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先增加后逐渐减小,接触面抗剪强度随着冻融次数的增加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4个阶段：弹性变形阶段、强化阶段、软化阶段及流动阶段。     

基于生石灰和粉煤灰改良硫酸盐渍土强度特性

为得到硫酸盐渍土初始含水率、初始含盐量以及生石灰和粉煤灰掺量对改良后盐渍土强度特性的影响规律。以人工配制硫酸盐渍土为基础,用生石灰和粉煤灰作固化剂,以初始含水率、初始含盐量、生石灰和粉煤灰掺量为试验因素,经正交试验设计进行固化土的无侧限抗压强度试验,获得了7 d无侧限抗压强度值,并选取部分固化土试样进行三轴UU试验。试验结果表明：初始含盐量、生石灰和粉煤灰掺量是影响固化盐渍土无侧限抗压强度的主要因素,且前者影响更为显著;最优固化方案为：初始含水率17%、初始含盐量2%、生石灰和粉煤灰掺量6%＋18%,此时抗压强度为0.541 MPa。     

冻融作用下固化盐渍土的强度劣化及微观机理研究

为探讨固化硫酸盐渍土在冻融循环作用下的强度劣化机理,采用室内正交试验,考虑冻融循环周期、固化剂掺量、含盐量等影响因素,借助三轴试验、XRD衍射试验及电镜扫描试验。对粉煤灰、氯化钙固化硫酸盐渍土在不同冻融循环周期作用下的强度劣化指标及微观结构演化规律进行了研究。结果表明：(1)冻融循环作用对固化硫酸盐渍土强度劣化影响较大,且对黏聚力影响相较内摩擦角更显著。(2)衍射分析表明固化效果越好,固化剂反应物的低矮峰越多,同时电镜扫描分析也表明土体结构越紧密,强度更优。(3)在处理盐渍土地基时,从抑制盐胀及提高土体耐久性效果来看,单掺氯化钙优于单掺粉煤灰,且复掺优于单掺。不同含盐量的最佳配合比：含盐量为2%时,10%粉煤灰+4%氯化钙;含盐量为5%时,10%粉煤灰+6%氯化钙;含盐量为8%时,15%的粉煤灰+6%的氯化钙。固化后土体的强度指标劣化程度较低。本文从微观角度出发对冻融循环下硫酸盐渍土的强度劣化进行研究,旨在为长期冻融的硫酸盐渍土提出理论依据,以减少不必要的经济损失。     

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。     

五种固化滨海盐渍土强度与工程适用性评价

为解决滨海盐渍土的吸湿软化性问题,分别采用水泥、石灰、粉煤灰和高分子材料SH固土剂固化滨海盐渍土.经五种固化土的无侧限抗压强度测试结果证实,其中0.9%SH固土剂+10%石灰固化方法和0.6%SH固土剂+12%石灰+36%粉煤灰固化方法的固化土强度较高且工程适用性较好.采用石灰、粉煤灰一类的常规建筑材料并辅助少量的液体高分子材料对滨海盐渍土进行改性固化,不但提高了固化滨海盐渍土的强度和水稳性,而且施工简便、费用低廉.固化滨海盐渍土满足高速公路填筑路堤的强度指标要求,适宜大规模的道路工程应用.     

水盐含量对寒旱区黄土状盐渍土强度特性和渗透特性的影响

为探究含盐量和含水率对黄土状盐渍土力学特性的影响,本文通过人工配制不同含盐量的黄土状盐渍土进行室内三轴试验,分析了不同含盐量和含水率条件下的黄土状盐渍土抗剪强度参数和渗透系数的变化规律。结果表明：低含水率时,盐渍土的抗剪强度参数随含盐量的增大呈现出先增大后减小的趋势,在无水硫酸钠掺量为3.2%时,抗剪强度指标达到最低;高含水率下,盐渍土的抗剪强度参数随着含盐量的增大而减小;在含盐量一定的条件下,盐渍土的抗剪强度参数均随含水率的增大而减小,且含盐量越高,抗剪强度指标随含水率的变化越明显。另外,含盐量一定时,随着含水率的增大,盐渍土的渗透系数呈现明显增大趋势;在含水率一定的条件下,盐渍土的渗透系数随含盐量的增大而减小,且含水率越高,渗透系数随含盐量的变化越大。     

硫酸盐渍土抗剪强度的含盐量效应和结构效应

为探讨含盐量对盐渍土抗剪强度的影响和结构效应,依托青海柴达木盆地某水资源配置工程,以级配和结构不同的粉质黏土类、砂质粉土类硫酸盐渍土为研究对象,通过室内三轴试验,分析两类盐渍土在不同硫酸盐含量和不同围压下的力学响应特征及变形特性,研究其抗剪强度参数随含盐量增加的变化规律,探讨硫酸盐渍土抗剪强度参数的含盐量效应和结构效应.结果表明,含盐量对盐渍土抗剪强度参数的影响存在阈值含盐量现象,即含盐量的影响具有分段性,两类盐渍土的黏聚力c和内摩擦角φ随含盐量的变化均呈相反的变化规律.以阈值含盐量为界,随着含盐量的增加,粉质黏土类盐渍土的c先减后增、φ先增后减;砂质粉土类盐渍土的c先增后减,φ先减后增.粉质黏土和砂质粉土在内部结构上的差异,导致土颗粒与盐分间的相互作用机理不同,使得抗剪强度参数对含盐量的变化表现出不同的响应规律,具有显著的结构效应.     

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.     

盐渍土物理力学参数对含盐量变化的响应及其微观结构特征

为了研究含盐量变化对盐渍土物理力学参数及微观结构特征的影响，文中以青海东部地区发育的硫酸盐渍土为试验材料，采用去盐试验、扫描电镜和孔隙分形等方法，研究土体物理力学参数对含盐量变化的响应及微观结构的影响，并建立了盐渍土物理力学参数对含盐量变化的响应模型。结果表明：当土样含盐量在0.5%～4.0%时，随着硫酸盐含量的增加，盐渍土呈现最大干密度减小、最优含水率增大的响应特征，盐渍土的黏聚力和内摩擦角等主要力学参数均呈现减小的响应特征。硫酸盐含量的变化主要影响土体微观结构的分形维数(D_f),改变了土中片状孔隙和针状(柱状)孔隙的比例。当硫酸盐含量较高时，土体的孔隙结构复杂，片状孔隙占比高，不易压密；反之，土体孔隙结构简单，容易压密。研究结果可为进一步探讨含盐量变化对盐渍土物理力学参数的影响机制及地基处理提供数据参考。     

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。     

六种固化滨海盐渍土的轴向应力应变特征

为适应不同工程对地基土强度和变形的要求,采用水泥、石灰、粉煤灰和SH固土剂等单独或联合固化盐渍土.通过抗压强度实验得到了6种固化土的轴向应力应变曲线.总体上,石灰+粉煤灰固化土应力应变曲线的塑性屈服阶段较长;水泥+石灰固化土的早期强度较高,弹性变形阶段曲线的斜率较大;掺加SH固土剂使固化土的强度和水稳性得到增强、塑性屈服阶段延长.SH固土剂+石灰+粉煤灰固化土的强度高且弹塑性优良,既能适应公路交通载荷作用;又因填料较轻,还可减少地基的沉降量.     

硫酸盐渍土变形特性试验研究

盐渍土作为一类特殊的工程地质体,其变形特性受环境的影响繁多而复杂。通过郑徐高铁兰考段硫酸盐渍土的室内变水头渗透试验及标准固结试验,研究了不同含盐量的硫酸盐渍土渗透系数与压缩系数在不同含盐量下的变化规律。研究结果表明:在同一含水量条件下,硫酸盐渍土渗透系数随含盐量增加而减小;在干容重为1.75 g/cm3,含盐量为5%条件下,渗透系数KT∈(4.84~8.44)×10-5cm/s;在同一含盐量条件下,不同含水量的硫酸盐渍土渗透系数几乎不变;在干容重为1.75 g/cm3,含水量为21%条件下,试样的压缩系数a1-2∈0.21~0.60 MPa-1,且随含盐量的增加先减小,在含盐量5%处取得最小值后又略微增加。为郑徐铁路路基的设计及施工提供了可靠的技术参数。     

固化夯土材料强度特性与耐久性能试验

随着生态建筑的大力推广,夯土技术被广泛应用.基于改良夯筑方法,针对含有不同黏土矿物的膨润土、高岭土和天然土的夯土试样,开展以水泥和石灰为固化剂的11种不同配比,4种养护龄期(3、7、28、56d)条件下的无侧限抗压强度(un-confined compressive strength,UCS)试验和吸水试验,研究固化夯土材料强度特性以及耐久性能.研究结果表明:随养护龄期的增加,膨润土试样的强度逐渐增强,高岭土试样的强度先增加而后小幅衰减,而对于天然土试样,仅当水泥和石灰等量配比时,其强度先增加而后减小,其余配比条件下,试样强度逐渐增强;对于同一类试样,水泥在试样耐久性和抗风化能力方面相较于石灰表现出更好的固化作用,但石灰含量的变化对试样强度的影响效果各不相同;整体而言,3种试样中高岭土表现出最优的强度和耐久度,其次是天然土,膨润土试样的强度和耐久度最差.进一步对实验结果进行了拟合并得到固化夯土试样无侧限抗压强度增长函数模型,该函数能良好地描述其夯土材料强度增长规律.     

固化淤泥长期强度和变形特性试验研究

采用INSTRON 5500R 4206-006型微机控制电子万能试验机,对基于水泥、石灰和低钙粉煤灰的固化淤泥进行无侧限抗压强度试验和间接抗拉强度试验,得到标准养护360 d淤泥固化土的应力-应变关系、破坏强度和破坏应变.研究结果表明:固化剂掺入导致固化土破坏应变明显减小,无侧限抗压强度和抗拉强度明显增大,且破坏模式由塑性破坏逐渐向脆性破坏方向发展;从长期强度和经济成本角度,石灰-低钙粉煤灰固化剂完全可取代同配比水泥-低钙粉煤灰固化剂;淤泥固化土的无侧限抗压强度与抗拉强度之比为10左右;掺加适当配比粉煤灰的设计固化材料可考虑用作低强度交通负载公路路基材料.     

硫酸钠盐渍土渗透特性研究

盐渍土内部水分渗流过程是影响区域生态环境演变、水资源利用以及工程施工、使用安全的重要因素.为预测饱和硫酸钠盐渍土渗透系数曲线,通过修正土水势模型推导了饱和盐渍土渗透系数计算模型,并通过渗透试验验证该计算模型的可靠性;此外,通过室内渗透试验研究了微纳米材料对盐渍土渗透性的影响.结果表明:渗透系数计算模型可较好反映饱和硫酸钠盐渍土渗透系数的变化规律,渗透系数随着含盐量的增加而减小,当含盐量大于2%后变化很小.硫酸钠盐渍土的渗透系数随着纳米二氧化硅的掺量增加而减小,随着纳米碳酸钙的掺量增加先减小后增大,随着相变材料的掺量增加先增大后减小并趋于稳定.     

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。     

电石渣/偏高岭土固化铜污染土的浸泡试验研究

针对电石渣/偏高岭土地聚合物固化铜污染土开展去离子水和盐酸条件下的浸泡试验,研究固化污染土无侧限抗压强度变化规律,分析浸泡条件对固化污染土稳定性的影响。研究结果表明:在未浸泡条件下,固化污染土无侧限抗压强度随着电石渣掺量的增加而增大;当电石渣掺量较低时,固化污染土的应力随应变增加而缓慢增大,无明显峰值;当电石渣质量分数超过9%时,应力随应变增加而较快增大,强度峰值明显;在去离子水和盐酸浸泡条件下,固化污染土的无侧限抗压强度变化趋势基本一致,随着电石渣掺量增加而增大,且明显低于未浸泡固化污染土的无侧限抗压强度;当电石渣质量分数为10%,偏高岭土质量分数为5%时,电石渣/偏高岭土地聚合物对铜污染土具有较强的抗酸稳定性,修复效果良好。     

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.     

石灰、粉煤灰改良膨胀土性质机理

在分析石灰、粉煤灰混合料改良膨胀土化学机理的基础上，通过膨胀土及其改良土的性质与强度特性试验，得到了石灰、粉煤灰混合料在改良膨胀土中的最佳添加量；发现改良膨胀土的液限、塑限比膨胀土的大，膨胀土的应力-应变曲线呈应变硬化型，改良膨胀土的呈软化型，改良膨胀土的粘聚力比膨胀土的大，而内摩擦角反而小；还发现膨胀土的自由膨胀率随石灰量的增加而减小，无侧限抗压强度随石灰量的增加而增大。     

粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土力学性能影响

为了研究粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土力学性能影响,进行不同粉煤灰掺量和沙漠砂替代率的沙漠砂混凝土28 d抗压强度和28 d劈裂拉伸强度试验研究,分析粉煤灰掺量和沙漠砂替代率对沙漠砂混凝土28 d的抗压强度和劈裂拉伸强度的影响规律。实验结果表明:随着沙漠砂替代率增加,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均呈现先增大后减小趋势,沙漠砂替代率为20%时,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度均达到最大值;随着粉煤灰掺量增加,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度先增大后减小,粉煤灰掺量为10%时,沙漠砂混凝土抗压强度和劈裂拉伸强度达到最大值。试验结果可为沙漠砂在工程中的应用提供指导和借鉴。