粉砂土改良弱膨胀土工程特性研究

通过在弱膨胀土中掺加粉砂土掺量分别为0％、10％、20％、30％、40％、50％的室内实验,对改良土的物理特性、力学特性、膨胀特性等变化规律展开研究,验证粉砂土对膨胀土改良作用,并提出达到合理改良效果的粉砂土掺量.实验结果表明:随着粉砂土掺量的增加,改良土自由膨胀率、塑限指数、塑限、液限逐渐降低,土中黏粒含量减少,降低了土的亲水特性;改良土的最大干密度相比于膨胀土明显升高,最佳含水率逐渐降低,减小了膨胀土中弱结合水水膜的厚度,其膨胀特性得到明显抑制;改良土的压缩模量逐渐增大,改良土的黏聚力减小,内摩擦角逐渐增大,无侧限抗压强度在粉砂土30％掺量前增大,无荷载膨胀率、有荷载膨胀率、膨胀力降低.根据实验结果的比较,建议合理的粉砂土掺量为30％.     

风化砂改良对膨胀土性能的影响

采用宜昌市广泛分布的风化砂对某一级公路改建项目的膨胀土进行改良。通过改良土室内胀缩性分析,表明采用风化砂改良膨胀土能显著抑制其胀缩特性; 通过室内CBR(加州承载比)试验,得出了掺入风化砂能显著提高原状膨胀土的CBR值,使之达到公路路用标准。探讨了不同的初始干密度、不同掺砂比例对膨胀土CBR值的影响。结果表明:初始干密度和掺砂比例对CBR值有很大的影响,在初始干密度一定时,CBR值随着掺砂比例的增加总体上有所增大; 在掺砂比例一定时,CBR值随着初始干密度的增加而增大。在相同掺砂比例下,CBR值与初始干密度呈幂函数关系。在相同干密度时,当CBR值与掺砂比例在初始干密度较小时,呈线性相关关系; 当初始干密度较大时,呈指数函数关系。     

工业废料改良膨胀土基本物理性质试验研究

研究利用工业废料铁尾矿砂和电石渣作为添加剂改良膨胀土的可行性与改良效果。通过室内试验,对铁尾矿砂改良土及铁尾矿砂-电石渣复合改良土的基本物理性质指标进行了研究。试验研究结果表明,单掺铁尾矿砂改良膨胀土,随着掺砂率的增加,改良土的自由膨胀率显著降低,界限含水率和塑性指数均降低。同时掺入铁尾矿砂和电石渣复合改良膨胀土的改良效果要优于单掺铁尾矿砂的改良效果。当铁尾矿砂掺量一定时,随着掺渣率的增加,改良土的自由膨胀率基本上是呈线性递减;改良土的液限降低,塑限先增大后减小,在掺渣率为10%时达到最大,从而改良土的塑性指数先减小后增大;在掺渣率为10%时达到最小。当两种材料掺量一定时,随着养护龄期的增大改良效果更为显著。当掺渣率一定时,随着铁尾矿砂掺量的增加,改良土的自由膨胀率、界限含水率和塑性指数仍均是降低的,与之前单掺铁尾矿砂改良膨胀土得出的结果相一致。说明掺铁尾矿砂和电石渣均对膨胀土的物理性质有显著影响,因此为膨胀土改良提供了一种新方法。     

石灰改良不同含砂率粉土室内试验研究

通过人工配制不同含砂率(10%、30%、50%)粉土,对其采用熟石灰进行室内改良试验,探究不同配比(3%、5%、7%)石灰改良剂对含不同砂率粉土的改良效果,结果表明:在本试验确定含砂率范围内,随着含砂率的增大,素土最大干密度先增大后减小,最优含水率保持在15%左右;对同一含砂率粉土而言,石灰改良土的最大干密度明显低于素土,加大石灰掺量时,这种趋势愈发显著;适当增大含砂率使得土颗粒中粗粒增多、级配更加合理,粉土的强度有着增大趋势;对于不同配比的石灰改良土,随着石灰掺量的增加,改良土的强度明显提高;在恒定压实度(96%)下,改良土的加州承载比(California bearing ratio,CBR,下同)要明显高于素土,改良剂对粉土起到很好的稳定作用.对比含砂率与改良剂掺量对粉土强度的影响,可以看出改良剂掺量对粉土强度起到决定性作用.该研究可为石灰改良粉土路基提供工程实用参考.     

磷尾矿改良合肥膨胀土强度试验研究

以合肥某公路工程膨胀土为原材料,在保持含水率和干密度不变的情况下,将磷尾矿按不同质量比掺入膨胀土中,对改良后土体进行无荷膨胀率、无侧限抗压强度及三轴压缩试验。试验结果表明,随着磷尾矿掺量的增加,改良土的膨胀率逐渐降低,磷尾矿可有效减小膨胀土的膨胀性;主应力差峰值随着磷尾矿掺量的增加,呈现先增大后减小的趋势,在掺量为6%时,抗剪强度达到最大;黏聚力随着磷尾矿掺量的增加而减小,内摩擦角先增大后减小。     

石灰改良膨胀土膨胀性和水稳定性室内试验研究

针对安徽张庄矿尾矿坝填料膨胀土进行含水率、自由膨胀率δe f、膨胀力Pe和50 kPa压力下的有荷膨胀率δeP50试验,确定膨胀土的膨胀潜势及分布范围,采用掺石灰的方法对土体进行改良并进行击实试验,根据最大干密度和压实度96%制样,研究不同石灰掺量改良土自由膨胀率随养护时间的关系,进行干湿循环试验研究改良土的胀缩变形规律、渗透特性及抗剪强度特性.试验研究结果表明:随着石灰掺量的增加,膨胀土击实后最优含水率逐渐升高、最大干密度逐渐减小;改良土自由膨胀率随着养护时间的增加逐渐减小并于30 d之后趋于稳定;经历6次干湿循环后试样的胀缩变形存在着不可逆性,但掺灰量大于2%的改良土绝对膨胀率小于4%,试样表面无明显裂隙,抗剪强度提高明显,可认为试样膨胀性得到了良好的控制;对于相同石灰掺量的改良土,二次掺灰的改良效果要优于一次掺灰.     

不同改良剂改良粉土的试验研究

结合泰州市东风路南段快速路改造工程,对泰州地区粉土进行室内改良试验,研究石灰-水泥和石灰-水玻璃作为改良剂对该地区粉土的改良效果。研究发现:石灰-水泥改良土最大干密度略高于素土的最大干密度,最优含水率与素土基本相同,改良土的无侧限抗压强度随着压实度增大而增加,随着龄期的增长改良土的强度明显提高;石灰-水玻璃改良土的最大干密度和最优含水率随着改良剂掺量的变化基本不变,最大干密度小于素土的最大干密度,改良土的强度随着压实度的提高而增大,但增加幅度不明显,石灰-水玻璃改良土中石灰、水玻璃组分掺量对改良土强度影响很大。     

粉砂土改良膨胀土渗透性与孔隙特性研究

通过变水头渗透实验、压汞实验,分别从宏观角度和微观角度研究掺砂比对改良土渗透性的影响规律,并从微观角度解释其内部孔隙特征的变化情况.结果表明:粉砂土的掺入增加了土体的渗透性,微观上表现为孔隙结构的改变,粉砂土与膨胀土中的矿物质发生胶结作用,使改良土中的团粒间孔隙与团粒子内孔隙增加,颗粒内孔隙减少;将渗透系数与孔隙特征参数进行拟合,得出大孔隙百分比与土体渗透系数拟合度最高,中孔隙百分比次之;大孔隙百分比,临界孔径对土体渗透系数影响较大,能够为该膨胀土地区实际工程施工建设提供重要理论参考.     

粉煤灰改良膨胀土不良工程特性试验研究

以南京市秦淮东河的膨胀土为研究对象,采用工业废料粉煤灰作为改良剂,通过自由膨胀率试验、界限含水率试验、干湿循环试验、快剪试验以及渗透试验来研究粉煤灰改量膨胀土不良工程特性的试验效果.试验结果表明,粉煤灰改良膨胀土降低了胀缩性,自由膨胀率随粉煤灰掺量的增加而减小;改良土较素土液限降低,塑限升高,塑性指数呈减小趋势;掺入粉煤灰可以提高膨胀土抗剪强度,而且黏聚力和摩擦角均随粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰的掺入提高了膨胀土水稳性,能够抑制膨胀土干湿循环过程中的裂隙发展和强度衰减,并改善了膨胀土的低渗透性.     

纤维增韧地质聚合物改良膨胀土力学特性试验

针对膨胀土对工程建设的危害,提出一种纤维加筋和化学改良相结合的技术,开展无侧限抗压强度试验,探讨固化剂类型和掺量、碱激发剂的掺入、玄武岩纤维掺量以及养护龄期对改良膨胀土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:双掺矿渣微粉-粉煤灰(GGBS-FA)的改良效果优于单掺,GGBS-FA的最优掺量为20%,并且掺入碱激发剂Na_2SiO_3的改良效果较好,碱激发GGBS-FA改良土的强度比GGBS-FA改良土的提高了107%;随着纤维掺量的增加,改良土的强度呈现先增大后减小的趋势,GGBS-FA改良土的纤维最优掺筋率为0.6%;改良土的强度随着养护龄期的延长逐渐提高。龄期越长,改良土的脆性越大,韧性越差。     

煤渣改良膨胀土膨胀特性的试验研究

以膨胀土的塑性指数、自由膨胀率、标准吸湿含水率为研究对象,探讨工程实践中利用煤渣作为膨胀土改良材料的可行性。对膨胀土掺加不同比例的煤渣展开膨胀特性指标的室内试验,分析了塑性指数、自由膨胀率、标准吸湿含水率这3个判定指标的变化规律。试验结果表明:煤渣可用于膨胀土的改良,随着煤渣掺量的增加,塑性指数与煤渣掺量呈一元三次函数关系变化,自由膨胀率与煤渣掺量呈一元二次函数关系变化,标准吸湿含水率与煤渣掺量呈一元二次函数关系变化。煤渣掺量为15%～20%时,所取样本膨胀土改良后为非膨胀土,且继续增加煤渣掺量,可进一步改良膨胀土,但效果不明显,所以煤渣改良膨胀土的最佳掺量可确定为15%～20%。养护条件下,可较大幅度减少煤渣用量。     

不同粒径风化砂改良膨胀土的特性试验

土的粒径对土的压实性、强度以及胀缩特性有一定的影响。为研究不同粒径的风化砂对膨胀土特性的影响及其影响规律,本文结合宜昌市风化砂改良膨胀土特性试验研究,对粒径(d)为0.5mm、0.5mm≤d1mm及1mm≤d2mm的风化砂改良膨胀土进行了无荷膨胀率、收缩、直剪和击实试验,得到不同粒径、不同掺砂比例改良膨胀土的击实、强度和胀缩指标。试验结果表明,掺入风化砂能够有效抑制膨胀土的胀缩特性,改善压实特性,提高膨胀土的强度;掺砂之后,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率、体缩率及收缩系数均降低,最大干密度、内摩擦角、缩限均增大。同一掺砂比例下,随着粒径的增大,膨胀土的无荷膨胀率、线缩率和体缩率均减小;内摩擦角、黏聚力、最大干密度及缩限均增大。同一粒径下,随着掺砂比例的增大,膨胀土的最佳含水率、无荷膨胀率、线缩率和体缩率均降低;缩限和内摩擦角均增大;黏聚力随着掺砂比例的增大先增大后减小。当粒径为1mm≤d2mm和0.5mm≤d1mm时,掺砂20%时黏聚力达到最大值;当粒径为0.5mm时,掺砂10%时黏聚力达到最大值。最大干密度的变化趋势随着风化砂粒径的改变而改变,当粒径为1mm≤d2mm时,最大干密度随着掺砂比例的增加而增大;当粒径为0.5mm≤d1mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后逐渐减小,掺砂30%时,最大干密度达到最大值;当粒径为0.5mm时,最大干密度随着掺砂比例的增大先增大后减小,掺砂20%时,最大干密度达到最大值。     

纤维煤矸石改良膨胀土强度特性及邓肯-张模型参数

为了改善膨胀土胀缩性能和强度特性,以煤矸石和纤维为改良材料,研究聚丙烯纤维和煤矸石对膨胀土的强度影响及本构关系。将不同质量比的煤矸石掺入膨胀土中进行无荷载膨胀率试验和收缩试验,将不同质量比的聚丙烯纤维掺入煤矸石改良膨胀土中进行三轴固结排水试验,分析其应力-应变关系,获取改良土邓肯-张模型参数,并采用MATLAB软件对模型参数进行分析。结果表明：煤矸石可有效抑制膨胀土的胀缩性,煤矸石掺量为40%时,对膨胀土胀缩性的改良效果最好;在此煤矸石掺量下,随着纤维掺量的增加,改良膨胀土的抗剪强度呈先增大后减少的趋势,纤维掺量为0.3%时,改良膨胀土的强度最高,并且当纤维掺量相同时,周围压力越高,纤维对改良土强度提高越显著;采用MATLAB软件得到纤维掺量和围压对模型参数a、b的拟合函数,代入到邓肯-张模型中,模型能较好地模拟试验获得的应力-应变数据。     

灰渣-石灰复合土物理力学特性试验研究

通过室内试验,探讨利用灰渣以及石灰作为添加剂对膨胀土进行改良,并研究了改良膨胀土的力学特性.试验结果表明:石灰复合土随着掺渣率的增加,石灰复合土的黏性成分的含量降低,粗颗粒含量增加,导致相对密度、液限、塑限指数均呈明显减小趋势,这说明灰渣对石灰复合土的改良有显著效果;当石灰含量不变的情况下,石灰复合土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而逐渐提高.     

花岗岩残积土最大干密度影响因素的研究

压实度是评价改良土路基填筑质量的关键控制指标.为准确计算改良花岗岩残积土路基的压实度,对改良花岗岩残积土进行不同水泥、石灰掺量、初始含水量、延迟击实时间、击实次数的击实实验,系统研究这4个因素对改良花岗岩残积土最大干密度的影响规律.结果表明：改良花岗岩残积土的最大干密度,随石灰掺量增加而减小;随水泥掺量的增加,改良花岗岩残积土的最大干密度先增大后减小,水泥掺量为4%时干密度达到最大值(1.745 g/cm³).初始含水量对改良花岗岩残积土最大干密度影响不明显.延迟改良花岗岩残积土的击实时间,其最大干密度会减小,延迟击实时间达到1 h内的最大干密度变化最显著.增加击实次数会增大改良花岗岩残积土的最大干密度,但每层击实次数达到50击后,最大干密度增长速度变缓.     

干湿循环机制下风化砂改良膨胀土的收缩特性

为研究风化砂改良膨胀土的收缩指标在干湿循环作用下的变化规律,采用收缩仪对经历不同干湿循环次数的掺砂改良膨胀土试样进行收缩试验,探究试样的线缩率、体缩率、收缩系数、缩限及胀缩总率在干湿循环作用下的变化特征及机理,建立不同干湿循环次数下掺砂改良膨胀土的缩限计算公式。试验结果表明:线缩率及体缩率随干湿循环次数的增加而逐渐减小,经过4次干湿循环作用后二者基本趋于稳定,且风化砂掺量由0增至20%时,线缩率及体缩率的降低幅度最大;随着干湿循环次数的增加,收缩指数呈指数函数降低,在4~5次干湿循环后,收缩系数基本趋于稳定,缩限随干湿循环次数的增加呈二次函数形式增加,且随着风化砂掺量的增加,干湿循环作用下缩限的增加幅度逐渐减小;胀缩总率随着干湿循环次数的增加先逐渐降低后趋于稳定,在干湿循环作用下通过掺入风化砂,可以有效降低土体的胀缩总率,并使之达到路基填土的标准。     

泥质板岩改良土物理力学性质试验

在泥质板岩土样中掺入质量百分比为4%,5%,6%和7%的水泥对土样进行化学改良.利用击实试验、无侧限抗压强度试验研究水泥掺入量对改良土的最大干密度和最优含水率的影响、以及不同水泥含量下的养护龄期、泡水作用和干湿循环作用对改良土强度的影响,从强度和水稳性等角度分析和探讨最优水泥含量的选取.研究结果表明,最大干密度和最优含水率分别为2.17~2.19 g/cm~3和10.4~11.5%,水泥含量对改良土的最大干密度和最优含水率的影响不大;随着养护龄期、泡水天数的增加,养护龄期和泡水作用对改良土强度的影响逐渐变小,改良土强度趋于稳定;随着干湿循环次数的增加,改良土强度逐渐降低,且降低程度呈减小趋势;由试验结果确定的最优水泥掺入量为5%.研究成果可为路基工程中关于改良土中合理水泥含量的确定以及改良土质量评价等研究提供参考.     

OPS型固化剂改良砂土工程特性试验研究

为了研究有机高分子固化剂(OPS型固化剂)改良砂土效果,开展了渗透、抗压、快剪和抗拉试验,分析了OPS含量和砂土干密度对改良效果的影响,并结合微观扫描电镜对OPS改良砂土机理进行了深入研究.试验结果表明,随OPS含量和砂土干密度的增大,改良砂土的渗透系数逐渐减小,相对渗透阻力系数逐渐增大,抗压强度、残余强度和黏聚力均增强.内摩擦角随OPS含量增加呈先增加再减小的变化趋势,当OPS掺量为2%～3%时达到峰值.抗拉强度与OPS含量呈线性关系,随干密度增加,抗拉强度先增加再减小,当干密度为1.5 g/cm~3时,抗拉强度达到最大值70.38 kPa.OPS溶液在砂土中形成的高分子膜紧密地缠绕、包裹砂粒,填充砂土空隙,形成稳定的网络状结构,进而增强土颗粒间的相互作用,改善砂土的工程特性.     

水泥改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

为研究水泥改良膨胀土抗剪强度的变化规律,本文以宜昌市小溪塔至鸦鹊岭一级公路改建工程为背景,采用宜昌三峡牌水泥改良膨胀土用作路基填料,并对不同水泥掺量改良膨胀土进行了直接室内剪切试验,深入分析了不同水泥掺量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响及影响规律。研究结果表明:水泥改良膨胀土能明显地提高膨胀土的抗剪强度,掺入水泥之后,内摩擦角和粘聚力均明显提高;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先逐渐增大,且增大趋势先快后慢,最后逐渐趋于平稳;随着水泥掺量的增加,改良膨胀土的粘聚力逐渐增大,增大的趋势先慢后快,然后逐渐减慢,当水泥掺量从3%增加至5%时,粘聚力增加幅度最大。     

粉砂土改良弱膨胀土路基沉降特性研究

为探究不同掺量的粉砂土对弱膨胀土的改良效果,通过室内实验研究其物理力学性质,得出粉砂土的最佳掺量为30％.在此基础上进行数值模拟分析,研究粉砂土改良弱膨胀土的路基沉降特性,取得了以下研究成果:改良土路面最大沉降变形位于路面中心处,其沉降变形大于膨胀土路面最大沉降变形;改良土边坡坡面沉降变形最大处位于边坡中下部,其沉降最...