改良粉砂土力学性能实验研究

为使作为路基填料的豫东粉砂土达到工程效果,对其进行改良实验.首先取开封地区粉砂土样筛分得到其基本物理性质,然后选定水泥、石灰及粉煤灰作为改良剂,设计正交实验方案,进行击实、直剪、无侧限抗压强度实验、动三轴实验.结果表明:(1)改良土的最佳含水率整体增大,最大干密度降低,并且当含水率大于最佳含水率时,干密度下降速率较缓,说明改良后的粉砂土效果较好;(2)改良土抗剪强度随着时间的推移而得到强化,且无论是7 d还是28 d,改良剂为6%水泥+7%石灰+2%粉煤灰配比的强度均大于其他3个配比;(3)改良后粉土的抗压强度随龄期而逐渐增加,7 d的抗压强度为素土的3.5倍左右,28 d抗压强度为素土的6.8～9.6倍;(4)含水率对改良粉砂土动力特性影响较大,当含水率由13.1%增加到18%时,累积塑性应变增大约91.0%,临界动应力与动强度均呈减小趋势,承载能力明显降低.     

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％.     

石灰改良路基填料的动力特性试验研究

利用GDS动三轴仪对石灰改良路基填料开展动三轴UU试验,以石灰掺量、围压及动应力幅值为变量,分析了石灰改良土的累积轴向应变及应力应变滞回特性的变化规律。试验结果表明:首级加载下,各土样的轴向变形随循环加载次数增加先增大后趋于稳定,素土变形最大,2 000次振动后累积轴向应变接近6%,各石灰改良土在2 000次振动后累积轴向应变低于2%,其中L_C=6%约0.57%;同一石灰掺量下,土体变形随动应力幅值增大而增大,随围压增大而减小;土样的应力应变滞回圈随围压增大越靠近竖轴,面积越大,抵抗变形能力变强,滞回圈随动应力幅值增大距离竖轴越远,抵抗变形能力越弱。     

粉煤灰改良粉砂土动静力学特性研究

为探究不同粉煤灰掺量粉砂土的动力特性和粉煤灰改良粉砂土的改性机理,本文以绥化至大庆高速公路路基填土为研究对象,开展无侧限压缩试验和动三轴试验,分析粉煤灰掺量对粉砂土静力学特征影响情况,以及围压、动荷载加载次数和粉煤灰掺量对改良粉砂土动强度的影响规律。结果表明：围压相同的情况下,土体的无侧限压缩强度和动强度,均随粉煤灰掺量增加先升高后降低;加载次数相同时,围压越大,土体动强度越大;选取加载次数为100次动强度进行拟合分析,得出粉煤灰掺入量与动剪切强度对应关系的经验公式。为改善路基强度,加快粉煤灰综合利用进程,结合试验结果与数据分析,建议在粉砂土路基掺加质量比15%粉煤灰进行路基施工。15%粉煤灰掺入量的改良粉砂土对比素土,存在颗粒紧凑,孔隙更小,结构相对致密,骨架更强等优点,可为东北地区粉砂土改良等工程建设提供参考。     

滞洪区路堤改良路基填土CBR试验研究

滞洪区亚粘土作路基基层、底基层填料土必须进行固化改良,本文采用石灰—粉煤灰、水泥—粉煤灰组合和水泥—石灰组合对其进行改良研究,以承载比CBR值作为指标,针对不同的压实度、固化剂不同配合比掺量开展了系列试验,并进行了分析和讨论.试验结果表明,三种改良填料土的抗压强度,随着压实度增加,分别先呈现不同比例的增长,但增加到一定值后,开始趋于平稳或弱有减少,可控制压实度在93%～96%之间,能兼顾施工质量与经济.水泥—粉煤灰组合改良土和石灰—粉煤灰土在水泥或石灰掺量一定时,其承载比随着粉煤灰掺量的增大呈先增大后减少;水泥—石灰组合和石灰—粉煤灰组合改良土在水泥或粉煤灰掺量一定时,其承载比也随石灰掺量的增大呈先增大后减少.三种改良土粉煤灰、石灰掺量都存在最佳配合掺量,基于试验结果,笔者就三种改良路基土给出了建议的配比.     

石灰改良淤泥质土的试验研究

以拟建杨林船闸淤泥质土开挖料综合利用作为研究对象,以石灰作为改良剂,对不同掺灰量的改良淤泥质土进行砂化试验、击实试验、界限含水率试验、直剪试验和压缩试验。试验研究结果表明:采用掺石灰的改良方法,能够快速降低淤泥质土的含水率,使土体从块状变成散粒状;随着掺灰量的增加,石灰改良土最大干密度减小,最优含水率增加;掺灰量对液塑限的影响较大;随着掺灰量的增加,石灰改良土的内摩擦角和黏聚力C显著增大,压缩性显著降低。     

低灰量水泥土动力特性试验研究

低掺量水泥改良土在路基填料中的应用日益广泛,通过低掺量水泥改良后的粘性土的动三轴试验分析研究,研究了水泥土动强度、变形特性和振动液化性能及其影响因素,通过试验应力-应变分析,得出了Hardin-Drnevich动力本构模型实验参数.实验研究还表明应力水平对动应力应变具有显著影响;水泥改良土低掺量配比设计中,试验研究结果表明在3.0%～5.0%之间存在一个合理低掺量;水泥改善了土体的抗振动液化性能,围压σ3c=200 kPa时,3.0%和5.0%掺量的水泥土动态孔隙水压力发生的临界应变值分别为3.3×10-2和5.4×10-2.图11,表7,参22.     

豫东黄泛区粉砂土的水稳定性研究

为研究水对豫东黄泛区粉砂土性能的影响,进行了击实试验、无侧限抗压强度试验、冻融试验、直接剪切试验、毛细水上升及控制试验.结果表明:粉砂土最大干密度为1.84g/cm3,最佳含水率为11.5%;随着含水率的增加,无侧限抗压强度呈下降趋势;粉砂土的黏聚力随含水率的变化而变化,在含水率达到11.4%之前,黏聚力随含水率增大而增大,之后黏聚力随含水率增大而减少;在含水率达到14.1%之前,内摩擦角变化不大,之后内摩擦角迅速减小;经过16d的观测,在120cm高度内粉砂土处于潮湿或过潮湿状态.总之,粉砂土中毛细水上升高度较大,毛细水引起土的含水率增加,导致路用性能降低.     

粉煤灰掺量对含黏粒粉砂土力学性能影响

为提高粉砂土地基抵抗循环荷载的能力,采用工业废料粉煤灰对粉砂土进行改良实验。选用五种不同配合比的粉煤灰改良饱和粉砂土,对其进行直剪试验、动三轴试验和扫描电子显微镜（SEM ）试验,分析了粉煤灰掺入量对饱和改良粉砂土抗剪强度的影响,并将不同粉煤灰掺入量的饱和改良粉砂土的应力应变曲线用Hardin-DrnevichD-H 双曲线模型进行拟合,讨论粉煤灰掺入量对拟合参数的影响,随后提出了仅考虑粉煤灰掺入量影响的动弹性模量经验公式和阻尼比经验公式,最后通过SEM试验照片对素土和15%粉煤灰掺入量的改良土的微观结构进行对比。结果表明：在一定限度内,增加粉煤灰的掺入量可以有效提高土体抗剪强度、初始弹性模量,降低阻尼比的增长速度。     

水泥硅灰粉砂土抗剪强度实验研究

以宁夏银川市某道路路基填筑的粉砂性土为实验对象,分别对水泥粉砂土和水泥硅灰粉砂土进行了三轴实验研究,分析了硅灰对水泥粉砂性土力学参数的影响规律.结果表明,硅灰替代水泥虽然不能改善水泥粉砂土的摩擦角,但可以改善水泥粉砂土的黏聚力,且随着硅灰替代量的增加,黏聚力呈先增加后减小的趋势.3%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为12.05%;5%水泥粉砂土的硅灰最佳替代量为16.5%.随着水泥掺量的增加,最佳硅灰替代量将增加;不同水泥掺量的粉砂土,硅灰对其抗变形能力影响不同,主要取决于水泥土的刚柔性.     

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。     

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。     

改性黄土垂直方向毛细水上升作用研究

黄土中极易发生毛细水上升的现象,毛细水的上升作用会影响黄土的含水率、强度和土体的结构,造成土体稳定性下降,弱化黄土地基。石灰和水泥作为常用的改性材料被广泛应用于黄土改良。试验研究了黄土以及石灰、水泥不同配比下的改性黄土在毛细水上升作用50 d过程中的含水率变化,推算出毛细水在黄土和改性黄土中上升高度和速率,以及50 d后密度、干密度及无侧限抗压强度等参数的变化规律。评估了3%石灰改性土、5%石灰改性土和3%水泥改性土改善黄土中毛细水上升作用的可行性;并对三者的改性作用进行比较。试验结果表明:三种改性土都可以有效地减缓毛细水上升高度和速度(从黄土的160 cm最低降低到60 cm左右),提高强度(水泥土50 d后土水接触面处试件无侧限抗压强度为0.86 MPa,为同高度处黄土强度值的3倍)和密度。试验最后得出,石灰能够有效降低土体内的含水率,且随着含量的增加,吸水作用越明显,而水泥对于土体内部结构的改性作用更大,提升土体强度和遇水稳定性,阻碍毛细水上升作用显著。     

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.     

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。     

垂直荷重对不同材料改良膨胀土抗剪强度影响研究

通过不同垂直荷重下的直剪试验,探究石灰、水泥、粉煤灰改良膨胀土的内摩擦角、黏聚力以及抗剪强度随垂直荷重级数的改变而变化的规律,验证不同材料改良时的抗剪强度曲线与莫尔-库伦强度理论的相符程度。研究表明,在改良材料及掺量一定时,随着垂直荷重的增加,改良膨胀土内摩擦角逐渐减小,黏聚力逐渐增大。粉煤灰改良时内摩擦角减小幅度最大,黏聚力增长幅度最小;水泥改良时内摩擦角减小幅度最小而黏聚力增长幅度最大;石灰改良时内摩擦角及黏聚力的变化幅度居中。当垂直荷重级数相同时,掺3种材料对膨胀土抗剪强度提高幅度依次为:水泥、石灰、粉煤灰。当垂直荷重级数相同时,掺石灰对膨胀土内摩擦角的提高幅度最大,而对黏聚力的提高来说,掺水泥效果最好;掺石灰改良时,试验所取的垂直荷重对抗剪强度指标的影响程度较大,而粉煤灰改良时,抗剪强度与垂直荷重的关系接近库伦定律,垂直荷重的取值对抗剪强度指标的影响较小。     

高液限土路基填料改良的试验研究

针对高液限土含水率高、水稳定性差等特点,采用生石灰和水泥两种材料进行改良处理,通过一系列的室内试验研究了不同掺量下改良土的物理性质、CBR值、水稳性以及干湿循环强度特性.结果表明,高液限土掺水泥改良后CBR值随掺量线性增长,而生石灰在掺量超过4%后CBR值变化平缓;掺量对高液限改良土的水稳定性有显著的影响,生石灰和水泥的掺量分别低于4%和6%时水稳定性较差.综合考虑CBR值、水稳定性以及干湿循环无侧限抗压强度特征等因素,掺4%生石灰或7%水泥改良后,高液限土可用作高速公路的路基填料.     

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.     

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。     

改良黄土路基对比试验分析

通过试验研究了典型黄土的物理力学性质、黄土改良后的颗粒组成、液塑限变化、击实特性、改良土强度及其主要影响因素。试验结果表明：黄土改良后塑性有所降低,亲水性减弱;改良黄土选择不同的掺料,最大干密度都有所减小,石灰改良土减小更明显;无论石灰还是水泥改良土。在一定时间内其抗压强度随着龄期的增长而增加,而强度增加中粘聚力增长幅度比内摩擦角要更加显著一些;黄土改良后的物理力学性能有明显改善,同时改良土水理性能也得到改善,为类似工程路基填料的使用提供重要参。