纳米CaCO3对冻融循环水泥土力学性能影响的试验研究

在广阔的冻土区,水泥土抗冻性差是限制水泥土应用的一个关键性问题;在这些地区,如何提高水泥土的抗冻性是实际工程中面临的一个重大课题。通过对不同纳米CaCO_3掺量的水泥土进行冻融循环试验和无侧限抗压试验,探讨了纳米水泥土的抗压强度变化规律。试验表明:随着纳米CaCO_3的掺量的增加水泥土的抗压强度表现出先提高后降低;且对提高水泥土强度有一个最优掺量。通过冻融循环试验得到水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加而逐渐降低,两者之间几乎成线性关系。在冻融循环次数相同的情况下,随着纳米CaCO_3掺量的增加,水泥土的抗压强度损失率先减小后增大;同样对降低水泥土的强度损失率也存在一个最优掺量。综合考虑水泥土试验和在实际工程中的应用,建议纳米CaCO_3掺量范围10‰~20‰。     

冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响

为了研究冻融循环作用下土的性质对纤维水泥土力学性质的影响,以玄武岩纤维和水泥为加固材料,选取两种不同类型土体制作成试件进行无侧限抗压强度试验和冻融循环试验。通过研究发现,玄武岩纤维的加入未必能提高水泥土的强度,土体的性质是影响水泥土无侧限抗压强度的主要因素之一。冻融循环作用下土的性质对水泥土力学性质及破坏状态具有重要的影响。随着冻融循环次数的增加,水泥土的无侧限抗压强度逐渐减低,而纤维的添加可以有效降低水泥土强度损失,提高水泥土抵抗冻融循环的能力。研究结果可为冻融循环作用下玄武岩纤维水泥土力学机理的研究提供一定的理论基础,可为纤维水泥土在季节性冻土区的应用提供一定的借鉴和参考。     

冻融循环对赤泥-钢渣改性水泥土强度的试验研究

为研究季节性冻土区域冻融循环次数对赤泥-钢渣改性水泥土无侧限抗压强度的影响,进而探究赤泥-钢渣最优掺量配比,将不同掺量的赤泥、钢渣加入水泥土后在不同冻融循环次数条件下进行无侧限抗压强度试验和扫描电镜试验。研究结果表明:当赤泥掺量为8%(质量分数),钢渣掺量为2%(质量分数)时,水泥土的无侧限抗压强度值最大,受冻融循环作用的影响较小;改性水泥土的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐减小,以第1次冻融循环对改性水泥土强度损失的影响最为强烈。此外,结合扫描电镜实验结果显示,加入赤泥和钢渣有助于增长水泥土中AFt晶体和C-S-H凝胶等水化产物的生成,揭示了赤泥和钢渣对水泥土强度的作用机理与水泥土在冻融循环条件下强度的损伤破坏机理。     

季节性冻土在冻融循环作用下直剪试验研究

为研究季节性冻土抗剪强度，对不同冻融循环次数、垂直压力及初始含水率条件下的土体进行了系列直剪试验，研究经历冻融循环后峰值剪切强度及强度参数的变化规律。试验结果表明：随着冻融循环次数的增加，土体黏聚力会逐渐下降，土体内摩擦角在冻融循环作用下总体呈小幅度上升趋势，试验粉质黏土的内摩擦角在20°～30°波动，并且随着含水率的增加(18%～26%),抗剪强度、黏聚力和摩擦角均呈下降趋势。     

冻融循环条件下聚丙烯酰胺水泥土损伤劣化特征研究

研究聚丙烯酰胺水泥土在冻融循环条件下所表现出的损伤劣化特征对于水泥土材料在寒区工程建设中的应用具有重要的参考价值。配制15%水泥掺量和3%、5%、7%、10%聚丙烯酰胺掺量的水泥土试件共20组,在冻结温度为-20℃,融解温度为20℃条件下,分别进行0,3,9和15次冻融循环试验;并在不同循环次数后对水泥土试样进行质量变化测定和无侧限抗压强度试验。在此基础上,采用扫描电镜分析水泥土内部微观结构变化,探讨冻融循环条件下聚丙烯酰胺水泥土的损伤劣化机制。结果表明,掺入适当的PAM可以有效提高水泥土的抗压强度;当聚丙烯酰胺掺量一定时,水泥土抗压强度随着冻融循环次数的增加而降低;当冻融循环次数一定时,水泥土抗压强度随着聚丙烯酰胺掺量的增加而呈现出先增后降的变化趋势,且水泥土强度的提高对聚丙烯酰胺存在一个最优掺量。     

冻融循环作用下非饱和黏土的抗剪强度试验

通过对湖南黏土反复冻融循环后的强度试验,分析了非饱和黏土在冻融循环作用下的强度变化特征,探讨了非饱和状态下不同含水量对强度和变形的影响规律,重点研究了冻融循环对抗剪强度的影响规律.试验结果表明,含水量越大,冻土的抗剪强度越大,相应的内摩擦角和黏聚力也越大.相同含水量,冻融循环次数越多,融土的抗剪强度则越大.除了高含水量...     

含水率和冻融循环对筋土界面剪切特性的影响

制作了一套可实现温度控制的筋土界面直剪试验设备。为了研究含水率、界面温度、冻融循环次数对筋土界面剪切特性的影响,开展11组土工格栅-砂土界面直剪试验。研究结果表明,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随含水率的增加而减小,当含水率提高时,筋土间的抗剪强度减弱。加筋可显著提高冻土的抗剪强度,当界面温度为-10℃时,土工格栅-砂土界面剪应力峰值较冻结后砂土的剪应力增加了约20%。筋土界面剪应力随着界面温度的降低而增大,当界面温度在0℃以下时,剪应力较大且剪应力-剪切位移曲线会出现峰值强度和残余强度,而在无冻结情况下,筋土界面剪应力稳定值基本相同。冻融循环后筋土界面的抗剪强度减小,筋土界面的黏聚力和摩擦角均随着冻融循环次数的增加而减小,但在4次冻融循环后趋于稳定。研究成果可为冻土地区土工格栅加筋土结构的设计和应用提供理论依据。     

冻结黏土的强度与变形特性及参数研究

为了更全面地分析冻土的强度与变形特性,以皖北某矿取样的原状黏土为研究对象,进行不同温度(-5℃、-10℃、-15℃)下的单轴抗压强度试验和三轴剪切强度试验.试验结果表明,在试验温度下,试样单轴抗压强度的应力-应变曲线为应变软化型;试验条件下,冻土三轴剪切应力-应变曲线可以用双曲线模型描述.随着温度的降低,冻土的单轴抗压强度和弹性模量均增加.初始弹性模量和极限偏应力均与围压呈正相关,与温度呈负相关.冻土的抗剪强度随围压增加而增大,随温度增加而减小.通过冻土三轴试验得到的抗剪强度指标推算单轴抗压强度,可以为人工冻结法施工提供理论依据.     

冻融循环条件下黄土状盐渍土在不同应力路径下的力学特性研究

为了研究冻融循环次数、应力路径对黄土状盐渍土的力学特性与微观结构的影响，本文利用SLB-1型应力-应变控制式三轴仪对青海海东季节性冻土地区黄土状盐渍土进行固结不排水条件下的常规三轴、等压三轴、减压三轴应力路径试验，并对试验前后的土样进行电镜扫描。结果表明：应力路径与冻融循环作用对黄土状盐渍土的力学特性产生了明显影响，3种应力路径的抗剪强度峰值均随着冻融循环次数的增加而降低，应力路径与冻融循环作用对黄土状盐渍土抗剪强度指标中的黏聚力(c)的影响较大，对内摩擦角(φ)的影响不太明显。从微观层面分析，卸荷应力路径下，颗粒破碎程度较高，土体结构疏松，粒间孔隙较大，胶结能力较弱。综上，冻融循环作用与卸荷应力路径对土体内部结构产生了不可恢复的破坏。     

基于冻融-干湿作用的非饱和重塑黄土强度试验

冻融循环和干湿交替作为两种典型的风化作用,对土体强度有着显著的影响.为了探讨二者对土体强度影响的差异及吸力机制,对不同含水量的非饱和重塑黄土开展冻融及冻融干湿耦合作用下的直剪试验,同时测试基质吸力.结果表明:冻融条件下,黏聚力随冻融次数呈指数函数减小,内摩擦角随冻融次数呈指数函数增大,抗剪强度随冻融次数增加而增大.冻融干湿耦合下,黏聚力和内摩擦角均随着冻融干湿耦合次数呈指数函数减小,抗剪强度随冻融干湿耦合次数增加而减小;干湿路径对抗剪强度具有一定的影响,先吸湿后脱湿的抗剪强度和强度参数大于先脱湿后吸湿的抗剪强度和强度参数.基于试验数据分别给出黏聚力和内摩擦角随冻融-干湿耦合次数变化的定量表达式.     

冻融循环对结构性黄土构度指标影响研究

为研究冻融循环对结构性黄土构度指标的影响,以山西阳曲一号隧道黄土为研究对象,基于综合结构势和构度概念为理论基础,对不同含水率黄土进行了不同冻融循环次数的无侧限抗压试验。试验表明:原状土样和重塑土样在含水率变大的过程中,单轴抗压强度均减小,且呈现出相同的变化趋势,而原状土样的无侧限单轴抗压强度均高于同含水率重塑土的无侧限单轴抗压强度,有着明显的结构强度。黄土的无侧限抗压强度和构度随着含水率和冻融循环次数的增加而减小的主要原因是由于黄土的结构性被土中水和冻融循环综合作用破坏的结果,该研究可为季节性黄土地区隧道建设提供科学依据。     

橡胶环氧沥青碎石防水黏结层抗剪性能研究

为了研究钢桥面铺装用橡胶环氧沥青碎石(REAS)防水黏结层的抗剪性能,并分析其与桥面坡度及环境温度频繁变化的关系,进行不同剪切角度和不同冻融循环次数的斜剪试验,通过剪切界面正应力与抗剪强度的线性拟合关系计算REAS防水黏结层的黏聚力及内摩擦角,并基于能量法理论对其剪切耗散能进行研究.结果表明:添加橡胶粉的环氧沥青黏结料(EA)体系内形成了新的化学交联和物理缠结,表现出更好的黏结性能、抗变形能力和低温柔韧性;不同的剪切角度及冻融循环次数下,REAS防水黏结层的抗剪强度及剪切位移均大于EA防水黏结层,表现出更好的抗剪性能.同时,REAS防水黏结层的抗剪强度随着剪切角度的增加呈幂函数减小趋势,随冻融循环次数的增加呈抛物线型衰减,5次冻融循环后,REAS防水黏结层的剪切耗散能相对于未冻融循环的剪切耗散能减小了46.0%,说明冻融循环对REAS防水黏结层的抗剪性能影响显著.     

硫酸钠-干湿-冻融共同作用对水泥土性能的影响

为解决宁夏水泥土受到盐类侵蚀和干湿-冻融循环作用性能劣化的问题，以宁夏同心水泥黄土为研究对象，试验设置不同压实度和水泥掺量，考虑盐浓度作用，并结合宁夏地区干湿性、季冻性等区域性特点对水泥土进行不同浓度溶液浸泡下的干湿-冻融循环试验，探究多重因素影响下试样外观、质量、波速、强度、电阻率、含盐量等变化情况。结果表明：压实度和水泥掺量越大，试样的质量、波速、强度也越大。随着干湿-冻融循环次数增加，水泥土试样在硫酸钠作用下均表现电阻率下降，含盐量上升，质量先增后减、表面脱落受损，峰值强度和残余强度指数下降、波速下降。硫酸钠劣化作用随着浓度升高而增强。     

水泥稳定碎石基床冻融劣化试验及模型研究

为研究季节性冻土地区高铁路基水泥稳定碎石基床长期冻融循环耐久性,将宏观试验与结构内部微元体的损伤发展相结合,建立了基于Morgan-Mers-Flodin(MMF)模型的高铁路基水泥稳定碎石基床冻融耐久性劣化模型,室内长期冻融循环试验以无侧限抗压强度和抗折强度作为评估水泥稳定碎石材料冻融耐久性的指标.研究结果表明:首先,无侧限抗压强度和抗折强度可表征水泥稳定碎石的冻融耐久性劣化规律;其次,以无侧限抗压强度损失率为控制指标,建立的冻融耐久性预测模型与室内试验保持一致;最后,水泥含量由3％增加至5％时,材料内部抗冻融损伤能力明显提高,建议高铁路基水泥稳定碎石基床水泥掺量为5％.研究结果以期为高铁路基水泥稳定碎石基床强度标准的制定,以及施工和安全运营提供理论支撑.     

冻融对土石料渗透性影响的CT试验研究

冻融循环造成高寒地区土石结构的内部损伤,进而影响其渗透特性的变化.开展了掺砾石量分别为25%、35%、45%,冻融循环次数为0,3、10次的土石料渗透性试验,结果显示:土石料的渗透系数随掺砾石量的增加而逐渐增大;在掺砾石量相同的情况下,随着冻融次数的增加,渗透系数逐渐增加,且3次冻融循环后的渗透系数增加较为明显.采用CT扫描技术,并通过IPP软件对试样内部结构进行细观分析,发现掺砾石量相同时,随着冻融循环次数增多,不同掺砾石量试样的有效损伤率逐渐增加.因此,冻融引起试样结构的损伤进而引起了其渗透系数增加的变化规律.     

偏高岭土对水泥土强度及渗透系数的影响研究

为了研究偏高岭土的掺入对水泥土强度及渗透系数的影响,采用室内试验研究方法,通过用偏高岭土等量替换水泥制作水泥土试块,对不同偏高岭土掺量的水泥土试块在不同养护龄期下进行无侧限抗压强度试验及渗透试验,探究偏高岭土掺量和龄期对水泥土强度和渗透系数的影响。研究结果表明:一定量偏高岭土的掺入能极大地提高水泥土的强度并且减小水泥土的渗透系数,且在偏高岭土掺量为3%时达到最佳,同时表明了水泥土的渗透系数和强度具有较好的线性相关性。     

偏高岭土对水泥土强度及渗透系数的影响

为了研究偏高岭土的掺入对水泥土强度及渗透系数的影响,采用室内试验研究方法,通过用偏高岭土等量替换水泥制作水泥土试块,对不同偏高岭土掺量的水泥土试块在不同养护龄期下进行无侧限抗压强度试验及渗透试验,探究偏高岭土掺量和龄期对水泥土强度和渗透系数的影响。研究结果表明:一定量偏高岭土的掺入能极大地提高水泥土的强度并且减小水泥土的渗透系数,且在偏高岭土掺量为3%时达到最佳,同时表明了水泥土的渗透系数和强度具有较好的线性相关性。     

极端气候条件下南京附近黏土冻融强度试验

针对极端气候下南方地区黏土的冻融强度与含水率、最低气温和冻融循环次数密切相关的特点，对不同初始含水率的黏土在不同冻结箱温度下经历不同冻融循环次数后的试样进行不固结不排水三轴压缩试验。试验结果表明:同一冻结箱内温度下，冻融试样在开始1～4次冻融循环期间黏聚力和内摩擦角变化显著，随着冻融循环次数的增加，黏聚力减小，内摩擦角增加；同一冻融循环次数下，随着冻结箱内温度降低，冻融试样黏聚力增加，内摩擦角减小。总结了冻融循环冻土损伤的特征。     

冻融循环下粉质黏土不排水剪切性状的试验研究

以青藏高原粉质黏土为对象,进行冻融循环试验和三轴固结不排水剪切试验,研究冻融循环对压实粉质黏土应力-应变关系、孔隙水压力-应变关系、有效应力路径、临界状态线及抗剪强度指标等的影响。研究结果表明:试样在冻融循环前后的应力-应变关系分别为应变硬化型和应变软化型,抗剪强度随冻融循环次数增加而逐渐减小;剪切产生的孔隙水压力和破坏时的孔隙水压力系数均随冻融循环次数或围压增加而增大。应力空间p'-q平面上的有效应力路径在冻融循环后逐渐向左下侧移动,低围压下路径形态由单调增大型过渡为"S"型。孔隙水压力和有效应力路径特征均表明试样在冻融循环下由超固结状态向正常固结状态发展。临界状态线位置随冻融循环次数增加而逐渐下降,临界状态应力比也随之减小;与总应力强度指标相比,有效应力强度指标可以更准确地反映冻融循环和围压对土体力学性质的综合影响;黏聚力和内摩擦角的劣化规律可以采用Logistic函数拟合与预测。     

天然浮石粉对水泥土力学性能的影响

为充分利用当地自然资源,改善路基施工过程中的软弱地基现状,用浮石粉水泥土试件进行了不同水泥掺量、不同浮石粉掺量的水泥土三轴剪切试验,进一步分析了水泥土的力学性能,通过三轴剪切试验测得不同围压下水泥土的应力—应变曲线、峰值强度等力学指标.试验结果表明:随着水泥掺量的增加,浮石粉水泥土的抗剪强度增大,但水泥掺量达到16％以...