无机-有机改性土物理力学性能试验研究

川渝地区留存有大量生土墙历史文化建筑,且很多是全国重点保护文物,但大多暴露在野外环境中.由于各种因素,这些珍贵的历史遗迹都受到了不同程度的损坏.为保护性修复生土墙历史文化建筑,项目组在素土中加入水泥、料姜石、环氧树脂等掺和料,研究了一种新型的修复用改性土,利用不同掺和料配比的改性土制成土坯试件,并对试件进行抗压强度、耐盐腐蚀性、抗冲刷性及耐紫外线性能的试验研究.结果表明,按照5%(质量分数,下同)水泥、10%料姜石、3%环氧树脂、82%土进行配比的修复用土具有良好的力学性能和耐久性能.     

生石灰改性膨胀土最佳施工含水率

以益娄高速膨胀土路基改性处理为例,基于生石灰与熟石灰改性膨胀土的室内试验,进行试验结果的对比,探讨了生、熟石灰改性膨胀土的击实试验和无侧限抗压强度试验确定最佳含水率的方法。研究表明:对比生石灰和熟石灰在击实试验中对干密度的影响可知,最佳含水率下生石灰改性膨胀土的干密度值较大;当掺灰量相同时,无侧限抗压强度随初试含水率的增加先增大后减小,初始含水率大于最佳含水率3%时无侧限抗压强度值最大;对比生石灰和熟石灰对膨胀土无侧限抗压强度的影响可知,生石灰改性膨胀土无侧限抗压强度峰值较大。     

电石渣/偏高岭土固化铜污染土淋滤特性试验

针对不同配比的电石渣/偏高岭土固化铜污染土,进行毒性浸出试验(TCLP淋滤试验),分析固化剂掺量对淋滤特性的影响规律,优选确定了电石渣和偏高岭土固化铜污染土的最佳配比,对类似实际工程具有借鉴意义.结果表明,电石渣掺量增加会使浸出液pH增加而Cu~(2+)浓度下降,但当电石渣掺量超过9%以后滤出液的Cu~(2+)浓度则无明显改变;偏高岭土掺量增加会使滤出液pH略微下降,而Cu~(2+)浓度先下降后上升.基于试验结果,优选电石渣掺量为10%、偏高岭土掺量为5%时,地聚合物对2%铜污染土的固化/稳定化效果最好.     

西北地区土遗址病害

西北地区尤其丝绸之路沿线是中国土遗址分布最多的地区,其土遗址分布集中,种类多,赋存环境复杂,具有炎热、年较差和日较差较大、干燥少雨、偶有极端降雨气候,大风、沙尘暴经常发生,构造活动剧烈和地震频繁等特点.土遗址的病害类型多,基本包括了干旱环境土遗址的所有病害.西北地区室外遗址主要病害是片状剥离、风力淘蚀和裂隙;室内土遗址的主要病害是污染、温度剥离和裂隙.土遗址的病害受赋存环境和土遗址本身的特性两方面控制,影响西北地区土遗址病害的环境因素主要是风、雨和地震.     

岩土加固技术加固保护土遗址研究

本文从土遗址表面剥蚀加固保护,土遗址裂隙、坍塌的裂隙灌浆、锚固加固及夯筑、培筑和建筑砌体的基础加固保护三方面探讨岩土加固技术在土遗址加固保护中的应用,并就加固处理土遗址过程提出两个要注意的技术要点,以供参考。     

干湿交替与盐渍双重作用下干旱和半干旱地区土遗址劣化效应

基于明长城遗址、西夏王陵遗址和苏巴什佛教遗址等大型土遗址遗存地区具有集中降雨和强烈蒸发的气候特征,为土遗址创造了干湿交替和盐渍共同作用的赋存环境,研究基于多处土遗址的环境监测数据和物理性质实验结果;通过对实验条件下掺入不同含量的氯化钠并经历干湿循环的遗址土重塑土样的界限含水量、崩解、风洞和弹性波速实验,揭示双重作用下土遗址崩解、稠度、抗风蚀能力和弹性波速等与片状剥离和底部掏蚀病害的发育和发展密切相关性质的变化规律,并对2种病害形成过程以及与上述性质变化的内在联系进行分析和阐释,得出土遗址相关性质发生劣化和病害发育的本质原因。     

土建筑遗址墙体温度变化规律

热劣化在土遗址老化过程中起着不可忽略的作用.在新疆交河土遗址中,采用人工夯土墙植入硅半导体传感器的方式,进行温度监测.结果表明在墙体内部靠近西表面处的温度变化比其他墙体内部测点的温度变化更为剧烈。且从墙体表面向墙体中心有明显的温度梯度变化,可以得出环境温度变化影响着土粒的膨胀和收缩变形存在着差异性.     

新型修复用改性土修补性能试验研究

川渝地区有大量生土墙历史文化建筑,其中很多是全国重点保护文物,由于酸雨的侵蚀,这些文物破坏严重,为保护性修复生土墙历史文化建筑,研究在素土里加入水泥、料姜石、环氧树脂等掺和料,制出一种新型的修复用改性土,利用不同配比的掺和料改性土制成土坯试件,并对土坯进行收缩率、色差及耐水性试验研究,发现按照5%(质量分数,下同)水泥、10%料姜石、3%环氧树脂、82%土进行配比的修复用土,具有收缩率小、色差满足要求及耐水性能好的特点.     

纤维加筋膨胀土的蠕变规律及模型预测

膨胀土是具有流变性质的灾害性土,其蠕变行为直接影响到工程结构的稳定性和安全性。为探究剑麻纤维加筋膨胀土的蠕变特性及应力-应变数学模型,采用室内固结排水三轴蠕变试验,分别进行了不同含水率、不同围压和不同偏应力条件下素膨胀土和剑麻纤维加筋膨胀土的蠕变特性研究,根据蠕变特征曲线提出了基于Mesri蠕变经验模型的剑麻纤维加筋膨胀土的修正蠕变模型。结果表明：相同条件下,剑麻纤维加筋土的蠕变变形量明显小于素土的蠕变变形量,说明掺入剑麻纤维可有效提高膨胀土的结构性能和抗变形能力;素土和剑麻纤维加筋土的蠕变变形量随含水率增大而增大,而随围压的增大呈减小趋势;素土和剑麻纤维加筋土在受到偏应力时均会产生瞬时应变量和蠕变变形量,其蠕变变形量随偏应力的增大而增大;素土和加筋土的蠕变曲线分4个阶段,分别为弹性变形阶段、稳态蠕变阶段、衰减蠕变阶段和加速蠕变阶段;高偏应力下,基于传统Mesri蠕变经验模型的剑麻纤维加筋土蠕变预测误差高达37.95%,对Mesri蠕变经验模型进行修正后预测误差降至1.5%内,说明修正模型能较好地描述剑麻纤维加筋土的蠕变特性。此研究结果可为膨胀土工程提供理论参考。     

定远营遗址稳定性和微观劣化的研究

在自然环境的反复作用下,土遗址表层持续劣化并产生宏观病害,致使土遗址本体的稳定性存在隐患,合理评价土遗址的安全性为文物界所关注.以西北地区阿拉善盟定远营城墙为研究对象,定性分析城墙各段病害,测定城墙土样的基本物理指标和力学性能,运用ABAQUS软件进行数值模拟,对比分析自然状态和降雨条件下的城墙稳定性,发现随含水率提高城墙存在失稳的危险.在宏观劣化现象分析基础上,运用X射线衍射仪和扫描电镜技术对城墙内外部夯土的成分和微观结构进行研究,探讨城墙劣化的机理.对土遗址稳定性和微观劣化的分析方法揭示了残存土遗址的真实状态,有助于土遗址的保护和修复,避免土遗址修复方案的盲目性.     

纤维加筋粘性土边坡的模型试验和计算分析

纤维加筋能显著提高粘性土的抗剪强度,并使之具有裂而不断的特性。介绍了纤维加筋粘性土和素土边坡的离心模型试验成果。试验过程中详细观察并记录了边坡的变形和破坏情况。也介绍了对纤维加筋土边坡的数值计算结果。所采用的把筋的作用当成外力加在土单元上的等效附加应力法的计算思想对于其它加筋型式的数值分析也是适用的     

PS材料加固遗址土试验研究

以PS材料加固的古遗址土为研究对象,选用具有代表性的古长城遗址土和故城遗址土两大类,对其原状样和重塑样进行PS材料加固,进行抗压、抗拉、雨蚀、风蚀试验及雨蚀、风蚀组合等试验,研究其力学强度特征及耐久性能。试验结果表明:经PS材料加固后,遗址土体的力学性能和抗雨蚀、抗风蚀能力明显提高;古长城土经PS加固后,其抗压强度可提高至1.5倍,且以PS浓度为5%、加固3次效果最佳,内聚力和内摩擦角明显提高,渗透性能小幅度降低;随老化时间增长,强度未降低,至少能承受8次冻融循环;PS加固故城土后,土体强度可提高1.2～1.8倍,抗风蚀能力提高6～24倍,抗雨蚀和风蚀综合能力提高6～13倍。PS材料具有良好的加固效果,为广泛地应用于土遗址保护加固工程中提供了理论依据。     

盐分质量分数、含盐类别对山丹遗址土弹性波声速影响的实验

在室内实验条件下,向遗址土中掺加不同质量分数、不同类别的盐分,通过声波检测仪测定各试块的纵波波速,同时根据弹性力学理论计算出动弹性力学参数,分析了盐分质量分数和含盐类别影响遗址土纵波波速特性机理.研究表明:在外界恒定温度、恒定相对湿度以及含水率一定的条件下,掺入盐分为硫酸钠和硫酸钙试块的纵向波速与盐分质量分数呈正线性相关关系;而掺入氯化钠盐试块的纵向波速与盐分质量分数呈负线性相关关系.研究结果可为西北干旱地区的土遗址病害及对其加固修复提供动力学依据,也可为盐渍土中的声波探测技术提供参考.     

土石坝常见病害成因及其处理对策

土石坝虽然数量众多,但总体来讲土石坝的整体安全性、稳定性都不容乐观,各种规模的土石坝不同程度上都存在着坝体沉降、坝体裂缝、坝体滑坡、坝体渗漏、坝基渗漏稳定等问题。对土石坝病害进行有效的维修和处理,应在分析病害发生原因的基础上采用有针对性措施进行治理和整治。     

碱激发偏高岭土制备土聚水泥的试验研究

文章讨论了高岭土的煅烧温度和保温时间、偏高岭土的细度、碱性激活剂的种类、工业水玻璃的掺量和模数以及养护条件对土聚水泥强度的影响.研究表明,煤系高岭土经750～850 ℃煅烧-保温2 h,所得的无定性状态的偏高岭土经模数为1.0,掺量为8% Na2O·nSiO2溶液的激发,在自然养护条件下制备出了具有早强、高强性能的新型胶凝材料.     

烧料礓石-遗址土注浆浆液工作性能

为揭示烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液的工作性能,分析不同水固比、浆液配比、浆液组成(烧料礓石-粉磨遗址土(CGN-G)、烧料礓石-天然松散遗址土(CGN-N))对浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的影响.结果表明, CGN-G、CGN-N浆液的稠度系数随水固比、浆液配比的减小而增大,流动度、泌水率均与之相反;相比CGN-N浆液, CGN-G浆液的流变指数、流动度、泌水率平均降低3.28%、 7.50%、 83.62%,稠度系数平均增大3.28%;扫描电镜和颗粒分析试验揭示颗粒微观形貌、比表面积、颗粒堆积状态是影响烧料礓石-遗址土裂隙注浆浆液流变性能、流动性以及泌水稳定性的重要因素.证明CGN-G浆液具备更为均衡的工作性能,适宜作为土遗址裂隙注浆材料.     

粗粒土基质吸力与介电常数特征曲线研究

【目的】建立粗粒土介电常数与基质吸力的关系,进而根据介电常数确定粗粒土的含水率。【方法】首先,通过介电常数测试仪与滤纸试验得到不同粗粒土的介电常数与基质吸力,分析两者之间的关系,建立基质吸力-介电常数特征曲线(suction dielectric characteristic curve,SDCC)模型;然后,通过激光粒度分析仪确定各粗粒土的黏粒百分比P,结合滤纸试验测试结果和FREDLUND&XING模型得到各粗粒土的土水特征曲线(soil water characteristic curve,SWCC);最后利用黏粒百分比P预估粗粒土的SDCC的模型参数,建立粗粒土的SDCC与SWCC的关系。【结果】提出了粗粒土的SDCC力学经验模型,从而建立粗粒土介电常数与基质吸力的直接联系,通过拟合得到黏粒百分比P与SDCC模型参数的关系式,SWCC模型参数同样可由黏粒百分比P预估得到,最终建立起介电常数-基质吸力-含水率的相互依赖关系。【结论】粗粒土的基质吸力与介电常数之间存在联系,利用黏粒百分比P这一指标可以预估SDCC和SWCC的参数,通过测试粗粒土的黏粒百分比P与介电常数,可以...     

土遗址加固材料比选及试验研究

土遗址加固保护加固材料众多,不同材料各有利弊,为寻求理想的加固材料,加快保护进程,首先对当前常用加固材料水玻璃、丙烯酸树脂和有机硅树脂等从物性特征上分析其加固特点,得出有机硅改性的丙烯酸树脂乳液(硅丙乳液)性能较优良.以榆林明长城土遗址为例评定其加固效果,进行了无侧限抗压强度、耐水和耐盐腐蚀试验等,结果表明硅丙乳液加固土遗址效果良好,可为实地加固保护提供有力参考.     

含残膜土固结变形特性试验研究

农膜残留不仅污染环境同时也改变了土的固结变形性能,为了定量研究残膜残留量及细粒土含量对砂土固结变形特性的影响,选取南疆三组不同细粒土含量砂土分别掺入不同质量比残膜形成人工配置含残膜土,通过击实和固结试验得到了如下结论：①砂土干密度随着残膜含量的增加先增加后降低,转折残膜含量在0.05%-0.1%之间,其最大干密度相较于素土提高了0.03%～0.04%左右;②含残膜土受荷后具有较高的压缩性,其压缩应变量可达素土的4～5倍。③相同荷载下,含残膜土的压缩系数大于素土,但随着荷载的增加,两者差异逐渐减小,当荷载达到400Kpa时,差值仅在0.00005～0.0001Kpa-1之间;④细粒含量对含残膜土的固结变形特性影响不大,粉土质砂压缩系数略大于含细粒土砂,两者相差在0.00008～0.0002 Kpa-1左右。     

海淤建筑废料混合轻质土的配比优化

【目的】对海淤软土地基进行轻质化处理,制备具有轻质、高强特点的海淤建筑废料混合轻质土,可以减轻疏浚海淤地基的沉降。【方法】以疏浚海淤泥为原料土、水泥为固化剂、轻质建筑废料为轻质材料,采用优选配合比设计方法,研究组成材料对混合轻质土密度和强度的影响。同时以轻质高强、经济合理为原则,提出该混合轻质土的强度配比公式,并测试其耐久性指标水稳定性。【结果】水泥用量对混合轻质土密度影响较小,而轻质建筑废料用量对混合轻质土密度影响较大,随着轻质建筑废料用量的增加,混合轻质土密度降低; 水泥用量和轻质建筑废料用量对混合轻质土的无侧限抗压强度影响均较大,当轻质建筑废料用量不变时,随着水泥用量的增加,混合轻质土强度增加; 而当水泥用量不变时,随着轻质建筑废料用量的增加,混合轻质土的强度先增加后降低,存在一个峰值。【结论】不同的原料土、固化剂和轻质材料配比都会对轻质土的物理、力学性质产生影响,在实际工程应用中,在参考该研究提出的配比公式时,如混合轻质土的组分发生变化,还需要对其实用性进行验证。