矿渣微粉改良黄土力学性能及抗剪强度预测模型

为探究矿渣微粉改良黄土效果，通过配置不同掺量的矿渣微粉黄土，利用无侧限抗压强度、抗剪强度、湿陷性试验研究矿渣微粉改良黄土机理与可行性，并提出抗剪强度预测模型。研究结果表明，随矿渣微粉掺量增加，无侧限抗压强度呈先增大后降低趋势，矿渣微粉掺量为15%时达到最大；不同掺量的矿渣微粉黄土较素黄土湿陷系数分别下降92.1%、96.4%、98.0%、99.0%、97.7%;随养护周期增加，抗剪强度、内摩擦角、黏聚力均有明显提高；不同矿渣微粉掺量下黄土抗剪强度预测模型与实测值相对误差均小于8%,拟合度较高。研究结果可为矿渣微粉改良黄土提供参考依据。     

冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应

为了探索冻融循环对冬灌区黄土湿陷性的作用规律,结合宁夏气候和黄土区域性特点,应用封闭单向冻融法,试验研究了冬灌区黄土湿陷性的反复冻融效应。试验结果表明:冻融使黄土的湿陷性增大,冻融引起的湿陷系数增量随冻融循环次数的增加而增大,在冻融循环12次后基本达到稳定,二者间存在相关性很好的双曲线关系。在含水率为定值14.0%时,黄土湿陷系数的冻融效应随干密度的增大逐渐增大;在干密度为定值1.45 g/cm~3时,黄土湿陷系数的冻融效应随含水率的增大呈先增大后减小的趋势,最不利含水率约为22.0%。湿陷系数的冻融效应存在最不利含水率,黄土工程应尽量避免在最不利含水率下受冻,尤其是密实度大的压实黄土。     

增湿减湿对黄土湿陷性的影响研究

黄土湿陷性的研究主要局限于狭义浸水饱和后的最终沉降量;但实际工程中常遇到的是不同增湿减湿含水率产生的广义湿陷,所以研究不同增湿减湿含水率对黄土湿陷性的影响更具实际意义。通过验测定由同一土桶制备的原状、增湿和减湿试样的含水率、湿陷系数和压缩量,并结合现有相关理论对数据进行统计、对比和分析,得出不同含水率的增湿、减湿对黄土湿陷性的影响规律。结果表明:在相同条件下,湿陷系数随增湿后含水率的增大而有明显的减小,初始含水率较低比初始含水率较高对湿陷性影响大;试验所取土样的峰值压力为100 k Pa左右,增湿界限含水率大概为26%;在相同条件下,增湿减小了黄土的湿陷量,却增大了压缩量;减湿减小了黄土的压缩量却增大了湿陷量。     

灌注桩后注浆对桩周黄土力学特性和湿陷性的影响

为了降低新疆地区黄土湿陷变形对该地区特高压输电线路塔基基础稳定性的影响,文章以新疆伊犁哈萨克自治州尼勒克县塔勒德地区的黄土为研究对象,采用灌注桩后注浆工艺对黄土地基进行改良,通过直剪试验、湿陷性测试、场发射扫描电子显微镜(field emission scanning electron microscope, FESEM)观测和X射线衍射(X-ray diffraction, XRD)分析等方法,探究灌注桩后注浆对桩周黄土力学特性、湿陷性指标和微观结构特征的影响。结果表明：灌注桩后注浆后,桩周黄土内摩擦角由改良前的23.66°增大为26.76°,增幅为13.10%;黏聚力由改良前的20.88 kPa增加至31.30 kPa,增大49.90%;改良后较改良前黄土的湿陷系数平均下降0.026左右,湿陷系数下降明显,说明后注浆方法可以改善黄土的湿陷变形问题。     

水泥硅微粉改良黄土的抗剪强度试验研究

通过对山西太原郊区某工业园区的黄土中掺入水泥、硅微粉作为固化材料进行黄土改良,对不同掺量,不同龄期等变化因素条件下改良后的黄土进行直接剪切强度试验,分析了水泥和硅微粉改善黄土抗剪强度指标的变化特征。研究结果表明:硅微粉加入水泥土中可有效提高水泥土的抗剪强度;两种材料同时添加的效果要优于单独掺加一种材料改良处理黄土的效果;硅微粉掺入比为10%时,改良土的强度提高最为明显;随着养护龄期的增加,水泥、硅微粉双掺改良黄土黏聚力不断增加,内摩擦角则持续递减但幅度较小,改良土的变形能力减小。     

考虑吸力影响的非饱和黄土均质边坡稳定性分析

通过等吸力三轴试验研究非饱和黄土在控制吸力条件下的应力应变特性,推导了新的吸附强度公式,该公式可预测吸力对非饱和黄土抗剪强度的贡献,并设定工程案例对吸力影响下的非饱和黄土边坡进行了稳定性分析.结果表明:强度参数c随吸力增大而增大,而强度参数φ随吸力的增大基本上不变;在围压一定时,原状黄土的抗剪强度随吸力的增大而增大且应力应变曲线多为硬化型曲线,吸附强度随吸力的增大而增大且呈二次函数关系,边坡安全系数随吸力的增大而增大且呈对数函数关系.     

初始基质吸力对原状黄土水敏特性影响研究

选取延安市典型Q_2原状黄土为研究对象,利用自制装置开展其非饱和状态下的水敏特性研究,定量评价初始基质吸力对黄土水敏特性影响规律.结果表明,非饱和状态下Q_2黄土水敏特性变化差异显著,Q_2黄土基质吸力随含水率增大而减小,吸湿、脱湿路径下的土水特征曲线滞回效应明显;随初始基质吸力增大,Q_2黄土吸水速率及崩解速率均增大,表明其吸水能力及崩解性也逐渐增强.随着初始基质吸力不断降低,Q_2黄土抗剪强度逐渐降低,强度呈现由硬脆性向软塑性转变规律,且抗剪强度曲线滞回效应显著,脱湿强度大于吸湿强度,脱湿样的抗剪强度参数大于吸湿样.     

西宁地区不同湿陷程度黄土的微观结构分析

为防止由于黄土的湿陷性导致道路不均匀沉降问题,通过采用单线法测定不同压力下西宁地区强、弱湿陷性黄土的湿陷变形量,并利用扫描电子显微镜、压汞仪对其内部结构特征进行研究分析,探讨黄土内部结构与宏观湿陷变形的相关性,对路基高度进行合理设计。研究结果表明:(1)随压力增大,强、弱湿陷性黄土湿陷变形均表现为"显著—平缓—稳定"三个阶段,且强湿陷性黄土较弱湿陷性黄土的湿陷量变化增长斜率较陡,发展变形速度快;(2)弱湿陷性黄土较强湿陷性黄土浸水前后的颗粒由松散易被挤密,孔隙也被细小的集粒填充且连通性变差,由间接接触为主的连接方式变为直接接触;(3)强湿陷性黄土较弱湿陷性黄土浸水前后的孔隙面积比例下降幅度较大,孔隙有序性差且孔隙圆形度减小,颗粒易被压碎且集团化程度较弱,孔隙进汞量大,20μm孔径分布含量较高,与其宏观湿陷性具有较好的相关性。     

用于低层建筑地基的不同长度和掺量椰壳纤维加筋吹填海砂强度参数试验研究

针对海南吹填海砂压实困难、地基承载能力较低的问题,通过直剪试验对椰壳纤维加筋吹填海砂的刚度和抗剪强度进行了研究.结果表明:在吹填海砂中掺入椰壳纤维能够有效提升吹填海砂的力学性能和地基承载力;加筋效果随椰壳纤维加筋土所受垂直应力的增大而增大;椰壳纤维长度小于5 cm时,椰壳纤维对吹填海砂的抗剪强度和刚度随椰壳纤维长度的增大而增大,在椰壳纤维长度达到8 cm时,抗剪强度和刚度反而下降;椰壳纤维加筋土的刚度和最大剪应力一直随椰壳纤维掺量的增大而增大,内摩擦角在椰壳纤维掺量小于0.3%时随掺量增大而增大,当掺量超过0.3%后内摩擦角无明显变化.     

海相固化土抗压强度特性试验研究

为探讨固化剂对某地海相土的固化效果,制备了固化剂掺量10%~14%,压实度94%~98%的固化土试样,经标准养护后,分别进行了7~180 d养护时间的无侧限抗压强度试验.试验结果表明:尽管固化土的无侧限抗压强度都分别随压实度和固化剂掺量的增大而增大,但对掺量为10%和12%的固化土来说,提高压实度,其强度增加则更为明显,而对于压实度为98%的固化土来说,增加掺量并不能有效增加其28 d之前的强度.另外,固化土的无侧限抗压强度随时间增长而增大,但超过90 d后已趋于稳定.     

黄土反压饱和法及其在动强度试验中的应用研究

在黄土动参数研究中,黄土的饱和度是极其重要的影响因素之一.黄土具有结构性和湿陷性,不容易达到较高饱和度,并且饱和时间不宜过久.饱和黄土动三轴试验中,黄土的饱和度及饱和时间会对实验结果产生重要影响.以美国MTS 810土动三轴试验机为实验平台,进行黄土反压饱和法实验.探究黄土饱和过程中孔隙水压力与孔隙水压力系数B值、B值与饱和度之间的关系.研究表明:运用反压饱和法,可以在2~3 h内使原状黄土达到极高的饱和度;试样饱和度达到80%~100%时,饱和度与孔压系数B值呈指数函数关系,B值达到0.85可以认为试样达到完全饱和;饱和度与抗剪强度之间存在线性关系,与达到破坏时的轴向应力峰值存在线性关系.     

重塑黄土的强度影响因素研究及基于核磁共振的微观解释

黄土的抗剪强度特性影响着黄土地区边坡和路基等的稳定性,抗剪强度特性与土体的含水率和干密度密切相关。通过制备不同含水率和干密度的重塑黄土试样,通过室内直剪试验和核磁共振测试对重塑黄土的抗剪强度特性进行研究。研究结果表明,在低含水率的情况下,重塑黄土应力应变曲线有峰值点存在,呈现应变软化特性;在高含水率的情况下,应力应变曲线没有明显峰值,呈现应变硬化特性。随着土样含水率变大,黏聚力显著下降,内摩擦角变化规律不明显;随着土样干密度变大,其黏聚力增大。随后采用核磁共振测试技术对上述不同含水率和干密度状态的环刀样开展了含水量分布的测试,测试结果进一步从微观层面上解释了重塑黄土抗剪强度参数变化的规律。     

珞珈山粘土强度规律的试验研究

对武汉大学珞珈山粘土完成了21组不同含水量和压实度的室内直剪试验，讨论压实度、压实含水量度压实土体的饱和状态三因素对粘土抗剪强度厦强度参数的影响，并从土体结构与土中水分变化两个方面分析了影响机理．试验表明。压实度、压实含水量及土体饱和状态对粘聚力和内摩擦角有影响。从而使抗剪强度也受到三因素的影响．粘聚力随压实含水量的增加不是单调变化的，其曲线型式类似于“倒S”型，在低压实含水量下随压实度的增加而增加、高压实含水量下受压实度影响不大，浸水饱和后粘聚力套大大降低，且压实度大、压实含水量低的土体饱和后粘聚力损失更大；内摩擦角随压实含水量的增加大体上是减小的，受压实度影响的规律性较差．受浸水饱和影响较小．图5．表2．参10．     

微生物与水泥固化南海珊瑚砂的强度及微观特征对比试验

近年来微生物诱导碳酸钙沉积技术（MICP）在土体加固领域受到广泛关注，但对MICP技术和水泥固化珊瑚砂的力学特性对比研究尚不充分。为了对比MICP珊瑚砂砂样和珊瑚砂水泥砂浆试样的力学特性，本试验分析了两者的破坏形式和应力应变曲线，并通过SEM试验比较了两者的微观结构。试验结果表明:当试样内部碳酸钙/水泥含量少于15%时，MICP试样的无侧限抗压强度要显著高于水泥砂浆试样，尤其是碳酸钙含量为5.3%、7.7%、9.1%时，MICP试样的无侧限强度为相应水泥砂浆试样强度的200%以上；当碳酸钙/水泥含量高于15%时，二者强度差值在5%以内。同时，MICP试样和珊瑚砂水泥砂浆试样的微观结构存在明显差异性。     

螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果分析与评价

螺杆桩因其特殊的成桩工艺和挤土效果,可有效改善桩间土的力学特性并消除黄土的湿陷性.为了研究螺杆桩消除黄土地基湿陷性的效果,对螺杆桩在不同桩心距条件下黄土的挤密效应进行较为系统的研究分析.试验结果表明:螺杆桩处理后的黄土复合地基,其桩与土之间有较好的挤密效果,黄土湿陷性明显消除;由于成桩工艺的特殊性,随着桩侧水平距离的增大干密度逐渐减小,且桩心距越小挤密效果越明显;湿陷系数随深度、饱和度增加均呈现减小趋势;建议用土的体积含水率代替质量含水率作为螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果评价的影响因素;在影响螺杆桩处理湿陷性黄土挤密效果的因素中,饱和度侧重于分析土压力的影响,液性指数主要考虑了土中空隙的影响.     

粉煤灰-石灰改良黄土与压实黄土强度特性对比分析

基于TSZ-3型应变控制式三轴剪切仪,在不同固结围压条件下对不同压实度粉煤灰-石灰改良黄土和压实黄土进行了常规三轴加载试验,研究了竖向加载条件下改良黄土和压实黄土的应力-应变演化关系、强度特性及其破坏方式的差异.研究结果表明:改良黄土的应力-应变曲线以软化型为主,屈服即意味着破坏;压实黄土全部为应变硬化型,可用双曲线描述,属于渐进屈服破坏.固结围压和压实度均会对压实和改良黄土的强度产生较大影响,两者之间的耦合关系共同决定黄土的强度.改良黄土的黏聚力值均远大于压实黄土,内摩擦角略微大于压实黄土;改良黄土在剪切前期强度增长较大,压实黄土的强度随着剪切变形的发展逐步发挥.三轴竖向加载条件下,改良黄土呈脆性滑移破坏形式,压实黄土呈剪缩侧胀破坏.     

剪切速率对黄土力学性质及邓肯 张参数的影响

为探究加载速率对原状黄土强度和变形特性及其邓肯-张模型参数的影响,采用SLB-1型三轴剪切渗透试验仪,开展原状黄土在不同围压和剪切速率下的不固结不排水三轴剪切试验,并通过微观试验验证其宏观力学性质。结果表明：在试验参数设定范围内,剪切速率对原状黄土的力学性能有显著影响,不同剪切速率下原状黄土的偏应力－应变关系基本符合双曲线关系;初始变形模量随围压的增大而增大,随剪切速率的增大呈现先增大后减小的规律,原状黄土的黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度与剪切速率之间存在明显的临界剪切速率转折点1.7 mm?min-1,此时各参数均达到最大值,无因次指数n无明显规律可循;当剪切速率小于此临界值时,黏聚力c、无因次基数K、应力破坏比Rf和破坏强度随着剪切速率的增大而增大,当超过剪切速率临界值时又有一定程度的降低,总体上呈现先增大后减小的规律,而内摩擦角随着剪切速率的增大而逐渐增大且增大幅度甚微;试样的偏应力－应变曲线无明显的峰值点,呈应变硬化型;通过拟合曲线,得到了原状黄土试样的抗剪强度指标和破坏强度与不同剪切速率之间的拟合公式,以期更好地研究剪切速率的变化对西宁原状黄土力学性能的影响。     

压实黄土强度特性影响因素试验研究

为研究击实能和含水率对压实黄土强度特性的影响,以延安新区某高填方填筑土为研究对象,采用应变控制式直剪仪,将不同含水率、击实能作用下的压实土样分别在垂直压力为100kpa、200kpa、300kpa和400kpa下进行直剪试验。试验结果表明：击实能的增大并不能保证土体强度的提高,还要考虑最优含水率的影响,当含水率较低时,抗剪强度随击实能的增大而提高;当含水率较高时,抗剪强度随击实能的增大而降低。粘聚力和内摩擦角表现与抗剪强度有相同的变化规律。试验结果可为公路、路基及建筑物地基的填筑施工提供依据。     

微生物矿化对黏土强度特性的影响

微生物矿化技术应用于浅层坡体固化有很强的优势，是一种环境友好、可持续发展的处理方法。利用球形赖氨酸芽孢杆菌属kp-22菌作为试验用菌诱导碳酸钙沉淀处理四川省地表黏土。采用不同浓度的菌液、氯化钙和尿素溶液对黏土处理后进行直剪试验，探讨微生物矿化对黏土强度特性的影响。研究结果表明，微生物矿化作用能明显增大黏土的抗剪强度；且菌液浓度越高，矿化效果越好。随着氯化钙浓度的提高，试样的强度先增大后减小，在氯化钙浓度为0.5~0.75 mol/L时达到峰值；在尿素浓度为0~1.0 mol/L的范围内，抗剪强度随尿素浓度的增加而增加；当氯化钙和尿素分别为0.75 mol/L、1.0 mol/L，菌液吸光值OD600为1.2时，抗剪强度达到最大值，矿化效率最高。建立了考虑菌液和CaCl2浓度的内摩擦角的经验关系，分析了强度变化的内部机理。     

基于核磁共振的冻融循环作用下重塑黄土强度变化规律

为了研究冻融循环对重塑黄土抗剪强度的影响,分宏观及微观两个方面来进行试验研究。在宏观层面上,通过对不同冻融循环次数下、不同含水率的土样的进行三轴压缩试验,得到相应的应力-应变曲线;从微观层面上,利用核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)成像分析仪,测得土样在不同冻融循环次数下的T_2时间分布曲线。结果表明:未冻融状态下,含水率为13%的土样其应力应变曲线为应变软化型;随含水率逐渐增加其应力-应变曲线由应变软化型变为应变硬化型。随冻融循环次数的增加,含水率为13%的土样其应力-应变曲线依旧为应变软化型;但抗剪强度逐渐降低,而随含水率逐渐增加,土样应力-应变曲线由应变硬化型有逐渐向应变软化型过渡的趋势;且含水率越高曲线软化趋势越明显。