水泥掺量对红粘土固结体抗剪特性影响的试验研究

为探讨水泥掺量对红黏土固结体抗剪强度特性的影响规律,本文以大掺量水泥对红黏土固结体抗剪强度指标的影响为切入点,室内制备了四种不同水泥掺入比的红黏土固结体试块,开展了不同法向应力条件下的红黏土水泥固结体直接剪切试验。试验发现:随着水泥掺量的不断增大,红黏土固结体的剪应力-剪位移关系曲线上峰值应力跌落现象逐渐显现;红黏土固结体抗剪强度指标随水泥掺量的增大而提高,但是粘聚力与内摩擦角的增大规律并不相同:粘聚力的增大速率随水泥掺量的增大而不断减小,内摩擦角的增大规律随水泥掺量的增大而呈"S"型。     

纳米膨润土改良红黏土力学特性机理分析

为研究纳米膨润土对桂林红黏土的改良效果,通过三轴试验、X射线衍射试验、X射线荧光光谱分析试验和扫描电镜试验,分析不同掺量的纳米膨润土对红黏土力学性质的影响,并探索改良土的作用机理。结果表明,红黏土的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角随着纳米膨润土掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最优掺量分别为2.23%、2.87%、1.76%,当纳米膨润土掺量相同时,抗剪强度与围压成正比例关系;纳米膨润土使红黏土中高岭石、赤铁矿的半定量增加,石英的半定量减少,并且使化学成分中Al_2O_3、Fe_2O_3分别提高了5.67%、1.93%;加入纳米膨润土后,红黏土的结构从粒团结构变化至絮状结构,颗粒间由点点接触转变为面面接触,颗粒的边缘轮廓变得模糊,孔隙率、分型维数降低,结构致密性增强。     

木质素改良红黏土的抗剪能力及动剪切特性研究

针对红黏土具有高含水率、高塑性、高孔隙比等不良工程性质，不宜直接作为路基填料这一现象，采用静三轴、动三轴试验方法研究了干湿循环下木质素改良红黏土抗剪强度指标(黏聚力和内摩擦角)及动剪切模量变化规律。结果表明，木质素可以显著提高红黏土的抗剪强度指标和动剪切模量，抗剪强度指标及动剪切模量随木质素掺量的增加先增加后减小，最佳掺量在9%～12%。木质素改良红黏土动剪模量与动应变关系可用H-D模型表示。改良土与素土最大动剪切模量与木质素掺量关系可以用三次函数表示。素土与改良土最大动剪切模量与围压关系可以用过原点的线性函数表示。经历相同次数的干湿循环，改良土抗剪强度指标及动剪切模量均较素土有明显提高，抗剪强度指标与干湿循环次数关系可以用倒数函数表示。建议在实际工程中木质素掺量为9%,养护时间为1 d。     

影响胶粒三趾马红黏土的关键因素分析

三趾马红黏土的持水特征使其作为路基填料时容易导致一系列工程问题。通过四因素二次正交旋转试验设计,选取影响抗剪强度的四个主要因素含水率、压实度、胶粒粒径、胶粒掺量作为试验因子,以黏聚力c和内摩擦角φ作为指标进行三轴试验。研究发现含水率、压实度、胶粒掺量与c和φ间的关系可通过多项回归方程式进行表征。胶粒粒径对三趾马红黏土的c和φ未产生显著作用。当含水率处于5%~25%,压实度处于87%~99%,胶粒掺量处于5%~25%范围内,三趾马红黏土的c和φ随着含水率的减小,压实度的增加逐渐增加;但胶粒掺量越高,c越小,φ越大。压实度和含水率、压实度和胶粒掺量对三趾马红黏土的c和φ存在交互作用的影响;而含水率与胶粒掺量仅对三趾马红黏土φ的影响具有交互作用。此外,以c或φ为响应面的模型能较好的反映试验的实际情况。     

外掺剂对红黏土微观结构及脆性指数影响

为了研究外掺剂对红黏土的影响,对掺入氧化钙、氧化铝、氧化钙与氧化铝联合掺入的红黏土重塑样进行三轴不固结不排水试验;通过分析在不同外掺剂以及不同掺入率下改性红黏土的应力-应变曲线、抗剪强度峰值曲线,得出三种外掺剂对红黏土的力学性质的影响,并建立模型对红黏土脆性指数进行量化分析。采用场发射扫描电镜对改性红黏土的微观结构变化进行比对分析。试验结果表明:红黏土的强度随着氧化钙掺入率的增大而增大,氧化钙在显著提高红黏土强度的同时降低其脆性指数,导致其延展性变差;氧化铝的单独掺入对红黏土的力学性质影响甚微;氧化钙与氧化铝联合掺入能够提高红黏土的脆性指数,使红黏土的延展性能变好的同时提高了红黏土的强度。     

高塑性黏土与混凝土接触面剪切特性

通过高塑性黏土与混凝土接触面大型单剪和直剪试验,研究了高塑性黏土与结构接触面的剪切应力应变关系及强度参数.结果表明:单剪试验的剪应力剪应变和直剪试验的剪应力剪切位移呈双曲线关系;在对应垂直荷载作用下,直剪试验的抗剪强度大于单剪试验的抗剪强度;剪胀现象只在低垂直荷载时发生,且不明显;高塑性黏土达到抗剪强度后,在保持强度基本不变的情况下变形可以有很大的发展,表现出较强的变形适应能力和延展性能.     

海口红黏土大型单剪试验研究

利用自制的大型单剪仪对海口红黏土重塑土样进行了不同含水率条件下的大型单剪试验,并用所获得的抗剪强度指标与直剪进行比较,大型单剪仪能更好地观察土体的变形特征及剪切破坏带。分析了红黏土抗剪强度指标在直剪、大型单剪试验中的异同,及其与含水率的变化关系。结果表明,海口红黏土的抗剪强度及其抗剪强度指标与含水率负相关,且含水率与黏聚力、内摩擦角的关系均能用二次函数进行拟合。其中,含水率对黏聚力的影响较大。此外,红黏土在单剪试验中的剪切破坏带随含水率的变化而变化,而直剪试验中的剪切面是人为固定的,这是造成红黏土单剪抗剪强度与内摩擦角低于直剪的原因。     

橡胶粉改良非饱和黏土体直剪试验研究

橡胶粉用于非饱和黏土体的改性,有望提高土体的强度。然而目前国内外对该课题的研究甚少,且其相关成果不足以支撑工程实践。为研究橡胶粉掺量对非饱和黏土体强度的影响,通过理论分析与试验研究相结合的方法,对0%、2%、4%、6%、8%、10%、15%、20%八组不同橡胶粉掺比下的固结黏土进行了一系列控制基质吸力的直剪试验。分析了有效黏聚力、有效内摩擦角、吸应力等抗剪强度参数的变化规律,并探究了最佳橡胶粉配比。试验结果表明:向非饱和黏土体中掺加2%或4%的橡胶粉可以有效改善土体抗剪强度;基质吸力恒定时,抗剪强度越大,吸应力对其影响越小。试验可为岩土工程加固、无支护挖方安全设计等领域的工程实践提供理论基础。     

宁南地区红黏土的强度特性研究

文章通过试验研究了宁南地区红黏土物理力学性质及胀缩性,结果表明,该红黏土的液、塑限较低,具有一定的胀缩性;分析了含水率w与黏聚力c、内摩擦角φ、基质吸力S、膨胀力P的关系,发现S、P与w之间呈良好的指数函数关系,c与w呈幂函数关系,φ与w呈线性关系;通过拟合得到适用于宁南地区红黏土的非饱和强度公式,该公式通过膨胀力来表示由吸力引起的强度部分,避开了量测基质吸力的麻烦,以一种相对简单有效的方式来确定非饱和红黏土的抗剪强度。     

水泥固化锌污染土的力学性质变化规律分析

基于室内试验,分析了水泥掺量和锌离子浓度对水泥固化锌污染土力学性质的影响规律;并根据试验结果得到了其黏聚力、内摩擦角和压缩系数变化规律的经验公式。研究表明:锌离子浓度一定时,固化体黏聚力随着水泥掺量的增大而不断增长,二者呈指数函数关系。当锌离子浓度达到1%时,水泥掺量的提高并不能显著提高黏聚力。水泥掺量一定时,其黏聚力随着锌离子浓度的增大而减小。固化体内摩擦角呈现与其相似的变化规律,而压缩系数则随着水泥掺量的增大而减小。     

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.     

纳米石墨粉改良红黏土试验

为了研究纳米石墨粉对桂林红黏土的改良效果,通过室内试验,分析了改良土的物质组成、力学性质及微观结构。研究结果表明:掺入纳米石墨粉后,红黏土矿物中高岭石的质量分数增加,石英的质量分数减少,且大部分氧化物的质量分数增加。随着垂直压力的增加,重塑红黏土的抗剪强度逐渐增加。纳米石墨粉使红黏土的抗剪强度、黏聚力、内摩擦角均得到了提高,抗剪强度增大程度为3.4%～16.6%。改良后,红黏土表面成层叠状,凹凸程度降低。纳米石墨粉将独立、相邻的土颗粒粒团联结在一起,使红黏土内部孔隙变小,结构骨架更稳定。     

超薄磨耗层沥青混合料的抗剪性能

基于单轴贯入试验和无侧限抗压试验,研究了原材料参数和试验条件对沥青混合料抗剪强度的影响.通过室内试验研究了SBS掺量、补强剂掺量和级配类型对超薄磨耗层高温稳定性、低温抗裂性、水稳定性和抗剥落性能的影响.试验结果表明:骨架结构混合料的抗剪性能优于悬浮密实结构,SBS改性沥青混合料的抗剪性能优于基质沥青混合料;最佳沥青用量下的混合料抗剪强度较大,且补强剂可有效改善混合料的抗剪性能;高温条件和低速行驶的车辆都易造成超薄沥青磨耗层的剪切破坏.当SBS掺量为4.0%~4.5%、补强剂掺量为0.30%~0.50%时,超薄沥青磨耗层能兼顾抗剪性能和其他路用性能,同时满足经济性.     

秸秆纤维黏土混合料作为填埋场衬垫材料可行性研究

为保证填埋场衬垫防渗系统的安全性,采用秸秆纤维对压实黏土衬垫系统进行改良,以提高衬垫系统的承载能力及抗开裂特性.通过无侧限抗压强度试验、直剪试验、固结试验与抗开裂试验,探讨了秸秆纤维改良黏土的强度特性、变形特性和抗开裂特性,并以此对秸秆纤维黏土混合料作为填埋场衬垫材料的可行性进行评价.试验结果表明,秸秆纤维改良黏土具有较高的承载能力与抗开裂能力,秸秆纤维黏土混合料可以作为填埋场衬垫材料.秸秆纤维掺量对改良黏土的强度特性影响显著,随纤维掺量的增加,改良黏土的无侧限抗压强度先增大后减小,破裂形态由脆性破坏逐渐过渡为塑性破坏;黏聚力c、内摩擦角φ、压缩模量Es先增大后减小;压缩系数αv、压缩指数Cc则出现先减小后增大的趋势.最佳秸秆纤维掺量为0.30%,此时改良黏土的最大抗压强度达到459.15kPa,满足填埋场衬垫的工程强度要求.秸秆纤维掺量为0.30%的改良黏土,其开裂因子仅为0.008 1.     

贵阳碱污染红黏土物理力学性质室内试验研究

室内模拟污染条件下,对在不同浓度碱液中养护不同时间的贵阳红黏土进行物理力学指标的测定,得到了物理力学性质变化与碱浓度、养护时间之间的关系,并结合国内外的研究成果对碱污染红黏土物理力学性质变化的原因进行简要分析。试验结果表明:与未被污染红黏土相比,碱污染红黏土的质量、含水率增高,比重降低;碱液浓度相同时,随养护时间的增加呈现出孔隙比先降低后增加、液塑限先增加后降低、压缩系数先减小后增大、压缩模量先增加后减小、抗剪强度先增加后减小的变化规律。     

不同掺料泡沫轻质土的强度特性

为了探究同种掺合料不同掺量以及不同掺合料同种掺量的泡沫轻质土的强度特性,选用矿粉、粉煤灰、矿渣和高岭土4种掺料的泡沫轻质土试件,进行了7d和28d无侧限抗压强度试验和直剪试验,分析了同种掺合料不同掺量及不同掺合料同种掺量的泡沫轻质土的无侧限抗压强度、抗剪强度及抗剪强度指标的变化规律,建立了泡沫轻质土抗压强度与粘聚力之间的关系。研究结果表明,随着掺合料在胶凝材料中比率的增加,材料抗压强度和抗剪强度均逐渐减小;粘聚力是泡沫轻质土抗剪强度的主要来源,其与抗压强度具有良好的线相关性;掺加矿粉和粉煤灰的泡沫轻质土表现出了较高的强度特性。     

桂林地区酸 、碱污染红黏土力学效应弱化试验研究

为了研究酸、碱污染对红黏土力学性质的影响,分别使用酸(HCl)溶液和碱(NaOH)溶液对桂林雁山红黏土进行浸泡,考虑酸浓度(0、1%、4%、8%)和养护时间(7,14d),碱浓度(0、4%、8%、12%)和养护时间(7,14d)双因子因素,通过室内试验,包括固结试验、三轴试验(UU)和直剪试验(快剪),分析酸碱污染对桂林雁山红黏土压缩性指标和抗剪强度指标的变化。试验结果表明:1)红黏土在HCl和NaOH中浸泡后,其压缩模量、黏聚力与内摩擦角逐渐减小,且随着酸、碱浓度及养护时间增加,减小的幅度增大;2)对比经HCl和NaOH浸泡红黏土,在相同养护时间下,经HCl浸泡红黏土的压缩模量、黏聚力的变化程度大于经NaOH浸泡红黏土的变化,内摩擦角反之;3)随着养护时间增加,经HCl浸泡的红黏土黏聚力与内摩擦角的变化程度小于经NaOH浸泡红黏土的变化,压缩模量反之。对试验结果分析后认为:在酸碱溶液作用下,红黏土的化学成分、颗粒大小及形状都将发生变化,使其原本稳定的结构状态发生改变,导致桂林地区酸碱污染红黏土力学效应弱化。     

碳酸铵溶液作用下红黏土工程特性试验

农业用地长期受化肥污染,其工程性质发生改变。通过直接剪切、一维固结以及变水头渗透试验,分别研究了不同浓度碳酸铵溶液作用下红黏土的抗剪强度、压缩性以及渗透性。试验结果表明:随着碳酸铵溶液浓度的增大,红黏土的黏聚力和渗透性均增大,而同级荷载作用下的破坏强度、内摩擦角以及压缩模量则减小。利用双电层理论,计算不同浓度碳酸铵溶液浸泡后红黏土表面结合水膜厚度,并分析红黏土工程性质的影响机理。碳酸铵溶液改变土体结合水膜厚度,是影响红黏土强度、压缩性和渗透性的根本原因。     

新型棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪性能试验与比较

针对最新引进日产棒状聚丙烯纤维和喷射混凝土衬砌中常用的钢纤维,通过18组72个混凝土试样的双面剪切试验,研究了不同基体强度、不同纤维掺量混凝土抗剪强度变化特性.试验结果表明:①棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度随着纤维掺量增加呈现先增大后减小的趋势,钢纤维混凝土抗剪强度随着纤维掺量增加而增大;②纤维掺量在0.5%以内,棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度增大幅度接近钢纤维混凝土,纤维掺量在0.5%以上,棒状聚丙烯纤维混凝土抗剪强度增大幅度低于钢纤维混凝土;③两种纤维对C30混凝土抗剪强度的改善一般比C50混凝土大.最后,基于回归分析理论得到纤维混凝土抗剪强度拟合计算公式,公式计算结果与试验结果比较一致.     

锥入度抗剪强度评价橡胶沥青性能的试验研究

为了研究橡胶沥青锥入度抗剪强度的规律特点及与其他性能指标的相关性,文章进行了不同胶粉掺量和不同反应温度条件下的橡胶沥青锥入度试验及其他性能指标试验,研究得到了胶粉掺量和反应温度对橡胶沥青锥入度和抗剪强度的影响情况,以及抗剪强度与其他性能指标的相关关系。结果表明:随着胶粉掺量增加,橡胶沥青的25℃锥入度减小而抗剪强度增大;反应温度对橡胶沥青25℃锥入度和抗剪强度的影响规律不明显;相比于锥入度,抗剪强度对橡胶沥青性能影响因素的变化反应更灵敏;不同胶粉掺量条件下橡胶沥青抗剪强度与其他几个指标相关性较好,不同反应温度条件下抗剪强度与177℃黏度和25℃回弹恢复率有一定的相关性,与软化点相关性不明显。在试验研究基础上初步提出了橡胶沥青25℃锥入度抗剪强度的指标要求为75~169kPa。