膨润土-红黏土混合土对NaCl溶液的渗透试验研究

针对不同质量配比的膨润土-红黏土混合土压实样,开展不同浓度的NaCl溶液渗透试验;基于扩散双电层理论和土颗粒微观结构,分析溶液浓度对不同质量配比混合土渗透系数的影响机理;根据试验结果,建立混合土渗透系数与膨润土掺量(质量分数)的函数关系式。研究结果表明:混合土的渗透系数随着膨润土掺量的增加而降低,膨润土的加入明显提高了混合土的防渗和化学阻滞能力;随着溶液浓度提高,红黏土的絮凝程度增加,渗透系数降低;掺入质量分数为20%的膨润土后,随着溶液浓度提高,混合土扩散双电层被压缩,渗透系数相应增大。     

聚合物改性膨润土对钢渣渗滤液及其Cr(Ⅲ)离子的阻隔与吸附特性研究

【目的】针对传统膨润土防渗衬垫在侵蚀性环境中防渗性能会大幅劣化的难题，自主研发了一种聚合物改性膨润土。【方法】通过渗透实验研究了聚合物改性膨润土对高盐溶液、强碱溶液和实际钢渣渗滤液的渗透系数，并采用Batch吸附实验探究了吸附时间、溶液pH值和溶液浓度对聚合物改性膨润土吸附钢渣渗滤液中Cr(Ⅲ)离子的影响。【结果】实验结果表明：未改性的钠化钙基膨润土对侵蚀性溶液的刚性壁渗透系数高达1×10^-8 m/s,而聚合物改性膨润土对高盐、强碱和钢渣渗滤液的柔性壁渗透系数均小于1×10^-11 m/s,且刚性壁渗透系数约为3×10^-11 m/s,在高盐、强碱等侵蚀性环境中表现出更优越的防渗性能。【结论】聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)的吸附量随着吸附时间、溶液pH值和溶液浓度的增加而增加。钠化钙基膨润土和聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)吸附符合准二阶吸附动力学模型；Langmuir等温吸附模型更好地描述了钠化钙基膨润土和聚合物改性膨润土对Cr(Ⅲ)的吸附特性。     

木质素对红黏土物理力学特性的影响

为了研究木质素对于红黏土特性的影响,对不同掺量下的木质素改性土进行界限含水率试验、pH实验,探究pH和改性土稠度界限的关系.对不同掺量,不同养护龄期下的改性土进行无侧限抗压强度试验,得到其不同掺量下的抗压强度、不同龄期下的抗压强度及其应力-应变曲线关系.试验结果表明:界限含水率、pH随着掺量的增加而增大,并且和掺量之间存在相应的曲线关系.无侧限抗压强度则随着掺量和龄期的增加而增大,当养护28 d,掺入量为8％时,相对于素土抗压强度提高2.93倍,并且养护龄期下的抗压强度和木质素的掺量存在线性关系,改性红黏土的破坏形态也由脆性破坏向塑性破坏发展.     

改性黄土的冻融特性

研究冻融循环前后不同水泥石灰粉煤灰配比下改性黄土的无侧限抗压强度、渗透系数和微观结构等物理力学特性的变化。综合考虑强度、渗透性和抗冻融性能,提出改性黄土改性剂的最优配比,探讨冻融循环对改性黄土工程特性的影响。结果表明:在考虑冻融循环的条件下,4%~5%的水泥与6%的石灰及10%的粉煤灰的掺入不仅能有效地提高改性土的抗压强度,降低渗透系数,而且能够避免改性黄土因为刚性太大而引起的抗冻融能力下降的情况。3种改性剂的联合作用改变了黄土颗粒的排列和连结方式,从而能够提高改性黄土的强度和抗冻融能力。     

固化黄土渗透特性的试验研究

以取自于山西不同地点的两种黄土为研究对象,选用水泥、生石灰、高分子材料SH固化剂及组合进行加固处理,通过变水头渗透试验,测定了素黄土及加固黄土在设计干密度下的渗透系数,并探讨渗透试验条件下各种影响因素对其渗透特性的影响规律.结果表明:两种黄土经重塑压实后的渗透系数均较小,黄土1略大于黄土2,基本能满足渠道等工程的防渗要求;对于防渗要求比较高的黄土工程,用水泥、生石灰和SH均可进一步改善其抗渗性,固化黄土后的渗透系数减小,固化黄土的渗透系数随着固化剂掺量和养护龄期的增长而减少.生石灰与SH相比,生石灰对固化土的渗透性影响更大.     

全风化玄武岩防渗料可行性试验研究

为高质高量解决水利水电工程土石坝防渗料的就地取材问题,结合杉树堡水库工程,开展了全风化玄武岩作为土石坝防渗土料的可行性试验研究。根据全风化玄武岩分布特征和性质,结合相关技术规范,通过对风化土料的物理力学性质及渗透性质,进行试验研究。研究表明:全风玄武岩土料为高液限含砾粉质黏土,无膨胀性;其有机质和水溶盐含量符合心墙坝防渗土料质量技术要求;风化土料压实后,最大干密度较低、最优含水率高、压缩系数较低、压缩模量较高,渗透系数和抗剪强度满足规范对防渗料要求,可以作为土石坝防渗料。     

改良黏土作为填埋场衬里土料的可行性研究

针对传统压实黏土衬里不能有效阻止渗滤液中重金属离子迁移的缺点,采用颗粒活性炭、酸活化膨润土两种吸附剂改良黏土衬里以达到提高其吸附能力的目的．通过室内平衡吸附试验,对黏土、3％或6％颗粒活性炭改良的黏土以及3％或6％酸活化膨润土改良的黏土吸附重金属Cr（Ⅵ）的性质进行了观察．为了评价改良黏土作为填埋场衬里土料的可靠性,通过室内土工试验对衬里土料的体膨胀率、体缩率、渗透系数以及无侧限抗压强度等土力学参数进行了检测．吸附试验结果表明,经颗粒活性炭或酸活化膨润土改良的土料对Cr（Ⅵ）的吸附能力与黏土相比有了很大的提高,这说明改良方法是有效的．土工试验结果表明,在重型击实的条件下,所有衬里土料在一定含水率范围内均满足工程要求指标,即体缩率≤4％、渗透系数〈1×10^-7cm／s、无侧限抗压强度〉200kPa．因此,改良黏土在重型击实的条件下可以作为衬里的建造材料使用．     

不同干密度压实黄土垂直积水入渗特性

为探究受干密度变化影响下的压实黄土垂直积水入渗特性,以延安黄土为例,利用自主研发的一套一维土柱垂直入渗试验装置,设置三组不同干密度压实土柱进行常水头积水入渗试验。结果表明：入渗率和湿润锋前进速率与压实黄土干密度存在负相关性,导致相同积水入渗时段,干密度越大,累积入渗量越少,湿润锋前进距离越短;干密度变化对入渗率影响主要体现在积水入渗前期,随时间推移影响程度逐渐减小;积水入渗试验中,同一深度相邻传感器响应时间间隔与压实黄土干密度存在正相关性,且干密度越大,土体增湿过程越相对缓慢;试验土体增湿过程中,渗透系数逐渐增大,介于10-9～10-4cm/s之间,当体积含水率在20%～30%时,渗透系数受干密度变化影响不明显,当体积含水率大于30%,干密度越大渗透系数越小;压实黄土增湿稳定时,体积含水率小于饱和态,渗透系数近似等于饱和渗透值。     

冻融循环作用下纤维增强水泥改性黄土特性

为了探究聚丙烯纤维和水泥共同改良黄土性能,通过无侧限抗压试验以及冻融循环试验,分析水泥掺量,聚丙烯纤维掺量与长度以及冻融循环次数对改性黄土无侧限抗压强度的影响.研究结果表明:改性黄土的无侧限抗压强度随着水泥掺量增多而提高,加入纤维则进一步提高其抗压强度.纤维的掺量和长度的增大会使改性黄土的无侧限抗压强度先提高后降低,聚丙烯纤维的最佳掺量为0.4%,最优长度为9 mm.水泥改性黄土经历15次冻融循环后,纤维增强水泥改性黄土经历10次冻融循环后强度损伤趋于平缓,变化幅度在3%左右.采用Lasso回归模型计算水泥-聚丙烯纤维改性黄土无侧限抗压强度回归预测模型,预测模型与试验结果吻合较好.     

水泥复合土的渗透性能试验研究

为了提高水泥土的工程抗渗特性,本文设计了水泥复合土的配合比,采取正交试验方法,进行了水泥复合土的渗透试验,得到了水泥复合土的渗透系数,并通过极差分析和方差分析,研究了水泥土中的水泥掺量、膨润土掺量和粉煤灰掺量对水泥土抗渗性能的影响,建立了水泥复合土的渗透系数随水泥掺量、膨润土掺量以及粉煤灰掺量变化的回归方程.结果表明:随着水泥掺量、膨润土掺量以及粉煤灰掺量的增加,水泥复合土的渗透系数均逐渐降低;水泥土掺量对水泥复合土渗透系数的影响最大,其次为粉煤灰掺量的影响,膨润土掺量的影响偏小.     

黄土掺入聚丙烯纤维后的无侧限抗压强度和变形试验研究

为提高西咸新区空港新城地区黄土强度指标,设计正交试验方案L_9(3~4),研究含水率、聚丙烯纤维长度、聚丙烯纤维掺量3种因素对黄土的抗压强度和变形的影响,通过对加筋黄土的无侧限抗压强度、变形模量进行极差和方差分析,获得3种因素的影响程度和显著水平。同时设置各含水率水平下不掺加纤维的空白对照。结果表明:在设置的不同含水率水平中,聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度改良效果不同,其中在19.5%含水率即最优含水率时改良效果最优,强度提升了2.1倍;聚丙烯纤维加筋黄土无侧限抗压强度的最优掺和长度为12 mm,最优掺量为0.5%;聚丙烯纤维的加入对变形模量的影响并不显著,变形模量变化受含水率影响较大;聚丙烯纤维长度取12 mm、掺量取0.3%时变形模量相对最优。     

延安地区压实Q2、Q3黄土变形特性分析

本项研究针对延安地区压实Q₂、Q₃黄土做了大量的室内侧限压缩固结试验.针对压实黄土变形特性的影响因素,建立适用于表征侧限条件下压实黄土应力-应变关系的最佳拟合模型.在此基础上分析了最优含水率条件下割线模量与垂直压应力及割线模量与压实度的关系,提出了普遍适用的压实黄土加载本构模型.研究结果表明:压实Q₂黄土固结完成之后土体密实度高,含气量少,渗透性小,外加荷载作用下附加变形量小,是良好的地基填筑材料.Gunary模型适用于表征侧限条件下压实Q₂、Q₃黄土的应力-应变关系,拟合精度高,稳定性好.由Gunary模型转化后得到的割线模量与垂直压应力的关系式涵盖了低压实度情况下的线性关系和高压实度情况下的非线性关系两种情况,具有更好的适用性.     

高含水率疏浚淤泥生石灰材料化土闷料期内强度变化规律

研究了3种初始含水率疏浚淤泥添加不同比例生石灰,经不同时长的闷料期,其击实土的强度及变形变化规律.试验结果表明:击实生石灰淤泥材料化土的无侧限抗压强度随闷料期增大而增大,且强度增加速率和掺灰比有关,掺灰比越大,强度增加速率越大.对应不同初始含水率的疏浚淤泥,掺灰比存在临界点,该临界点是生石灰淤泥材料化土应力-应变关系由塑性向脆性转化的转折点.小于该掺灰比,生石灰淤泥材料化土单轴压缩下是理想弹塑性变形,大于该掺灰比,击实生石灰淤泥材料化土是脆性破坏变形.对于小于临界掺灰比的生石灰淤泥材料化土,延长闷料期,其击实土应力-应变关系有由塑性向脆性转化的趋势,但是改良效果缓慢;对于大于临界掺灰比的生石灰淤泥材料化土,延长闷料期,其击实土的强度有显著提高.实际工程中如果场地条件及工期允许,可以通过延长闷料期改善土性,从而减小掺灰比,以节省工程造价.     

改性黄土垂直方向毛细水上升作用研究

黄土中极易发生毛细水上升的现象,毛细水的上升作用会影响黄土的含水率、强度和土体的结构,造成土体稳定性下降,弱化黄土地基。石灰和水泥作为常用的改性材料被广泛应用于黄土改良。试验研究了黄土以及石灰、水泥不同配比下的改性黄土在毛细水上升作用50 d过程中的含水率变化,推算出毛细水在黄土和改性黄土中上升高度和速率,以及50 d后密度、干密度及无侧限抗压强度等参数的变化规律。评估了3%石灰改性土、5%石灰改性土和3%水泥改性土改善黄土中毛细水上升作用的可行性;并对三者的改性作用进行比较。试验结果表明:三种改性土都可以有效地减缓毛细水上升高度和速度(从黄土的160 cm最低降低到60 cm左右),提高强度(水泥土50 d后土水接触面处试件无侧限抗压强度为0.86 MPa,为同高度处黄土强度值的3倍)和密度。试验最后得出,石灰能够有效降低土体内的含水率,且随着含量的增加,吸水作用越明显,而水泥对于土体内部结构的改性作用更大,提升土体强度和遇水稳定性,阻碍毛细水上升作用显著。     

膨润土-红黏土-石英砂基毛细阻滞覆盖层的实验研究

针对下伏防护层的毛细阻滞覆盖层的防渗特点,使用膨润土-红黏土-石英砂混合物对常用的黏土防护层进行改进实验研究.为了确定混合物中膨润土和石英砂的质量百分比对防护层功能的影响,首先采用变水头渗透、自由膨胀率测定和直剪实验研究了不同膨润土和石英砂含量的混合物,确定了两者作为防护层材料时的合适配比;其次,对膨润土-红黏土-石英...     

水泥加固类路面基层填料的浸水强度

在浸水条件下,对不同水泥占比和不同养生时间的加固土进行单轴抗压强度试验,试验结果表明:低液限黏土经固化剂加固后的最佳的含水率灵敏度比原土样有所减小,且随着水泥占比的增加而下降;养生时间一定的情况下,加固土的抗压强度随着水泥占比的增加而增大,水泥占比的增加对后期强度的影响较前期强度更显著;抗压强度随着养生时间增加而增大,随着时间的延长增长速率逐渐减小,28 d时水泥的水化反应基本完成;随着水泥占比的增加,各龄期下耐水系数均增大,表明加固土的水稳定性增强,但各种条件下耐水系数均小于0.75.     

干湿循环下石灰黄土垫层透水性和强度变化试验

针对西安大明宫国家遗址公园御道工程透水混凝土灰土垫层的设计要求,分别进行了干湿循环10次下石灰黄土35 d龄期时单轴抗压强度试验、变水头渗透性试验和快速直接剪切试验。试验结果表明:若忽略含水量的影响,灰土快速直接剪切试验抗剪强度和渗透系数均随干湿循环次数增加呈指数型衰减,且较快趋于稳定收敛,其拟合曲线和公式均与实测数据吻合良好;若忽略试样含水量的影响,石灰黄土35 d龄期单轴抗压强度随干湿循环次数变化规律不太明显,单轴抗压强度变化不大,说明该石灰掺量(干石灰占干土料百分比为15%)下处理马兰黄土得到的石灰黄土35d龄期单轴抗压强度在干湿循环下的稳定性较好。     

多种因素对纤维水泥红土加固效果的影响

为探明玄武岩纤维水泥土在低温养护条件下的力学特性,将短切玄武岩纤维按不同配比掺入取自长春地区的红土中,分两批制作历时三个月完成,试块采取自然水养,结合无侧限抗压强度试验和观测,研究了自然养护温度、龄期、单一纤维掺入比以及纤维长度对水泥土抗压强度的影响.在此基础上,进一步考虑振捣时间、含水量和混合纤维掺入比等因素,探讨了...     

石灰改良膨胀土击实样膨胀特性和力学性质试验研究

本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,通过室内试验研究石灰改良膨胀土作为路基填料的膨胀性和力学性质。在天然膨胀土2%石灰砂化的基础上,制备不同初始含水率与压实度的石灰改良土,进行不同养护龄期的有荷膨胀率和强度特性试验。试验结果表明:石灰改良土线膨胀率和膨胀力均有大幅度的降低,且随含水率和养护龄期保持减小趋势、随压实度保持增大趋势;石灰改良土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均有一定程度的提高。因此,石灰改良膨胀土作为路基填料的施工工艺在工程中是可行的,为膨胀土改良方案选择以及膨胀土地区公路路基设计和现场施工提供科学依据和参考。