水泥改良花岗岩残积土的强度和崩解特性研究

直接将花岗岩残积土用作路基填筑,易产生溜坍、滑坡等病害.为了消除花岗岩残积土不良特性,对湖南省南岳地区花岗岩残积土粒径级配进行研究,得出该地区花岗岩残积土为砂质粘性土,为了提高其填筑路基的性能,采用不同掺入量的水泥对其进行改良,在压实度均为90%的条件下,利用SLB-1型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪和自制崩解仪对各组试样分别进行三轴试验和崩解试验.改良的花岗岩残积土的抗剪强度和崩解试验结果表明,随着水泥掺量的增加,其抗剪强度逐步提高,遇水崩解状况得到逐步改善,当水泥掺入量达到6%时,能大幅提高花岗岩残积土的抗剪强度,其耐崩解性也得到了大幅度的提高和改善,可达到实际工程中改良当地花岗岩残积土的目的.     

炭质页岩力学特性各向异性及其破坏机制研究

以贵州松桃李家湾锰矿矿体顶板炭质页岩为研究对象,开展页理面与加载方向不同夹角条件下纵波波速、单轴压缩及电镜扫描等试验,并以最大值与最小值的比值定义各参量的各向异性系数.结果表明:①纵波波速随入射方向与页理面夹角α增大而减小,其各向异性系数R_v为1.44;弹性模量随加载方向与页理面夹角β增大而减小,其各向异性系数R_E为1.14;单轴抗压强度σ_(ucs)呈现出两头大中间小的"U"型特征,最小值在β为37°时取得,其各向异性系数R_σ为3.01.②不同β条件下,单轴压缩应力-应变曲线有起始压密和弹性压缩阶段,都具有明显的应变软化特征.③单轴压缩下,炭质页岩在β=0°时主要为拉破坏,页理面抗拉强度和基质体弯折拉断强度协同控制其力学特性;在β=32°时主要为沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度控制其力学特性;在β=66°时主要为沿页理面和切断基质体的剪破坏,页理面和基质体的抗剪强度协同控制其力学特性;在β=90°时主要为拉破坏并含有少量沿页理面剪破坏,页理面抗剪强度和基质体抗拉强度协同控制其力学特性.     

炭质页岩软弱夹层路堑边坡稳定性分析

炭质页岩遇水软化易崩解,且强度低,作为夹层其软化特性对边坡稳定性有重要影响。通过室内试验研究了炭质页岩物理力学性质,运用Ansys建模,并将模型导入有限差分软件FLAC 3D,对炭质页岩夹层水软化下的边坡稳定性进行了数值模拟。重点分析了炭质页岩水软化下边坡塑性区分布、边坡最大位移及安全系数变化规律。结果表明:随着炭质页岩剪切面含水量的增大,路堑边坡稳定性随之降低;对于坡比为1∶1的炭质页岩路堑边坡,当炭质页岩剪切面含水量达到10%时,边坡失稳。     

考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩变形试验

为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性,研发一套可综合考虑压实度、含水率、竖向荷载、浸水时间及循环次数等因素的湿化变形试验装置,并设计相应试验方案,开展荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性试验。研究结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,湿化变形量比压缩变形量大25.7%;各因素对预崩解炭质泥岩竖向变形影响的主次顺序(从主至次)依次为竖向荷载→循环次数→浸水时间→压实度→含水率,且竖向变形与荷载呈正相关关系,对试样进行浸水循环会大大增加湿化变形;得到预崩解炭质泥岩最大竖向变形与各因素的函数关系式,可为建立炭质泥岩湿化变形计算理论及工程实践提供参考依据。     

红砂岩物理力学性质及其路基压实功研究

为了研究红砂岩的工程性能及其路基压实功的变化规律,以浙南地区G60沪昆高速公路改扩建路基工程为例,首先开展了室内试验分析红砂岩的成分、崩解性和抗剪强度,然后通过现场压实试验分析压实遍数、速度、压实功与压实度之间的关系,最后对压实完成的红砂岩路基进行强度检测以验证全过程。结果表明：红砂岩的一次循环和二次循环耐崩解指数分别约为64.68%、13.71%,其耐崩解性属于最低等级,应用于路基填筑需要消解处理;当红砂岩消解破碎后粒径小于1.25 mm的颗粒占比达到95%以上时,便趋于稳定,不易继续崩解;崩解后形成的红砂土抗剪强度比一般土体高,其内摩擦角和黏聚力分别为31.95°、22.39 kPa;经过现场试验研究分析得到了在同一工况下压实功与压实度之间存在指数函数关系,因此在该工况下可通过压实功来判断路基的压实度。可见,将红砂岩应用于路基填筑工程并通过压实功初步判断路基压实度的方法是可行的,本技术方案可为后续路基工程压实度检测方面提供技术参考。     

宜兴抽水蓄能电站砂岩堆石料物理力学性质

宜兴抽水蓄能电站的上库坝和下库坝均为面板堆石坝,堆石的性质对坝的变形和稳定性有较大的影响,堆石的主要岩性为砂岩,通过室内试验,探讨了砂岩的含水率,比重,波速等物理性质以及抗剪强度,单轴抗压强度、2MPa各向等压的体积压缩率,体积压缩模量,堆石料的压缩特 性,试验结果表明砂岩堆石料由于裂隙发育,浸水后岩石抗剪强度和单轴抗压强度明显降低,堆石料压缩性增加,但岩块的体积压缩率浸水前后变化不明显。     

基于含水率的重塑低液限黏土抗剪强度关系模型试验

为了探究含水率对路基填料抗剪性能的影响,以安徽省境内大别山区G35济广高速公路岳潜段典型重塑低液限黏土填料为研究对象,采用室内直剪试验分析了不同含水率和干密度条件下该土样抗剪强度及强度参数的变化规律.试验结果表明:含水率的增大可减小该土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角,且含水率对黏聚力的影响明显大于其对内摩擦角的影响.回归分析表明:不同干密度下内摩擦角与含水率之间呈线性负相关关系,而黏聚力与含水率之间呈自然指数函数负相关关系,同时两组关系模型的回归参数与干密度之间也呈显著的线性相关性,由此获得以含水率、干密度和垂直压力表征的摩尔—库伦抗剪强度关系模型.经验证该模型预测精度较高,可为降雨入渗对该地区营运路堤边坡稳定性的影响分析提供抗剪强度参数衰变模型.     

基于含水率的重塑低液限黏土抗剪强度关系模型试验

为了探究含水率对路基填料抗剪性能的影响,以安徽省境内大别山区G35济广高速公路岳潜段典型重塑低液限黏土填料为研究对象,采用室内直剪试验分析了不同含水率和干密度条件下该土样抗剪强度及强度参数的变化规律.试验结果表明:含水率的增大可减小该土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角,且含水率对黏聚力的影响明显大于其对内摩擦角的影响.回归分析表明:不同干密度下内摩擦角与含水率之间呈线性负相关关系,而黏聚力与含水率之间呈自然指数函数负相关关系,同时两组关系模型的回归参数与干密度之间也呈显著的线性相关性,由此获得以含水率、干密度和垂直压力表征的摩尔—库伦抗剪强度关系模型.经验证该模型预测精度较高,可为降雨入渗对该地区营运路堤边坡稳定性的影响分析提供抗剪强度参数衰变模型.     

风化泥岩路基填料水稳定性室内试验研究

针对广西已建高速公路部分路段由于使用风化泥岩开挖料作为路基填料而出现的路面开裂等路基病害,对风化泥岩的基本物理性质和水稳定性进行了室内试验研究。在有压及无压条件下探讨其在干湿循环过程中的变形及强度变化规律。试验结果表明:风化泥岩水稳定性较差,在有压条件下,上覆荷载对试样的变形具有一定的抑制作用,试样的CBR值及不排水抗剪强度较无压状态下有显著的提高,但经过一定的干湿循环次数后,其CBR值不能满足规范要求。综合试验结果可得风化泥岩是一种不良的路基填料,不能直接用于路基填筑,试验成果可为实际工程中风化泥岩等软岩作为路基填料的相关研究提供参考。     

路用红砂岩碎石土湿化变形特性试验

针对湿热地区红砂岩碎石土用作路基填料易发生湿化崩解,导致路基刚度软化及其耐久性能降低的问题,采用自行研制的大型干湿循环压缩剪切仪,开展不浸水条件与反复浸水下红砂岩碎石土的一维大型压缩试验,揭示红砂岩填料在干湿循环条件下的湿化压缩变形规律。研究结果表明:湿化变形量随浸水次数增加而增加,压缩模量在前2次干湿循环过程中衰减幅度较大,第3次后逐渐趋于稳定;地基土附加湿化变形量随浸水时间增加而增大,变形模量随含水率增加而减小。试验结果可为红砂岩填筑路基的安全施工及其长期沉降预测提供依据。     

浅层膨胀土抗压和抗剪强度的特性试验及其关系

为了研究浅层膨胀土的抗压强度及抗剪强度与抗压强度之间的关系,开展低密度低应力下直剪试验和低密度下无侧限压缩试验,研究干密度和含水率对浅层膨胀土抗压强度和抗剪强度的影响;同时,以无侧限压缩试验和剪切试验结果为依据,研究膨胀土抗压强度与抗剪强度之间的关系,建立含水率w、抗压强度qu、基质吸力Ψ和内摩擦角φ之间关系的数学模型。研究结果表明,在含水率相同的条件下,浅层膨胀土的抗剪强度和抗压强度都随干密度的增大而增大;在干密度相同的条件下,浅层膨胀土的抗剪强度和抗压强度都随含水率的增大先增大后减小,呈现明显的非线性关系。所建立的含水率w、抗压强度qu、基质吸力Ψ和内摩擦角φ之间的数学关系可为预测浅层膨胀土抗压强度提供一种可靠的计算方法。     

红黏土CBR值影响因素分析

路基填料的承载比(CBR值)(California Bearing Ratio)是土体局部抗剪切强度(潜在强度)的反映,是评价路基土和路面材料强度特性的主要依据。采用路面材料强度试验系统从试样制备方法、浸水方式、上覆压力和干湿循环等因素对红黏土的CBR值进行了试验。结果表明,三种成型方式(静力压实、重型击实和振动压实),红黏土CBR值在最佳含水率处最大。振动压实效果优于击实,击实效果优于静力压实。侧向浸水条件下红黏土的CBR值比上部浸水的要大,红黏土侧向浸水效果优于上部浸水。无论哪种成型方式,不管是侧向浸水还是上部浸水,红黏土CBR值均不能满足高速公路、一级公路对路床填料CBR值的要求。增大试件上覆压力可提高其CBR值,减小膨胀量。不同干湿循环路径下,红黏土CBR值随循环次数的增加而降低,第一次循环降低幅度较大,其后趋于稳定。建议在红黏土路基路面设计中应充分考虑对土层的防水保湿措施。     

炭质页岩高填方路堤稳定性分析

以广西某高速公路为工程背景,对炭质页岩物理力学性能进行了试验研究.炭质页岩强度随压实度的增加而增大,在水浸条件下炭质页岩的强度大大降低.运用有限元强度折减法,采用大型有限元计算软件分析了压实度及降雨对炭质页岩路堤稳定性的影响.结果表明：随着压实度的提高,路堤安全系数随之增加;降雨使路堤安全系数大幅减低,但只要路堤压实度达到93%以上,炭质页岩高填方路堤边坡不会失稳.     

非饱和粉煤灰抗剪强度的时间效应及其预测

粉煤灰是一种工业废料,常用作路基工程填料,而影响粉煤灰工程性质的因素有很多.为了探讨不同含水率以及龄期对粉煤灰强度的影响,对粉煤灰进行了一系列直剪试验,得到了相同干密度不同含水率以及不同龄期下的抗剪强度.试验结果表明,粉煤灰的抗剪强度和黏聚力均随试样饱和度的变化而变化,并随龄期的增加而增大,内摩擦角略微增加但变化不大.最后,还应用非饱和土强度理论和土水特征曲线对非饱和粉煤灰强度进行了预测.     

季节性冻融对滞洪区改良路基性能的影响

针对苏北黄泛区粉土路基受季节性冻融的影响,对水泥、石灰、粉煤灰不同组合的12种粉土路基改良填料开展冻融环境下抗压强度、质量损失(抗冲刷能力)的试验研究,分析不同组分下改良土的抗冻性能。结果表明,随着冻融循环次数的增加,粉质土抗压性能及质量完整性逐步衰减,衰减过程具有明显的阶段性。水泥粉煤灰改良土的抗冻效果明显优于水泥石灰组合,水泥石灰改良土在冻融循环后由于材料脆性变强而使得填料更易崩解。在各组分对冻融破损的抑制方面,水泥的胶结作用显著,在水泥质量分数为2%～7%时,可以抑制冻融导致的强度衰减,提升抗冲刷能力; 石灰能一定程度改善填料抗冻性,但由于其自身的膨胀性又对质量损失控制、抗冲刷能力存在不利影响; 而粉煤灰的添加却可以在抑制强度衰减尤其保持质量完整性方面发挥着重要的作用。添加5%水泥及15%粉煤灰的改良组合可使苏北黄泛区季节性冻融环境下粉土路基具有较优异的抗冻性能。     

粉土路基压实控制指标的分析研究

针对压实度指标不能充分体现含水量对粉土压实路基的影响,通过对粉土的击实特性和相同压实度下不同含水量压实粉土浸水与不浸水抗剪强度变化规律的分析,指出压实度作为粉土路基压实控制指标的不足,提出含气率作为粉土路基压实质量控制第二指标的科学性然后,结合试样含气率的变化规律以及不同击实能下含气率与干密度的关系,提出在保证压实度的前提下控制含气率不大于6%来确保粉土回填路基的压实质量。     

含石量对土石混合料剪切特性的影响

土石混合料作为路基填料的重要组成部分,其力学特性直接关系道路能否安全使用。为此,采用离散元方法对土石混合料的剪切特性进行研究,分析在不同含石量不同围压情况下,土石混合料的抗剪强度及剪胀性。结果表明：随着含石量的增加,土石混合料的抗剪强度在增加,剪胀性增强。     

油污泥热解残渣处治风积沙路基力学性能研究

为探究油污泥热解残渣处治风积沙路基的工程力学特性,通过室内试验研究了不同热解残渣掺量下风积沙路基的压实特性、回弹模量、加州承载比（CBR）、直剪特性以及25%残渣掺量下的无侧限抗压强度 . 结果表明：油污泥热解残渣掺量为 25% 时干密度值最大为2.071 g/cm3;掺量为 15% 时回弹模量最大为 160.61 MPa;CBR 随残渣掺量的增加不断增大,浸水后试样的CBR值明显减小,降幅为10.97%～38.46%;掺量为20%时内摩擦角最大为34.35°;25%残渣掺量试样的14 d及14 d以后的无侧限抗压强度值均超过0.4 MPa. 综合试验结果可知,油污泥热解残渣可有效提升风积沙路基的各项力学性能,可以作为风积沙路基填料使用.     

软岩耐崩解和室内浸水崩解试验方法差异性分析

软岩的崩解性是我国西南地区岩土工程较为关注的岩石特性之一。通过室内浸水崩解和耐崩解试验条件和试验结果的差异分析,根据耐崩解指数将软岩的崩解强度分为强、中、弱3个等级,崩解机制则决定了试样崩解的强弱;但对于同一岩样,室内浸水崩解程度弱于耐崩解试验;而试验条件的不同则决定了试验产物颗粒分布的差异,且对于不同崩解程度的岩样影响是不同的。研究表明:强崩解和弱崩解岩样在两种试验方法中所得颗粒分布情况相差较大,且强崩解岩样室内浸水崩解试验所得颗粒分布不均匀;而弱崩解岩样耐崩解试验所得颗粒分布不均匀;而中崩解岩样崩解产物在两种试验方法所得颗粒分布相差不大。     

冻融循环对水泥土力学特性的影响

以水泥土在季节性冻土地区的路基、基坑挡土墙以及堤防防渗墙等水泥土工程中的安全性为研究背景,对不同冻融循环次数后的水泥土进行抗剪强度、抗压强度以及渗透系数试验,得到了不同冻融循环次数对水泥土抗剪强度、抗压强度以及渗透系数影响的试验数据.试验数据表明,水泥土的抗剪强度、抗压强度随着冻融循环次数的增加而降低,水泥土的渗透系数随着冻融循环次数的增加而增大,建立了水泥土抗剪强度、抗压强度以及渗透系数随冻融循环次数变化的回归曲线方程.结果表明水泥土在季节性冻土地区应用时应考虑冻融循环对水泥土力学性能的侵蚀效应.