以天然椰壳纤维加固的红黏土的力学性质研究

本文采用直剪试验对椰壳纤维加筋红黏土的抗剪强度进行了研究,结果表明:椰壳纤维能提高红黏土的抗剪强度,但其抗剪强度的提高主要体现在粘聚力的增加上;椰壳纤维长度小于5 cm时,随椰壳纤维长度的增加,红黏土的抗剪强度增大,椰壳纤维长度达到5 cm后,红黏土的抗剪强度反而下降;椰壳纤维掺量小于0.5%时,随椰壳纤维掺量的增加,红黏土的抗剪强度增大,而当椰壳纤维长度达到0.5%后,红黏土的抗剪强度反而下降;椰壳纤维掺量对红黏土抗剪强度的影响大于椰壳纤维长度对红黏土抗剪强度的影响.     

锌污染红黏土的力学性质与微观结构试验

通过三轴试验和扫描电镜试验,分析了污染红黏土的力学特性与锌离子掺量的关系,探讨了不同锌离子掺量下污染红黏土的微观结构变化。研究结果表明:重塑红黏土应力-应变关系曲线呈硬化型,围压和抗剪强度呈正比,土颗粒主要以叠片状、块状单元等凝聚形式搭建结构骨架。锌离子掺量越高,红黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角越小,整体孔隙逐渐增多,孔隙率和分型维数越大,结构越不稳定。     

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。     

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。     

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。     

橡胶颗粒掺量对砂土抗剪强度的影响

将废旧轮胎加工为橡胶颗粒,并与砂土混合成为混合土,使之更适合作为路堤、挡墙、桥台等填筑工程的填料。通过直剪试验研究了不同废旧轮胎橡胶颗粒掺量(如10%、20%、30%、40%及50%)对细海砂以及中粗砂抗剪强度的影响,探讨了剪切位移与剪应力的关系,分析并比较细砂、中粗砂改良后的抗剪强度变化特征。试验结果表明:当橡胶颗粒掺量小于20%时,细海砂-橡胶颗粒混合土和中粗砂-橡胶颗粒混合土的抗剪强度随废旧轮胎橡胶颗粒掺量增加而增大;反之,细海砂-橡胶颗粒混合土和中粗砂-橡胶颗粒混合土的抗剪强度随着废旧轮胎橡胶颗粒掺量的增加而减小。     

纳米粒子和聚乙烯醇纤维增强水泥基复合材料抗折性能

通过抗折试验和抗折试验后小立方体抗压强度试验,探讨了纳米粒子掺量、聚乙烯醇(PVA)纤维掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折性能的影响。结果表明,纳米粒子掺量、PVA纤维体积掺量和石英砂粒径对水泥基复合材料抗折强度和抗折试验后小立方体抗压强度有较大影响。PVA纤维水泥基复合材料的抗折强度和小立方体抗压强度随着纳米Si O_2掺量增加呈先增大后减小的趋势,当纳米Si O_2掺量达到1.5%和1.0%时,抗折强度和抗压强度分别达到最大值;随着纤维体积掺量的增大,掺纳米Si O_2水泥基复合材料抗折强度和小立方体抗压强度逐渐增大,但当PVA纤维体积掺量超过0.6%时,小立方体抗压强度有逐渐降低的趋势;随着石英砂粒径的减小,抗折强度和小立方体抗压强度逐渐降低,采用粒径a石英砂配制的水泥基复合材料具有更高的抗折强度和小立方体抗压强度。     

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。     

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。     

玄武岩纤维加筋黄土力学性质及微观机理研究

为探究玄武岩纤维应用于黄土加筋的作用机理,本文采用三轴试验和电镜扫描试验分析了玄武岩纤维尺寸、掺量、含水率等因素对加筋黄土试样的偏应力—应变曲线、抗剪强度指标及微观结构的影响。结果表明：(1)不同纤维尺寸加筋作用下,试样偏应力—应变曲线变化趋势相似,且试样抗剪强度随掺量的增加均呈现先增加后减小的趋势,但各自所对应的最优掺量有所区别。(2)试样抗剪强度的提高主要体现在土体黏聚力的提高,内摩擦角变化不明显。(3)加筋土样中土颗粒与纤维的接触形式及纤维的受力特点与纤维的尺寸及掺量有关。(4)纤维的加筋效果由多种因素相互作用所决定,当纤维尺寸为12 mm,掺量为0.4%时加筋效果最优。玄武岩纤维合理掺加可有效增强黄土抗剪强度,改变土体微观结构。     

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.     

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。     

纳米CaCO3对水泥基材料性能与结构的影响及机理

采用超声波分散方式将纳米CaCO_3掺入水泥基材料,研究了不同掺量纳米CaCO_3对水泥基材料性能与结构的影响,并利用X射线衍射和扫描电镜分析其影响机理.结果表明:掺入纳米CaCO_3后,水泥基材料流动度降低,浆体表观密度增大,抗折和抗压强度提高.纳米CaCO_3掺量为1.5%(质量分数)时,对水泥基材料的力学性能提高最为显著,纳米CaCO_3掺量过多则不利于强度发展.纳米CaCO_3的掺入会加速水泥的水化,早期使水化产物Ca(OH)_2等增加;纳米CaCO_3改善了界面结构和水泥石结构,使水泥基材料的结构变得更加均匀密实.结果显示纳米CaCO_3掺入后对水泥基材料的力学性能与结构有利.     

纳米SiO2对橡胶砂浆力学及收缩特性影响的研究

为了提高大掺量橡胶颗粒砂浆的力学强度,推进橡胶砂浆在实际工程中的应用,试验采用外掺纳米SiO_2的方法对橡胶砂浆进行改性,研究不同掺量纳米SiO_2对橡胶砂浆的孔隙率、密度、抗压强度与抗折强度以及试块的干缩和自收缩性能的影响。试验结果表明,纳米SiO_2的加入能够有效降低橡胶砂浆孔隙率,提高其密度及抗压强度与抗折强度,但在纳米SiO_2掺量小于3%时,强度提升幅度随纳米SiO_2掺量增加明显增加,在纳米SiO_2掺量大于3%时,其强度增长幅度变缓。橡胶等体积替代30%砂的条件下,纳米SiO_2最佳掺量为水泥质量的3%;纳米SiO_2在提高橡胶砂浆抗压与抗折强度的同时也加大了试块的收缩,增大了砂浆的开裂风险,故在今后的研究中仍需进一步综合考量。     

含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响

采用SRS-150型动态环剪仪,对甘肃通渭地区黄土重塑并进行室内环剪试验,分析含盐量与纤维长度、掺量对聚丙烯纤维加筋土抗剪强度的影响,并通过扫描电镜试验分析其微观作用机制.结果表明,加筋土抗剪强度随含盐量的增加,表现为先减小后增大的趋势,含盐量的界限值为6%左右;当纤维掺量取0.2%、 0.4%、 0.6%时,加筋土峰值强度有明显提升,但对其残余强度影响不大;纤维长度越长,加筋土黏聚力越大,当纤维长度增长到9 mm以上时,黏聚力减小或增长变慢;在纤维掺量低于0.4%的情况下,加筋土内摩擦角受纤维长度的变化影响很小,当纤维掺量高于0.4%之后,纤维长度越长,内摩擦角越小;含盐量的增加会使土颗粒的双电子层厚度减小,使土颗粒间的黏结力增大,从而土体中颗粒聚集体越来越多,最终促使加筋土的抗剪强度发生变化.试验表明含盐量与纤维条件对加筋土抗剪强度的影响均存在一个界限值,这些可控因素对纤维加筋黄土边坡的加固及防护影响巨大,在实际工程应用中可围绕试验中的界限值进行相应调整.     

废旧轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响

废弃轮胎橡胶颗粒按不同掺量与吹填软土均匀混合,配置成混合土样,进行不同固结压力下的直接剪切试验,得到相应的剪应力与剪切位移的关系,分析了废弃轮胎橡胶颗粒掺量对吹填软土抗剪强度的影响,提出不同掺合比下供参考的抗剪强度指标。结果表明:随着废弃轮胎橡胶颗粒掺量的增加,吹填软土-橡胶颗粒混合土的内摩擦角呈现先减小后增大的趋势;而黏聚力呈现先增大后减小的趋势。但抗剪强度的总趋势是随橡胶颗粒掺量增加而增大,剪切位移达到3~5mm之后,剪切强度基本保持不变。     

PVA改性碳黑-水泥砂浆力学性能及微观结构

试验探讨了聚乙烯醇(PVA)及其掺量对纳米碳黑-水泥砂浆力学性能的影响,结果表明:当PVA掺量为0.2%时,改性水泥砂浆的抗压、抗折强度和黏结弯曲强度分别提高了32.1%,12.2%和18.6%.采用扫描电镜、傅里叶红外光谱、X射线衍射光谱和差示扫描热分析仪观察了PVA改性纳米碳黑-水泥砂浆的物理化学性能,结果表明:当PVA掺量较少时,PVA形成丝状聚合物膜均匀分散于水泥砂浆中,填充孔洞和桥接裂缝,改善了水泥砂浆的微细观结构;但是,当PVA掺量过多时会在水泥浆体内形成大量片状结构,包裹水泥颗粒和水泥水化产物,阻碍水泥的水化速度,导致改性砂浆的力学强度降低.     

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。     

纳米SiO2对粉质砂土抗剪强度的影响研究

纳米SiO₂具有改善颗粒的微级配、减少孔隙堆积、改变材料的微观孔隙结构等特点,因而在岩土工程领域土层加固方面具有广阔的应用前景。为了评价纳米材料对粉质砂土的改良效果,在不同纳米SiO₂掺量(0、0.5%、1.5%、2.5%和3.5%)和不同法向压力(50kPa、100kPa、200kPa和400kPa)下开展一系列直剪试验。结果表明：掺入纳米SiO₂后,粉质砂土的抗剪强度具有显著的提高,随纳米SiO₂掺量的增加,土的抗剪强度按线性逐渐增大。纳米SiO₂掺量在0%～3.5%范围内变化,对颗粒间的摩擦作用影响不显著,内摩擦角增长幅度较小,增长率不超过10.9%;对粘聚力的改性效果显著,粘聚力由38kPa增加到72kPa,增长率达到148.3%。通过SEM扫描,发现纳米SiO₂对土颗粒具有包裹作用和填充作用,包裹作用对土颗粒间的摩擦性能具有一定的改善作用,填充作用显著改善粉质砂土的粘聚力。本研究对天然粉质砂土地基加固或采用粉质砂土换填法施工具有一定的工程指导意义...     

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。