固化黄土渗透特性的试验研究

以取自于山西不同地点的两种黄土为研究对象,选用水泥、生石灰、高分子材料SH固化剂及组合进行加固处理,通过变水头渗透试验,测定了素黄土及加固黄土在设计干密度下的渗透系数,并探讨渗透试验条件下各种影响因素对其渗透特性的影响规律.结果表明:两种黄土经重塑压实后的渗透系数均较小,黄土1略大于黄土2,基本能满足渠道等工程的防渗要求;对于防渗要求比较高的黄土工程,用水泥、生石灰和SH均可进一步改善其抗渗性,固化黄土后的渗透系数减小,固化黄土的渗透系数随着固化剂掺量和养护龄期的增长而减少.生石灰与SH相比,生石灰对固化土的渗透性影响更大.     

滨海地区SH胶固化盐渍土改性试验

滨海地区盐渍土作为路堤填料存在很多隐患.本文通过对石灰固化盐渍土和SH胶+石灰固化盐渍土的强度试验、水稳性、抗冻性及剪切试验对比分析,对SH胶+石灰固化盐渍土的配比及改良效果进行了试验分析,提出了SH胶+石灰固化盐渍土作为路堤填料的适宜性.     

水泥硅微粉改良黄土的抗剪强度试验研究

通过对山西太原郊区某工业园区的黄土中掺入水泥、硅微粉作为固化材料进行黄土改良,对不同掺量,不同龄期等变化因素条件下改良后的黄土进行直接剪切强度试验,分析了水泥和硅微粉改善黄土抗剪强度指标的变化特征。研究结果表明:硅微粉加入水泥土中可有效提高水泥土的抗剪强度;两种材料同时添加的效果要优于单独掺加一种材料改良处理黄土的效果;硅微粉掺入比为10%时,改良土的强度提高最为明显;随着养护龄期的增加,水泥、硅微粉双掺改良黄土黏聚力不断增加,内摩擦角则持续递减但幅度较小,改良土的变形能力减小。     

水泥硅微粉固化黄土的无侧限抗压强度试验研究

以固原黄土高原地区某路基黄土为研究对象,采用水泥、硅微粉对黄土进行工程性能改良。利用掺量分别为2%、4%、6%的水泥和掺量分别为5%、10%、15%的硅微粉对黄土进行固化;并分别进行了龄期为7 d、28 d和90 d的无侧限抗压强度试验。试验结果表明:固化黄土的无侧限抗压强度随着水泥、硅微粉的掺量增加呈现先增加后减小的趋势,得出了4%水泥,10%硅微粉为固化黄土的最优配比;分析了水泥、硅微粉的掺量、养护龄期与固化黄土的无侧限抗压强度之间的影响关系,为利用水泥、硅微粉固化黄土提供了理论依据和借鉴。     

改良黄土强度特性的室内冻融循环试验研究

我国黄土面积分布很广的西北、华北地区是典型的季节性冻土地区,这些地区的路基很容易产生冬季冻胀,春季翻浆冒泥等路基病害。工程中,通常采用掺入水泥、石灰和粉煤灰等无机结合料来加固黄土。本文主要对水泥、石灰、粉煤灰改良黄土的强度特性进行室内冻融循环试验研究,试验结果表明各种改良黄土经过几次冻融循环后强度都有所损失,故建议对改良土路基辅助采用以下几种方法来减轻冻融循环所导致强度的降低和损失：1）对于给定的无机结合料掺量,各组成材料混合后应尽可能压密;2）采取保温措施,减少负温总量;3）改良黄土应避免高含水量情形,可在路基中采用软式透水管整治冻害;4）最好对改良黄土掺加某些外加剂。如：在水泥改良黄土中掺入新型高分子材料SH从而提高其抗冻融能力。     

粉煤灰-石灰改良黄土与压实黄土强度特性对比分析

基于TSZ-3型应变控制式三轴剪切仪,在不同固结围压条件下对不同压实度粉煤灰-石灰改良黄土和压实黄土进行了常规三轴加载试验,研究了竖向加载条件下改良黄土和压实黄土的应力-应变演化关系、强度特性及其破坏方式的差异.研究结果表明:改良黄土的应力-应变曲线以软化型为主,屈服即意味着破坏;压实黄土全部为应变硬化型,可用双曲线描述,属于渐进屈服破坏.固结围压和压实度均会对压实和改良黄土的强度产生较大影响,两者之间的耦合关系共同决定黄土的强度.改良黄土的黏聚力值均远大于压实黄土,内摩擦角略微大于压实黄土;改良黄土在剪切前期强度增长较大,压实黄土的强度随着剪切变形的发展逐步发挥.三轴竖向加载条件下,改良黄土呈脆性滑移破坏形式,压实黄土呈剪缩侧胀破坏.     

地聚物影响因素对黄土强度的试验研究

为了探究黄土基地聚物因素对固化黄土强度的影响,文中以黄土作为地聚物加固的主体,对影响地聚物强度的激发剂浓度、激发剂模数、碱浓度三个因素进行研究。通过固化黄土和天然黄土的不固结不排水三轴剪切试验,以及100倍下SEM观测结果,并结合PCAS软件分析固化黄土的黏聚力、内摩擦角和孔隙颗粒微观状态,考察地聚物不同因素对固化黄土宏观和微观层面的影响规律。结果表明:固化黄土强度随激发剂浓度的增加先上升后下降,随激发剂模数的增大而减小,随碱浓度的增大先上升后下降,且养护14 d的固化强度已经达到28 d强度的80%以上。固化黄土的强度在激发剂浓度和碱浓度分别占土体含水量的30%和15%、激发剂模数为1.0时达到峰值,固化黄土的黏聚力达到了163 kPa,内摩擦角达到了28.7°,比较天然黄土的黏聚力和内摩擦角,其黏聚力提升了大约10倍,内摩擦角提升了约7°;其颗粒呈现有序性排列,颗粒化程度减弱,孔隙整体倾向圆滑,孔隙率大幅度减小。据此不同组分配比条件,可有效提高固化黄土强度。     

石灰固化黄土的比表面积和离子交换能力研究

为了研究在相同养护时间下不同掺入比生石灰固化黄土的比表面积(SSA)和离子交换能力(CEC)的变化规律,用亚甲基蓝吸附法测定了养护7d固化黄土的比表面积和阳离子交换能力,根据比表面积和粘土的含量计算固化黄土的活动性和分类值。结果显示随着生石灰掺入量的增加,固化黄土的比表面积、离子交换能力、活动性指数和分类值逐渐降低,在掺入比为5%时SSA和CEC出现了转折点。对其比表面积和阳离子交换能力、活动性指数相互关系进行讨论。结果揭示加固黄土中聚粒的形成以及大孔隙的增加降低了天然黄土的比表面积和阳离子交换能力,优势孔径和孔隙率的变化特点可能是SSA和CEC在掺入比为5%时出现转折点的原因。     

复合改性水玻璃固化黄土冻融特性试验研究

在我国季节温差变化较大的西北地区广泛分布着大量的黄土地层,强烈的冻融作用引起土体结构发生破坏,导致路基和边坡失稳;因此探求在冻融环境下新型岩土加固方式具有重大意义。研究了冻融循环条件下复合改性不同波美度水玻璃固化黄土的无侧限抗压强度、质量损失和微观结构等力学特性的变化。探讨了冻融循环对复合改性水玻璃固化黄土工程特性的影响。试验结果表明:复合改性水玻璃与未改性水玻璃固化黄土样的质量损失、强度损失与冻融循环次数存在一定相对值。冻融循环初期,冻融作用对复合改性水玻璃固化样强度有一定的补强作用;随着冻融循环次数的增多,强度随之减小;多次冻融循环后,试样微结构中部分骨架颗粒或晶体出现断裂,微结构出现损伤或破坏,固化样强度降低,甚至丧失。     

水泥硅微粉固化黄土的冻融试验研究

为了研究水泥硅微粉固化黄土的力学性能,利用宁夏宁东工业园区的黄土,掺入2%的水泥和10%的硅微粉进行固化,分别进行7、28 d龄期的三轴试验和28 d龄期3、9次冻融循环的三轴试验。结果表明:7、28 d龄期的素土与7、28 d龄期固化土相比,水泥和硅微粉的掺入对黄土的黏聚力的影响显著。7 d龄期黏聚力增加了33.99倍,28 d龄期黏聚力增加了57.34倍。素土3次冻融循环黏聚力降低了30.3%,9次冻融循环黏聚力降低了88.8%;固化土9次冻融循环黏聚力降低了8.3%,硅微粉和水泥掺入黄土,使其变形表现为素土呈塑性材料特性向固化土呈脆性材料变化,硅微粉和水泥的掺入有效地提高了黄土的承载力。     

水泥改良黄土在冻融循环作用下的渗透性能研究

为满足高速公路品质工程和绿色公路“零弃方”的建设要求,充分利用挖方路段的湿陷性黄土,本文采用室内试验研究水泥改良黄土在冻融循环作用下渗透性能的变化规律。对延崇高速河北段沿线黄土加入不同掺入量的水泥,进行了冻融循环试验和渗透试验。结果表明：反复冻融循环作用强烈影响着水泥改良黄土的渗透性;水泥对黄土颗粒结构有改造作用,从而提高了黄土的抗渗性和抗冻性;从工程的经济性以及提升黄土抗渗性和抗冻性角度,建议水泥掺入量为5%~8%。     

水泥改良黄土崩解试验研究

黄土具有多孔亚稳结构和水敏性,遇水时易发生崩解。黄土的崩解性是促进黄土高原地区水土流失、崩塌、滑坡等地质灾害发生的主要因素之一。作为一种造价低、应用方便的材料,水泥改良黄土(cement improved loess, CIL)在黄土地基、边坡工程中应用广泛,但其抗崩解性研究较少。为此,该文通过原状及不同掺量下的CIL室内崩解试验和扫描电子显微镜(scanning electron microscope, SEM)试验,分析改良前后黄土的崩解行为,探究水泥对黄土崩解性的改良效果及作用机制。结果表明,掺入水泥可大幅提升黄土的抗崩解能力,低掺量下CIL仍具有完整的崩解过程,但水泥能填充粒间孔隙,阻碍水分运移,同时水泥水化物及其与黄土颗粒的作用能增强粒间胶结,从而延缓了黄土崩解进程。随着水泥掺量的增加,抗崩解效果愈明显,累积崩解百分量几乎为0。土样不发生崩解的最小水泥掺量为3%。研究结果对黄土的抗侵蚀性研究和防灾工程设计具有重要意义。     

水泥改良黄土在冻融循环作用下的渗透性能

为满足高速公路品质工程和绿色公路"零弃方"的建设要求,充分利用挖方路段的湿陷性黄土,采用室内试验研究水泥改良黄土在冻融循环作用下渗透性能的变化规律。对延崇高速河北段沿线黄土加入不同掺入量的水泥,进行了冻融循环试验和渗透试验。结果表明:反复冻融循环作用强烈影响着水泥改良黄土的渗透性;水泥对黄土颗粒结构有改造作用,从而提高了黄土的抗渗性和抗冻性;从工程的经济性以及提升黄土抗渗性和抗冻性角度,建议水泥掺入量为5%～8%。     

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.     

养护时间对石灰固化黄土化学性质的影响

利用多功能水质监测仪对黄土进行石灰固化试验,研究养护时间对石灰固化黄土化学性质的影响。通过测定不同养护时间(14d、28d、60d)的化学性质指标,分析养护时间对石灰固化黄土氢离子浓度指数(p H)、总溶解固体(TDS)、可溶盐浓度(EC)、氧化还原电位(ORP)的影响。为更准确进行研究,试验设置两组不同浓度的土水比。综合分析得到:随养护时间增长,石灰固化黄土的p H值单向降低,但一直呈碱性;总溶解固体(TDS)、可溶盐浓度(EC)、氧化还原电位(ORP)三者随养护时间增长呈非线性变化且具有相关性,均为先升高后降低,在28d时达到峰值,但变化幅度不同;不同土水比对石灰固化黄土的化学性质指标变化趋势无影响。     

高速铁路改良黄土填料性质与工程实效研究

填料性质的优劣是黄土地区高速铁路控制路基工后沉降的关键因素之一,黄土一般属等级较低的C、D组填料。改良黄土无侧限抗压强度、压缩等室内试验结果表明,黄土掺入石灰或水泥后,黄土的工程性质均得到了明显的改善,相同掺量的水泥改良黄土较石灰改良黄土的工程性质更优。通过开展改良黄土路基实体试验,测试结果表明,采用一定掺量的改良黄土填筑路基完全能满足高速铁路对路基工后沉降的控制要求。     

水、干湿及冻融循环作用下水泥改良黄土路基稳定性

为了揭示水泥改良黄土路基稳定性影响因素,研究了不同水泥剂量、压实系数、养生龄期下改良黄土水稳系数、干湿残留强度比及冻融残留强度比的变化规律。结果表明：水泥剂量≥4%,改良黄土水稳系数增长曲线平缓,改善改良黄土路基水稳定性较小;压实系数由0.92提高至1.00,90 d水稳系数提高了21.6%~25.6%,水稳定性显著提高;前14 d水稳系数增长速度明显快于后期水稳系数增长速度,养生龄期由14 d延长至90 d,水稳系数约提高了7.4%。干湿、冻融作用下改良黄土抗压强度分别随水泥剂量增加或压实系数提高呈线性增长;随循环作用次数增加,改良黄土抗压强度逐渐减小,干湿循环次数≥15次后的抗压强度趋于稳定值,干湿15次的残留强度比约为44%;当干湿循环次数≥12次后,水泥剂量≥3%下改良黄土抗压强度逐渐减小至稳定值,冻融12次的残留强度比平均为42%。     

不同围压下黄土的结构性试验

对兰州兰工坪原状黄土、重塑黄土进行了三轴试验,运用损伤力学的观点引入了结构性损失系数mσ,分析了围压对兰州黄土结构性的影响,得出兰州黄土的结构性损失系数mσ与影响土结构性的因素之间的变化规律,为黄土的结构性研究及实际工程提供了参考数据。     

超疏水材料改良黄土的宏微观抗渗机制研究

为有效提高黄土的抗渗性,改善其遇水后的稳定性,并预防由水诱发的黄土地质灾害,本文采用一种有机硅憎水粉末疏水材料对黄土进行改良。开展三轴渗透试验测量不同掺量疏水材料改良黄土的渗透系数,结合土水接触角试验和扫描电镜(SEM)试验,从宏观表面接触特性和微观结构特性的角度综合分析抗渗机制。研究表明：改良黄土的渗透系数会随着渗透时间逐渐减小至稳定,与渗透时间符合幂函数关系。固结围压的升高会导致改良黄土渗透系数降低,主要表现为土体孔隙收缩,渗流通道数减少,有效渗流压力降低。掺入疏水材料的最优质量分数为1%～2%,此时饱和黄土渗透系数下降达到90%以上。疏水材料改良黄土抗渗性的宏观机制表现为土体表面粗糙度增加,疏水基憎水,导致土水接触角增大,表面自由能减小;微观机制在于疏水材料通过表面附着、胶结团聚、填充孔隙等方式改变了黄土的内部结构。     

水玻璃固化黄土过程中电阻率参数的试验研究

为探究电阻率法在黄土硅化加固过程中应用的可行性,对施加上部荷载的重塑黄土注射水玻璃,同步测试不同电流频率下的土体横向及竖向电阻率,结合土体结构对电阻率参数的变化进行了分析。试验结果显示:随着不断升高的电流频率,黄土电阻率先逐渐减小并最终趋于稳定,当电流频率范围为5×104~1×106Hz时,电流频率对黄土电阻率实测值影响较小;随着固化时间的增加,黄土竖向和横向电阻率先减小并最终趋于稳定,且减小趋势均集中在初始阶段(200 min前)。随固化时间的增加,平均结构因子和平均形状因子均呈现先减小后稳定的趋势。各向异性系数随固化时间的增加先快速增大并最终趋于稳定。