水泥硅微粉固化黄土的无侧限抗压强度试验研究

以固原黄土高原地区某路基黄土为研究对象,采用水泥、硅微粉对黄土进行工程性能改良。利用掺量分别为2%、4%、6%的水泥和掺量分别为5%、10%、15%的硅微粉对黄土进行固化;并分别进行了龄期为7 d、28 d和90 d的无侧限抗压强度试验。试验结果表明:固化黄土的无侧限抗压强度随着水泥、硅微粉的掺量增加呈现先增加后减小的趋势,得出了4%水泥,10%硅微粉为固化黄土的最优配比;分析了水泥、硅微粉的掺量、养护龄期与固化黄土的无侧限抗压强度之间的影响关系,为利用水泥、硅微粉固化黄土提供了理论依据和借鉴。     

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。     

粉煤灰固化超盐渍土的抗剪强度及耐久性

利用宁夏平罗县姚伏的超盐渍土,分别掺入5%、10%、15%、20%、25%、30%的粉煤灰进行固化改良,通过三轴试验,研究7d和28d龄期压实系数为90%、93%、96%固化盐渍土的抗剪强度;定性观察分析365d龄期的固化超盐渍土的耐久性.结果表明:当粉煤灰掺量在0~10%时,黏聚力增加显著;当粉煤灰掺量在10%~30%时,黏聚力增加缓慢.当粉煤灰掺量在0~15%时,摩擦角增加缓慢;当粉煤灰掺量在15%~30%时,摩擦角增加显著.7d与28d龄期固化超盐渍土相比较:当粉煤灰掺量在15%以内时,随着龄期的增加黏聚力和摩擦角有小幅波动变化;当粉煤灰掺量在15%以上时,随着龄期的增加黏聚力有增加的趋势,而摩擦角有降低的趋势.建议利用粉煤灰固化超盐渍土时,最佳掺量控制在10%~15%.365d龄期的各组固化盐渍土均处于松散状态,因此,利用粉煤灰固化超盐渍土需进一步研究改善其耐久性.     

水泥石粉胶结盐渍土的抗剪强度试验研究

为了研究水泥和石粉胶结盐渍土的可行性,采用平罗县的盐渍土,分别掺入水泥和石粉进行盐渍土固化,其中水泥掺量分别为1. 5%、3%、4. 5%、6%,石粉掺量分别为2%、4%、6%、8%。设计了21组试验,利用三轴仪进行了7 d、28 d龄期盐渍土的抗剪强度指标测定。试验结果表明:石粉单掺入盐渍土中,其仅能依靠物理填充作用提高盐渍土的黏聚力,而内摩擦角降低显著。石粉与水泥复配加固盐渍土,水泥中的氢氧化钠可以有效诱发石粉的活性,从而大幅提高盐渍土的抗剪强度。采用石粉和水泥复配固化盐渍土达到4. 5%、6%单掺水泥的盐渍土的抗剪强度时,水泥可以分别节约33. 3%和25%。     

粉煤灰-镁渣改良超盐渍土的工程性质研究

利用宁夏平罗县的超盐渍土,分别掺入20%、25%、30%粉煤灰和镁渣替代6%、8%、10%的粉煤灰进行固化处理。通过7 d、28 d龄期的三轴试验表明,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的黏聚力随着镁渣掺量的增加呈先减小后增加的趋势;7 d龄期的试件,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的摩擦角随着镁渣掺量的增加呈先增加后减小的趋势。28 d龄期的试件,相同粉煤灰掺量的超盐渍土的摩擦角随着镁渣掺量的增加基本呈现增加的趋势。粉煤灰、镁渣固化的各组超盐渍土,随着龄期的变化,黏聚力和摩擦角的平均变化幅度在4.2%以内,各组试样的抗剪强度变化不明显,粉煤灰、镁渣加固盐渍土的机理主要表现为物理加固,在工程中利用粉煤灰、镁渣固化超盐渍土时,只需考虑两者的物理加固作用。     

掺加硅灰和石灰条件下的超盐渍土抗剪特征研究

为了揭示石灰和硅灰胶结超盐渍土的抗剪强度规律,对采自宁夏平罗县姚伏镇的超盐渍土分别掺入硅灰和石灰进行超盐渍土固化,其中,硅灰掺量分别为1%、3%、5%,石灰掺量分别为硅灰掺量的20%、40%、60%。并利用三轴仪对7、28 d龄期固化的超盐渍土进行抗剪强度指标测定。试验结果表明:7 d龄期,1%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加呈现先增加后减小的变化趋势,28d龄期,1%硅灰掺量的超盐渍土的摩擦角随石灰掺量的增加而减小;7、28 d龄期,3%、5%硅灰掺量的固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力随着石灰掺量的增加而增加。鉴于超盐渍土的抗剪强度由摩擦角和黏聚力共同决定,而随硅灰和石灰掺量的增加,固化超盐渍土的摩擦角和黏聚力的变化趋势不一致,为了易于确定固化超盐渍土中硅灰和石灰土最佳掺量,文中给出了抗剪强度临界深度的判断公式,可依据判别公式来确定硅灰和石灰的最佳掺量。     

地聚物影响因素对黄土强度的试验研究

为了探究黄土基地聚物因素对固化黄土强度的影响,文中以黄土作为地聚物加固的主体,对影响地聚物强度的激发剂浓度、激发剂模数、碱浓度三个因素进行研究。通过固化黄土和天然黄土的不固结不排水三轴剪切试验,以及100倍下SEM观测结果,并结合PCAS软件分析固化黄土的黏聚力、内摩擦角和孔隙颗粒微观状态,考察地聚物不同因素对固化黄土宏观和微观层面的影响规律。结果表明:固化黄土强度随激发剂浓度的增加先上升后下降,随激发剂模数的增大而减小,随碱浓度的增大先上升后下降,且养护14 d的固化强度已经达到28 d强度的80%以上。固化黄土的强度在激发剂浓度和碱浓度分别占土体含水量的30%和15%、激发剂模数为1.0时达到峰值,固化黄土的黏聚力达到了163 kPa,内摩擦角达到了28.7°,比较天然黄土的黏聚力和内摩擦角,其黏聚力提升了大约10倍,内摩擦角提升了约7°;其颗粒呈现有序性排列,颗粒化程度减弱,孔隙整体倾向圆滑,孔隙率大幅度减小。据此不同组分配比条件,可有效提高固化黄土强度。     

石灰掺量对分散性土工程性质的时效影响分析

为研究不同石灰掺量和龄期对新疆某地分散性土长期力学性能的影响,通过改性研究和力学性质试验,探讨不同石灰掺量和龄期下改性土的变形与强度变化规律。结果表明：随石灰掺量增加,分散性抑制效果越好,最大干密度逐渐降低,内摩擦角增大,黏聚力和无侧限抗压强度先增大后减小,压缩系数先减小后增大,最后趋于稳定;随龄期延长,压缩系数减小,黏聚力、内摩擦角和无侧限抗压强度增大。当石灰掺量为3%时,分散性土改性为非分散性土,无侧限抗压强度达到峰值,龄期为3d、28d时,其强度提高48.24%、252.74%;当掺量为5%时,黏聚力取得极大值,龄期3d和28d的改性土黏聚力分别增加14.67%、50.05%。龄期越长,强度越高,改性土越脆,适应变形能力减弱。     

二次纤维改良水泥土力学性质的研究

文章研究二次纤维掺量对不同养护时间下水泥土力学性质的影响规律。为强化水泥土力学性质使其更广泛应用于工程建设,同时探究废纸资源回收再利用新途径,以废纸降解获得的二次纤维作为外加剂,通过直剪试验对比分析素土、普通水泥土和二次纤维掺量分别为2%、4%、6%的水泥土在养护7d、14d和28d下的抗剪强度特征。结果表明:(1)二次纤维掺量为4%的水泥土经过养护后抗剪强度均高于普通水泥土,而二次纤维掺量为2%的水泥土在养护7d和14d时抗剪强度高于普通水泥土;(2)添加2%的二次纤维可以使普通水泥土在养护7d和14d时,粘聚力分别提高4%和27.1%,添加4%的二次纤维可以使普通水泥土在养护28d时,粘聚力提高2倍;(3)养护时间从14d增加到28d时,普通水泥土粘聚力下降54%,二次纤维掺量为2%和4%的水泥土粘聚力仅下降42%和6%;(4)养护7d和14d时,添加二次纤维使水泥土内摩擦角增大;养护28d时,纤维分解,导致水泥土内摩擦角减小;(5)养护28d时,水泥土的粘聚力和内摩擦角与二次纤维掺量呈现明显的抛物线和倒抛物线关系。     

大连临空产业园淤泥固化现场试验段研究

针对目前淤泥固化土在自然养护条件下力学性质研究的不足,以大连临空产业园填海造地项目为依托工程,在现场开展用复合固化剂(水泥熟料、高炉矿渣粉、石膏粉)固化海相淤泥的试验段研究。通过原位钻探取样等进行力学测试,研究固化淤泥土强度变化规律、应力-应变特性、冻融稳定性及承载力特征值的发展趋势。结果表明：在28 d龄期时固化剂掺量为16%的淤泥固化土的无侧限抗压强度(UCS)比同龄期的掺入比为10%、13%分别高出73.58%、40.45%。随着固化剂掺入比的增加,应力-应变曲线由应变硬化转化为应变软化。经过200次的冻融循环之后的淤泥固化土的质量损失率与固化剂掺入比呈负相关。将试验结果应用于临空产业园地基处理中,通过数值模拟结果显示：经过固化土置换之后的地基稳定性满足规范要求。     

基于冻融作用的固化硫酸盐渍土-混凝土界面力学行为

冻融作用下固化盐渍土强度发生劣化并影响土体与结构的相互作用。鉴于此,开展了不同固化剂对硫酸盐渍土力学特性的影响研究并得知石灰+硅灰双掺改良效果显著;在此基础上,探索了石灰-硅灰双掺固化剂、含盐量、冻融次数等因素对非饱和固化硫酸盐渍土-混凝土接触面力学性能的影响。结果表明, 石灰-硅灰固化硫酸盐渍土与混凝土界面内摩擦角随着冻融循环次数的增加先增大后减小再增大,黏聚力随着冻融次数的增加逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加先增加后逐渐减小并趋于稳定;在相同的冻融次数下,接触面的内摩擦角及黏聚力均随着含盐量的增大先增大后减小,两者含盐量阈值分别为3%和2%。在本试验范围内,5%石灰+10%硅灰对含盐量为2%~3%的硫酸盐渍土改良效果较好;冻融前后,固化盐渍土-混凝土接触面剪应力-剪切位移曲线分为四个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

冻融循环作用下黄土抗剪强度劣化试验研究

黄土地区冻融现象时常发生,这一气候现象对土体强度劣化显著,影响工程安全建设和正常使用。针对黄陵地区Q2黄土开展不同条件下的三轴剪切试验,探讨含水率、初始围压等因素对黄土抗剪强度的影响规律。结果表明:黄土土样处于相同的含水率和围压的条件下,冻融循环次数对土体内部应力值有较大的影响;土体的黏聚力随着冻融循环次数的增加不断减小,且变化幅度逐渐变小,而土体内摩擦角变化不大。获得冻融次数、含水量和黏聚力三者之间的曲线关系,得到三者之间的拟合公式。试样破坏特征显示:试验后土样的破坏形式主要为剪胀、劈裂和剪切三种类型,随冻融循环次数的增加,破坏形式从剪胀破坏过渡到劈裂破坏。     

干湿循环作用下伊犁黄土的强度及微观特性

为探讨干湿循环作用下伊犁黄土的强度劣化规律和微观结构特性,进行了五种干湿循环路径下的三轴剪切试验及扫描电镜测试,分析了不同干密度、干湿循环幅度和次数对伊犁黄土抗剪强度的影响和微观孔隙分布的演化规律,并进行了宏观强度和微观孔隙损失机制之间的探讨。结果表明:干湿循环幅度越大、循环次数越多,伊犁黄土抗剪强度的衰减速度越快,衰减幅度越大,原状土在5次干湿循环后的三轴剪切强度接近重塑黄土;同种干密度的伊犁黄土的黏聚力随循环次数的增加而降低,同一干湿循环路径下干密度为1.55g/cm3时,伊犁黄土的黏聚力劣化最显著,而干湿循环对内摩擦角有轻微影响。另外黏聚力的劣化与孔隙面积比和孔隙特征参数的变化有关,干湿循环后孔隙面积比和孔隙特征参数增加率越大,黏聚力劣化越明显;内摩擦角的变化与孔隙分形维数的变化趋势相近,但变化不显著。     

工业及建筑废弃物固化盐渍土的力学性能和路用性能影响

为探讨各试验因素及固化剂种类对固化盐渍土的力学性能和路用性能影响,采用单掺与双掺水泥窑粉尘、废弃混凝土再生微粉等工业及建筑废弃物作为固化方案,以初始含水率、养护龄期、固化剂掺量为试验因素,通过无侧限抗压试验研究固化盐渍土力学性能,并进行干湿与冻融耐久性试验、承载比试验,以评估固化盐渍土路用性能,采用扫描电镜试验对固化盐渍土进行微观结构分析,揭露其固化机理。结果表明：初始含水率、养护龄期、固化剂掺量、固化剂种类是影响固化盐渍土的力学性能和路用性能主要因素;养护28 d,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的力学性能与路用性能最佳,抗压强度达到3 227.40 KPa,干湿、冻融循环后残余强度分别达到2 924.60 KPa、2 243.49 KPa;从微观分析可知,废弃混凝土再生微粉固化盐渍土的土体结构变得密实且稳定。可见,初始含水率为9.9%、单掺30%废弃混凝土再生微粉固化盐渍土用作于盐渍土地区公路路基与路面基层的建设,具有一定的工程意义与经济价值。     

复合改性水玻璃固化黄土冻融特性试验研究

在我国季节温差变化较大的西北地区广泛分布着大量的黄土地层,强烈的冻融作用引起土体结构发生破坏,导致路基和边坡失稳;因此探求在冻融环境下新型岩土加固方式具有重大意义。研究了冻融循环条件下复合改性不同波美度水玻璃固化黄土的无侧限抗压强度、质量损失和微观结构等力学特性的变化。探讨了冻融循环对复合改性水玻璃固化黄土工程特性的影响。试验结果表明:复合改性水玻璃与未改性水玻璃固化黄土样的质量损失、强度损失与冻融循环次数存在一定相对值。冻融循环初期,冻融作用对复合改性水玻璃固化样强度有一定的补强作用;随着冻融循环次数的增多,强度随之减小;多次冻融循环后,试样微结构中部分骨架颗粒或晶体出现断裂,微结构出现损伤或破坏,固化样强度降低,甚至丧失。     

冻融作用下氯盐渍土变形与强度特性试验研究

在"一带一路"倡议背景下,盐渍土的冻胀和融沉问题对南疆地区的交通建设及其长期稳定运行产生了不利影响,以喀什-阿图什铁路段盐渍土为研究对象,研究不同含盐量盐渍土在冻融循环作用下的压缩变形和直剪强度特性的变化规律。试验结果表明:相同的含盐量条件下,随着冻融循环次数的增加,试样压缩系数逐渐增大,压缩模量逐渐减小,黏聚力和内摩擦角整体上呈减小趋势;相同冻融次数条件下,随着含盐量的增加,试样压缩系数逐渐增大,压缩模量逐渐减小,黏聚力整体上呈先增后减趋势,摩擦角整体上呈减小趋势;但冻融过程的水分和盐分迁移对直剪试验结果即黏聚力和内摩擦角的演化规律有一定的影响。此研究结果可为南疆地区交通建设提供指导。     

基于离散元方法的根土复合体冻融损伤数值模拟研究

为探究在冻融环境条件影响下根系对边坡稳定性所发挥的积极效应,基于离散元方法对冻融循环作用下根土复合体的力学特性进行研究。利用PFC软件,提出一种新的冻融损伤模拟方法,对黄土进行不同冻融循环次数下的模拟。利用此方法,黄土在不同循环次数下无侧限抗压强度的模拟结果和试验结果较为吻合,证明了此方法的可行性。之后建立根系模型,模拟根土复合体的UU三轴试验,并对根土复合体的数值模型进行参数标定。进一步探究根系角度对根土复合体强度的影响效应,并对不同冻融循环次数下根土复合体的强度特性进行数值模拟研究。结果表明：所提出的冻融损伤模拟方法可以较好地模拟黄土在冻融循环作用下的劣化效应;根系的存在会提高土体的强度特性,在相同的冻融循环次数下,根土复合体的强度均高于素土,并且根土复合体的强度会随着冻融循环次数的增加先下降后趋于平缓;当根系倾角为90°时,对土体的强度提高效应最大,并且在冻融循环作用下,强度下降较低。当根系倾角为0°时,对土体的强度提高最小。研究成果为从细观角度探究根土复合体的冻融损伤机理提供了新途径,并且可为寒区生态边坡工程建设提供指导意义。     

粗粒盐渍土大型冻融循环剪切试验

针对冻融循环后粗粒盐渍土的强度将直接影响盐渍土地区路堤的稳定性,而采用常规剪切试验将导致粗粒盐渍土的颗粒效应问题,基于西北地区粗粒盐渍土的冻融特点和剪切试验原理,设计研发了将冻融循环试验和剪切试验结合的大型粗粒土冻融循环剪切试验装置,可有效测试在不同温度条件下材料的强度特性。依托某公路盐渍土试验段项目,采用天然粗粒盐渍土模拟下路堤,测试其在经过冻融循环后的强度变化特点,并利用测试数据进行实际工况的数值计算。结果表明：随着冻融循环次数的增加,靠近冷端土体的粘聚力逐渐增大,内摩擦角先减小后增大;靠近暖端的土体强度逐渐减小,9次冻融循环后,靠近暖端的土体内摩擦角有一定增大;采用该天然粗粒盐渍土填筑的下路堤的强度变化量较小,路堤强度基本稳定。