掺渣率为10%时达到最小。当两种材料掺量一定时,随着养护龄期的增大改良效果更为显著。当掺渣率一定时,随着铁尾矿砂掺量的增加,改良土的自由膨胀率、界限含水率和塑性指数仍均是降低的,与之前单掺铁尾矿砂改良膨胀土得出的结果相一致。说明掺铁尾矿砂和电石渣均对膨胀土的物理性质有显著影响,因此为膨胀土改良提供了一种新方法。     

石灰、粉煤灰改良膨胀土性质机理

在分析石灰、粉煤灰混合料改良膨胀土化学机理的基础上，通过膨胀土及其改良土的性质与强度特性试验，得到了石灰、粉煤灰混合料在改良膨胀土中的最佳添加量；发现改良膨胀土的液限、塑限比膨胀土的大，膨胀土的应力-应变曲线呈应变硬化型，改良膨胀土的呈软化型，改良膨胀土的粘聚力比膨胀土的大，而内摩擦角反而小；还发现膨胀土的自由膨胀率随石灰量的增加而减小，无侧限抗压强度随石灰量的增加而增大。     

膨胀土CMA改性与石灰改性对比试验

针对典型中膨胀土、CMA改性土和石灰改性土，进行了基本物理特性、击实特性、胀缩特性、强度特性的对比试验研究．试验结果表明，CMA改性土的工程特性与石灰改性土具有相似的规律性：改性后自由膨胀率、液限、塑性指数和胶粒含量显著降低；胀缩性指标较改性前有大幅度下降；CBR值可达50％以上，浸水膨胀量小于1％，改性后其水稳定性较好．比较而言，石灰改性土的改性效果要优于CMA改性土，但两种改性土的胀缩指标和强度指标均可以满足规范要求．CMA改性剂作为一种膨胀土治理的新型环保性材料，具有一定的工程应用价值．     

水泥改性强膨胀土理化试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良.选取南水北调工程中河北邯郸地区的强膨胀土,在较长的养护龄期内,进行了水泥改性的试验研究.主要进行了基本物理性质试验、自由膨胀率试验、矿物分析试验、XRD和SEM显微结构试验和阳离子交换量试验,从不同角度说明了不同龄期下水泥改性强膨胀土的物理化学特性、矿物组成和微观结构的变化,分析了水泥改性膨胀土的机理.发现阳离子交换量不能作为判断水泥改性后膨胀土膨胀性能的有效指标,为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供了科学的、有价值的依据.