侧限条件对干湿循环过程中膨胀土强度的影响

文章通过对合肥地区膨胀土进行侧限和无侧限的干湿循环条件下的直接剪切试验,探讨了试验过程中强度侧限条件对土样干湿循环后的强度衰减情况的影响。研究结果表明:每次干湿循环后,有侧限试样的强度都高于无侧限试样的强度,其中,侧限条件在前3次干湿循环中对膨胀土强度的影响较为明显,在第4、第5次干湿循环后,无侧限试样与有侧限试样的内聚力及内摩擦角基本接近,表明随着循环次数的增加,侧限条件对膨胀土干湿循环条件下强度的衰减影响明显减弱,直至可以忽略;在膨胀土地区工程实践中,考虑安全因素,对于易受外界条件影响而产生干湿循环的膨胀土层,其强度应采用原状土样强度的1/3。     

干湿循环作用下纤维加筋膨胀土的裂隙及强度特性研究

膨胀土具有湿胀干缩的特性,在干湿循环作用下土体会产生裂隙,裂隙的发育会破坏土体结构,对土体强度产生影响。通过开展室内膨胀土干湿循环试验和无侧限抗压强度试验,采用数字图像处理技术分析试样表面裂隙,研究膨胀土在干湿循环作用下的开裂特性和纤维加筋对裂隙发育的抑制作用以及强度随裂隙开展的变化规律。结果表明:膨胀土表面裂隙率以及裂隙长度、宽度和分维数等定量指标随着干湿循环次数增加呈双曲线型增大,经历5次循环之后趋于稳定;无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加呈双曲线型衰减,经历5次循环之后强度也趋于稳定;强度指标随裂隙率的增加而降低,二者呈线性递减关系。试验过程中纤维土各裂隙指标均小于素膨胀土,而强度均大于素膨胀土,体现了纤维加筋减小膨胀土裂隙性、提高土体强度和整体性的良好效果。     

CT扫描视域下黏土干湿循环劣化机理

为研究干湿循环对黏土力学特性和微观结构的影响，通过一系列无侧限抗压强度试验和CT扫描测试从宏观和微观角度揭示了干湿循环对黏土的劣化机理。结果表明：随着干湿循环次数的增加，黏土的抗压强度保持指数性下降趋势，在经历4次循环后，抗压强度损失了40%左右，干湿循环达到8次后抗压强度基本达到稳定；CT扫描横剖面显示，在干湿循环过程中，裂隙从试样四周开始发育，并逐渐向内部扩展，裂隙的宽度和长度均持续增加，连续性也有所提高；随着干湿循环次数的增加，试样的逐层面孔隙率均明显增加，且不同层间的交界面孔隙率的增加更为显著，层间的裂隙最先发育，试样表面也有竖向裂隙发育，试样内部连通孔隙的数量增加，闭合孔隙的数量减小；不同次数干湿循环作用下黏土的孔隙率与抗压强度之间保持负指数性关系，当干湿循环次数达到4次后，孔隙率的增加对抗压强度的影响减小。     

干湿循环下钢渣微粉水泥改良膨胀土强度特性试验研究

膨胀土作为一种非饱和黏性土,因其吸水膨胀失水收缩的特性而成为一种具有危害性的地质土体,尤其在干湿气候交替变化的环境中,更会因其湿胀干缩产生变形导致工程事故的发生。通过使用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。通过室内试验研究了纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)在不同养护龄期以及不同干湿循环次数作用下其无侧限抗压强度变化规律。试验结果表明:3种改良土体的强度都随养护龄期的增加而增大,并且在干湿循环作用下四种土体都有不同程度的强度损失,但在强度上总是呈现出Es-SSP-C-NEs-CEs-SSP-CEs的规律,意味着在改良效果上Es-SSP-C-N更优于另外两种方案。     

不同改性材料改良膨胀土无侧限抗压强度的比较试验研究

无侧限抗压强度是反映土体物理力学特性的重要参数指标之一,结合湖北荆门地区某公路路段的膨胀土,进行了水泥、石灰、粉煤灰改良膨胀土的无侧限抗压强度试验,研究表明:水泥、石灰、粉煤灰均可以显著提高膨胀土的无侧限抗压强度;但是这些以化学改良为主的材料,在没有经过养护时,改性土的强度增加不明显;养护7d后,改性土的强度会显著增大;粉煤灰改良膨胀土无侧限抗压强度与其掺量之间有良好的对数关系,水泥、石灰改良膨胀土的无侧限抗压强度与其掺量之间均有良好的多项式关系,综合考虑各方面因素,确定石灰是最优方案,且在石灰掺量为7%时,改良效果最佳.     

基于正交试验的全固废复合胶凝材料固化盐渍土的力学性能

为研究全固废复合胶凝材料在固化硫酸盐渍土中的应用,采用正交试验方法对全固废复合胶凝材料固化盐渍土的无侧限抗压强度进行试验,探讨各影响因素对全固废复合胶凝材料固化盐渍土力学性能的影响,并运用扫描电子显微镜scan-ning electron microscope、热重分析等微观分析方法,对不同矿渣占比的固化盐渍土微观形貌和水化产物进行分析.结果表明:全固废复合胶凝材料固化盐渍土的力学强度较天然盐渍土有显著提高;对养护28 d龄期的正交试验无侧限抗压强度结果进行极差、方差和二阶混合料规范多项式分析可知,固化盐渍土无侧限抗压强度与火山灰质材料掺量、矿渣占比呈正相关性,与电石渣掺量呈负相关性,无侧限抗压强度计算模型与实测值具有较好的一致性;由微观分析可知随着矿渣占比的增加,养护28 d龄期的固化盐渍土试件内水化产物逐渐增多,试件内大孔隙含量逐渐减少,进而使得固化盐渍土无侧限抗压强度随矿渣掺量的增加而增大.     

干湿循环作用下改良粉质粘土的路用性能

通过模拟雨水频繁气候地区水汽交换对公路路基的影响，利用室内力学试验研究干湿循环对张家口地区高等级公路路基改良土的影响，得到了各力学参数的变化规律，并提出采用水泥CBR影响因子来评判水泥改良土路用性能的劣化机理。水泥CBR影响因子反映的是相同水泥掺量下试样的承载强度和水泥对工程应用的贡献程度，其值越大说明试样在相同水泥掺量下的承载强度越小，对于工程应用的贡献越小。研究结果表明：水泥CBR影响因子受水泥掺量的影响较大，随着干湿循环次数的增加，水泥CBR影响因子先减小后增大；高剂量的水泥改良土可以有效地提高土样的自修复能力，在早期抵抗干湿损伤中具有积极作用，弹性模量受干湿循环影响较小。试样内部孔隙特征变化规律显示，早期干湿循环过程可增强改良土的水稳定性，经历多次干湿循环后试样内部孔隙逐渐扩大—破坏—稳定，重新达到新的结构平衡。综合考虑CBR值与无侧限抗压强度，建议在水汽交换频繁地区路基改良中以6%水泥掺量作为参考。     

碱激发秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

通过室内试验,探讨利用碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的可行性及改良效果。试验研究了秸秆灰渣、碱激发秸秆灰渣改良膨胀土的基本工程性质指标、击实特性、胀缩特性及无侧限抗压强度的影响特征。试验研究结果表明,随着秸秆灰渣的增加或者碱溶液浓度的增加,膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、膨胀量与膨胀力逐渐减小,这说明掺秸秆灰渣可有效降低膨胀土的胀缩性。击实样经养护后的膨胀试验结果表明,随着养护龄期的增加,膨胀土的膨胀力明显减小。无侧限抗压强度试验结果表明:没有经过养护的土样,碱激发秸秆灰渣对无侧限抗压强度的影响不够明显;经过7 d养护后,随着掺秸秆灰渣的增加,土样的无侧限抗压强度具有一定程度的提高,并且无侧限抗压强度存在一个峰值点。     

冻融和干湿作用下表生板岩的劣化行为与机制

基于构造交互地区板岩在浅表生环境中的劣化进程与其所在区域滑坡、崩塌和泥石流灾害的发生、发展密切相关,其劣化不仅受冻融、干湿这2种浅表生作用控制,更与两者的交替作用密切相关,对完成不同次数冻融循环、干湿循环及冻融-干湿交替循环试验后的板岩试样的质量、纵波波速、单轴抗压应力-应变曲线及其强度进行测试;为研究板岩试样劣化机理,对实验后的样品进行矿物成分分析和扫描电镜分析;从宏观与微观方面对比分析板岩在3种不同作用下的劣化响应程度。研究结果表明:板岩质量、弹性波速、抗压强度等物理力学参数在冻融、干湿及冻融-干湿交替作用过程中产生明显的劣化响应,随着试验次数增加,试样质量减少,波速降低,抗压强度减小,其中,波速、抗压强度呈负指数减小;云母、长石、方解石等矿物的溶蚀,伊利石与高岭石等次生黏土矿物的生成及其在冻融、干湿、冻融-干湿交替作用下的聚集、吸水膨胀与失水收缩是板岩破坏的主要原因之一;板岩对干湿作用的劣化程度明显比冻融-干湿交替作用和冻融作用的劣化程度大。     

碳化对水泥固化铅污染土物理力学特性的影响及其微观机理

水泥固化重金属污染土在服役过程中会受到周围环境的长期物理化学侵蚀,其中二氧化碳碳化作用是影响水泥材料耐久性的一个重要因素.为确保重金属污染场地二次开发利用的安全性,通过室内加速碳化试验研究了碳化作用对水泥固化铅污染土性能的影响规律.人工配制铅污染土,采用水泥固化后进行加速碳化试验,测试碳化后试样的碳化深度、含水率、密度、强度和孔隙溶液pH值等指标,分析碳化作用对固化土各物理力学特性的影响规律,并对比分析碳化与否时固化土的矿物成分和微观结构特征.试验结果表明,固化土的碳化深度与碳化时间平方根呈近似线性关系;碳化反应消耗一定量的水分,生成碳酸钙填充于孔隙,导致碳化后试样的含水率和孔隙率降低,干密度增加;碳化作用还导致孔隙溶液pH值从11～12降低到8～9;碳化后固化土的无侧限抗压强度和变形模量均得到增长,强度增加约6%～40%,试样无侧限抗压强度与基质干密度近似线性相关,变形模量与无侧限抗压强度也呈近似线性关系,变形模量约为无侧限抗压强度的75～100倍.TGA、XRD和SEM试验从矿物成分变化和微观结构特征方面证实了碳化作用后水泥水化产物水化硅酸钙、钙矾石和氢氧化钙等向碳酸钙转化的现象,这也是固化土孔隙率降低和强度增加的主要原因.     

膨胀土CMA改性与石灰改性对比试验

针对典型中膨胀土、CMA改性土和石灰改性土,进行了基本物理特性、击实特性、胀缩特性、强度特性的对比试验研究．试验结果表明,CMA改性土的工程特性与石灰改性土具有相似的规律性：改性后自由膨胀率、液限、塑性指数和胶粒含量显著降低;胀缩性指标较改性前有大幅度下降;CBR值可达50％以上,浸水膨胀量小于1％,改性后其水稳定性较好．比较而言,石灰改性土的改性效果要优于CMA改性土,但两种改性土的胀缩指标和强度指标均可以满足规范要求．CMA改性剂作为一种膨胀土治理的新型环保性材料,具有一定的工程应用价值．     

冻融侵蚀作用下工业矿渣固化/稳定化铅污染土固化体的工程特性

为了探明冻融侵蚀作用下工业矿渣固化/稳定化铅污染土固化体的工程特性的变化规律,采用高炉矿渣、氧化镁和磷酸二氢钾(简称GPM)对某工业铅污染土固化/稳定化修复,采用室内试验评估了冻融侵蚀作用对工业矿渣铅污染土固化体水力特性、溶出特性和孔隙特性的影响规律,并将普通硅酸盐水泥(简称OPC)做为对比固化剂。结果表明：冻融侵蚀会劣化铅污染土固化体的工程特性,GPM固化体的耐侵蚀能力高于OPC固化体,冻融侵蚀后的GPM固化体的损失量和水力特性均明显好于OPC固化体。溶出试验结果表明：OPC对高含量的铅污染土修复效果极差,且冻融侵蚀前后OPC固化体内Pb溶出浓度均高于5mg/L,而GPM对于高含量的铅污染土修复效果显著,冻融侵蚀前后GPM固化体内Pb溶出浓度均高于0.1mg/L。孔隙试验结果表明,冻融侵蚀会增大铅污染土固化体的孔隙体积,但冻融侵蚀后的GPM固化体的孔隙体积明显小于OPC固化体。GPM铅污染土固化体良好的工程特性和较低的环境风险,具有在重金属铅污染场地推广使用的潜力。     

干湿循环条件下碱渣-钢渣-电石渣固化疏浚淤泥的强度性质

为扩展固体废弃物的资源化利用途径,以碱渣和钢渣作为固化剂、电石渣作为激发剂,对高含水率疏浚淤泥固化处理,研究固化淤泥在干湿循环条件下的强度性质。正交试验表明,碱渣对固化淤泥强度的影响随养护龄期的增加而增强,固化污泥养护28 d时,碱渣对强度的影响显著,而钢渣和电石渣对强度的影响不显著。在干湿循环条件下,固化剂掺量较少的试样在第3次浸水时破坏;其他试样经5次干湿循环整体仍完整,1次干湿循环使固化淤泥的强度降低约1/2,后续干湿循环对强度的影响不大;增加固化剂掺量有助于提高固化淤泥的干湿循环耐久性。固化淤泥的水化产物主要有水钙沸石和钙钒石,钙钒石随养护龄期和固化剂掺量的增加而减少。与碱渣-矿渣-电石渣固化淤泥相比,碱渣-钢渣-电石渣固化淤泥中胶结力较强的水化产物偏少,而钙钒石具有膨胀性,使试样端部破损形成薄弱带,故后者的强度较低和干湿循环耐久性较差,但仍能满足对强度要求较低的一般填土工程的需要。     

干湿循环下万州侏罗系泥岩残积土的环剪试验

对取自万州区侏罗系库岸某泥岩残积土,分别进行5次、13次和21次干湿循环后得到3组重塑样,利用大型环剪仪开展固结不排水剪切和自然排水残余剪切试验.试验结果表明:随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土在不排水剪切过程中更易产生较高的超孔隙水压力,不排水残余强度因干湿循环而劣化;随着干湿循环次数的增加,饱和泥岩残积土的有效残余黏聚力急剧增大,有效残余内摩擦角则显著减小,残余强度变由粒间黏聚力基本控制;泥岩残积土的残余强度具有显著的剪切速率相关性,且在较小的速率范围内具有"负速率效应",而在较大的速率范围内则有强烈的"正速率效应".随着干湿循环次数的增加,残余强度表现出强"正速率效应"的起始速率将减小.研究结果对三峡库区侏罗系岸坡在季节性降雨和周期性库水位变动下的稳定性评价具有一定的参考价值.     

引江济淮膨胀土工程特性研究

文章结合物理力学性质及膨胀性质试验,分析了引江济淮工程沿线江淮分水岭的膨胀土成因类型、物质成分,研究了膨胀土的强度指标和胀缩性指标,对膨胀土提供了合理的强度参数;在进行渠道边坡设计、核算其边坡稳定时,应根据膨胀土的工程特性合理地选择抗剪强度指标.     

击实红粘土与膨胀土的变形特性对比研究

通过调查典型击实红粘土及膨胀土这两种特殊土用作路基填料时路面的破坏形式,研究取自江西吉安的红粘土以及南京高淳的膨胀土的基本物理性质,比较红粘土及膨胀土在干湿循环条件下的胀缩变形特性的异同,得出干湿循环作用下,红粘土的胀缩变形是以收缩为主的胀缩变形,而膨胀土的胀缩变形是以膨胀为主的胀缩变形,这两类土呈现的不同变形趋势是导致它们产生不同路基病害的主要原因;。同时进行了红粘土和膨胀土的水稳性研究,得出红粘土的水稳性明显优于膨胀土。区别对待这两类土可以更好的利用特殊土作为路基填料,使特殊土的工程危害降到最低。     

石灰改良膨胀土击实样膨胀特性和力学性质试验研究

本文以宁淮高速公路淮安段膨胀土填料为研究对象,通过室内试验研究石灰改良膨胀土作为路基填料的膨胀性和力学性质。在天然膨胀土2%石灰砂化的基础上,制备不同初始含水率与压实度的石灰改良土,进行不同养护龄期的有荷膨胀率和强度特性试验。试验结果表明:石灰改良土线膨胀率和膨胀力均有大幅度的降低,且随含水率和养护龄期保持减小趋势、随压实度保持增大趋势;石灰改良土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角均有一定程度的提高。因此,石灰改良膨胀土作为路基填料的施工工艺在工程中是可行的,为膨胀土改良方案选择以及膨胀土地区公路路基设计和现场施工提供科学依据和参考。     

干湿循环作用下陕北Q2黄土强度及水土特性试验研究

为研究不同干湿循环次数下陕北Q2黄土水土特性及其强度的变化规律,利用真空饱和仪制备不同干湿循环次数的土样,采用直剪试验、滤纸法测定其非饱和抗剪强度参数及土水特征参数。研究表明：随着干湿循环次数的增加,陕北Q2黄土的脱湿速率与进气值不断减小,持水能力逐渐增强,且脱湿速率与进气值降低速率逐渐减小,第二次脱湿时最大脱湿速率降幅约30%,进气值约降低1/3;剪应力-剪切位移曲线峰值越发明显,应变软化特性逐渐增强;得到土水特征参数、非饱和抗剪强度参数随干湿循环次数变化的预测拟合公式,且较为精确的预测了第4次干湿循环次数下土样的土水特征参数。