干湿循环条件下水泥改良泥质板岩粗粒土的静力特性试验研究

为研究水泥改良泥质板岩粗粒土静力性质的干湿循环效应,首先,使标准养护龄期达到28 d以上的试样经受干湿循环作用,然后,该试样开展大型三轴压缩试验。通过试验得到改良土样的轴向最大应力差、内摩擦角、黏聚力和弹性模量等力学参数随干湿循环次数变化的规律,并分析围压和养护龄期对这些变化规律的影响。研究结果表明:随着干湿循环作用次数增加,轴向最大应力差、内摩擦角、黏聚力和弹性模量等力学参数均有所衰减,但衰减到一定程度后逐渐趋于稳定,其中,内摩擦角的衰减幅度最小;轴向最大应力差和弹性模量的衰减幅度均随围压的增大而减小;随着养护龄期增大,轴向最大应力差和黏聚力的衰减幅度均减小,但养护龄期对弹性模量和内摩擦角的衰减幅度影响不大。     

水泥改良泥质板岩土动力特性试验

针对未改良和水泥改良的泥质板岩砂土,利用振动三轴仪开展不同加载频率和围压作用下的循环振动加载试验,研究土的动弹性模量、阻尼比、动力强度和动力累积变形等参数的变化规律,对比改良土和未改良土的试验结果,分析和评价改良效果。研究结果表明:改良土的动应力与动应变关系骨干曲线为双曲线;改良土阻尼比随动应变幅值增大而增大,近似为双曲线函数关系;改良土初始动弹性模量随围压增大而增大,最大阻尼比随围压增大而减小;改良土初始动弹性模量随加载频率增大而增大,但加载频率对最大阻尼比的影响不大;改良土动应力强度和破坏振次的对数呈线性递减关系;水泥改良后,泥质板岩土的动力强度和初始动弹性模量显著提高,而最大阻尼比变化不大。改良土动力变形稳定性比未改良土的强。     

干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基动力响应影响的模型试验

在室内设计和建立模拟路基干湿循环、开展路基动力加载与动力响应测试的水泥改良泥质板岩土路基动力试验系统,该试验系统主要包括足尺比例的路基模型、反力架、电液伺服协调加载系统、路基动力响应测量系统和用于控制路基干湿循环的水池等,利用该试验系统开展干湿循环条件下的路基动力响应测试。首先对路基进行干湿循环处理,然后采用正弦波形式的循环动力对已经经历干湿循环(干湿循环总次数为15)的路基模型进行加载,同时对路基横断面上各测点的竖向动应力、竖向动应变和竖向累积变形等动力响应物理量进行数据采集,根据试验结果分析干湿循环次数和测得的动力响应物理量之间的关系。研究结果表明:干湿循环作用对水泥改良泥质板岩土路基的动力响应有一定影响;在加载动力一定的条件下,随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力逐渐减小且减小到一定程度后趋于稳定,而竖向最大动应变和竖向累积变形均逐渐增加且增加到一定程度后也趋于稳定;随着干湿循环次数增加,测点的竖向最大动应力和竖向最大动应变沿路基深度方向的衰减均逐渐增大且增大到一定程度后趋于稳定。     

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.     

水泥改良黏性土的循环动力特性

利用小型振动三轴压缩仪对水泥改良黏性土开展循环振动压缩试验,包括动弹模与阻尼比试验和动强度试验.通过试验研究加载频率和围压对水泥改良黏性土的动弹模、阻尼比和动强度的影响,从而得到加载频率和围压对水泥改良黏性土循环动力特性的影响规律.试验结果表明,随着加载频率的增大,水泥改良黏性土的最大动弹模、最大阻尼比和动强度均增大;随着围压的增大,水泥改良黏性土的最大动弹模和动强度均增大,而最大阻尼比减小.     

水泥改良泥质板岩粗粒土的静力特性

针对泥质板岩粗粒土,通过大型静三轴压缩试验研究未改良土样和水泥改良土样的轴向应力-轴向应变关系、体积应变-轴向应变关系、抗压强度、内摩擦角、黏聚力和弹性模量等,根据试验结果对水泥改良土和未改良土的力学性质进行比较。研究结果表明:水泥改良土和未改良土均具有应变软化性和剪胀性,改良土的应变软化性和剪胀性均比未改良土的显著;水泥改良土的最大体积压缩应变、与最大体积压缩应变对应的轴向应变均比未改良土的小,而残余体积膨胀变形比未改良土的大;水泥改良土破坏时变形比未改良土的小;与未改良土相比,水泥改良土的抗压强度、黏聚力和弹性模量均显著提高,线弹性变形范围也显著扩大,但内摩擦角的变化不大;水泥改良效果良好,水泥改良提高了泥质板岩粗粒土的力学性能。     

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。     

干湿循环效应对纤维膨胀土抗剪强度室内试验研究

为探究干湿循环效应对纤维膨胀土抗剪强度的影响,本文进行了大量的干湿循环和直剪试验,纤维含量按0%,0.1%,0.2%,0.3%,0.4%来设计,干湿循环次数为0～6次。试验结果表明：1)随着干湿循环次数的逐渐增加,内摩擦角先是小幅度提高,然后逐渐减小并趋于稳定;随着干湿循环次数的逐渐增加,黏聚力则是逐渐减小并趋于稳定,其衰减规律基本符合二次函数。2)随着干湿循环次数的增加,抗剪强度逐渐减小,在干湿循环1～3次的时候衰减幅度较大,之后逐渐减小并趋于稳定。3)适当的增加上覆荷载能够有效的抑制纤维膨胀土在干湿循环过程中强度的衰减。综合比较干湿循环效应对纤维膨胀土内摩擦角和黏聚力的影响,当纤维含量在0.3%时,对纤维膨胀土在干湿循环过程中抑制抗剪强度的衰减作用明显。     

干湿循环下红粘土动力特性试验研究

对贵阳红粘土进行了一系列动三轴试验,分析了干湿循环下红粘土动力特性试验参数变化规律、土体动强度衰减机理和动本构关系模型。结果表明,红粘土在干湿循环和周期振动荷载作用下的动应力—动应变关系具有明显的非线性关系,表现为强硬化型。同一动应变下,先湿后干比先干后湿的动弹性模量、动剪切模量要大,动阻尼比要小。常温(25℃)下干湿循环的动弹性模量、动剪切模量比高温(105℃)下干湿循环要大,动阻尼比要小。动弹性模量、动剪切模量随循环次数增加而降低,动阻尼比随循环次数的增加逐渐增大,且第1、2次循环降低幅度比较大;第3、4、5次降低幅度比较小。试验红粘土土体的最大动阻尼比在10%～20%之间。干湿循环下红粘土动应力与动应变关系可以用双曲线来拟合。     

水泥-纤维改良昆明地区红黏土动力特性试验

为了研究水泥-玄武岩纤维对于昆明地区红黏土的动力特性的改良效果,在已有的室内试验基础上,分别对未改良红黏土和12%掺量的水泥、0.5%玄武岩纤维的改良红黏土,在一定围压和加载频率条件下进行室内动三轴试验,着重分析了围压、频率和干湿循环对动力学变形性质与动力学强度性质的影响。试验结果表明：改良前后的红黏土动力特性有所不同,改良前动应力幅值与动应变幅值符合双曲线模型,而改良后的红黏土动变形整体呈现出线弹性,符合线性回归模型与Logistic回归模型。改良后红黏土的最大动弹性模量明显增加、阻尼比会明显下降、动力破坏形式发生改变、动强度明显增大,并分析了围压、频率和干湿循环次数对改良前后红黏土的动力特性的影响,拟合并得出相关参数。     

干湿循环条件下秸秆灰渣改良膨胀土试验研究

膨胀土是遇水较为敏感的特殊土,所以研究膨胀土在干湿循环条件下的抗剪强度特征非常重要,尤其是对改良膨胀土的研究更有实际的工程意义。通过室内直接剪切试验,研究了膨胀土及秸秆灰渣改良土的抗剪强度特征。试验证明,膨胀土的抗剪强度随着灰渣含量的增加而增加,在灰渣含量为17%时强度及黏聚力达到最大值;而改良土的内摩擦角随着灰渣含量的增加而增加,同时改良土强度随着竖向力及养护龄期的增加而线性提高;干湿循环试验证明,膨胀土随着秸秆灰渣含量的增加抗剪强度衰减程度逐渐减小,试样的抗剪强度在第1次干湿循环时衰减较大;4次干湿循环后膨胀土黏聚力从37.0kpa,衰减到4.0 k Pa,内摩擦角衰减范围是28.3~11.64,17%秸秆灰渣改良土黏聚力衰减范围是74.16~57.43,内摩擦角衰减范围是46.05~42.25;直接剪切试验表明17%秸秆灰渣改良土为最佳配比。     

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。     

干湿循环条件下水泥改良红砂岩土的力学特性试验研究

为研究水泥改良红砂岩土受到干湿循环作用各项力学性质的变化规律,将未改良与掺入不同水泥剂量的红砂岩土试件进行干湿循环,并开展室内三轴试验,研究干湿循环后土体应力-应变曲线、破坏面形式、峰值强度、弹性模量的变化规律。研究结果表明:水泥作为改良剂不改变红砂岩土的应力-应变曲线,但在曲线的各个阶段,水泥对红砂岩土的受力特征均有一定改善;水泥使红砂岩土的破坏形式由塑性破坏向脆性破坏转变;掺入不同剂量的水泥,红砂岩土的峰值强度和弹性模量均有明显提高。随着干湿循环次数的增加,经水泥改良的试件弹性模量和峰值强度呈先降低后提高的趋势;采用指数函数关系式对弹性模量和峰值强度进行多元非线性拟合,建立弹性模量和峰值强度关于干湿循环次数、围压与水泥剂量的关系式,拟合效果理想。     

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。     

干湿循环与持续浸泡下老黏土强度与变形特性变化

为探究重塑老黏土强度与变形受干湿循环与浸泡作用影响规律,系统开展大量三轴压缩试验,结合数理统计方法建立重塑老黏土强度与变形受干湿循环、浸泡作用劣化模型.研究结果表明:随干湿循环次数增加黏聚力呈指数衰减,前期衰减幅度较大,衰减趋势不断减缓逐渐趋于稳定;干湿循环过程中裂隙由试样四周向中间发展,裂隙增长、增大、增多,裂隙发育是强度衰减的根本原因之一;试样呈应变硬化现象,抗剪强度随干湿循环增加显著降低.同时,黏聚力随浸泡时间增加亦呈指数衰减,前期衰减最明显,浸泡1,2d衰减幅度最大.受端部效应影响,试样近端部变形微弱;横向变形随干湿循环次数、浸泡时间的增加呈增大趋势,集中于距离顶端40~50mm处.干湿循环对土体强度、变形的劣化作用明显强于浸泡作用.     

干湿循环下粉砂土改良膨胀土强度特性分析

干湿循环作用对膨胀土地基有较显著的影响,以黄泛区粉砂土改良膨胀土为研究对象,为研究改良膨胀土的强度受干湿循环作用的影响,设计并进行了不同含水率和干湿循环次数对改良膨胀土作用的直剪试验。试验发现：反复的干湿循环作用后,土体由于干缩产生裂隙,试件结构被破坏,整体稳定性下降,强度降低。改良膨胀土的抗剪强度和干湿循环次数呈负相关;前三次干湿循环作用时,土体粘聚力下降较迅速,随后几次干湿循环粘聚力下降幅度较小;随干湿循环次数的改变,内摩擦角基本没有较大幅度的变化。     

吸力控制下非饱和粉土的动力变形特性

利用美国GCTS公司生产的吸力可控USTX-2000全自动非饱和土/饱和土动三轴仪, 在控制吸力条件下对非饱和粉土的动力变形特性进行试验研究. 开展循环荷载下的动力变形试验, 得到了非饱和粉土试样的动应力应变骨架曲线、动弹性模量和阻尼比. 试验结果表明: 在动荷载作用下, 吸力控制下的非饱和粉土动应力应变关系骨架曲线呈双曲线形, 且吸力越大, 骨架曲线越高; 非饱和粉土的动弹性模量随吸力的增大而增大, 但没有净围压增大效果显著; 非饱和粉土的阻尼比随吸力的增大而减小, 但减小幅度没有净围压增大那样显著; 非饱和粉土的动应力应变关系骨架曲线、动弹性模量以及阻尼比随吸力的变化规律可用非饱和土的平均骨架应力值的变化解释.     

动力作用对复合固化淤泥土力学性能的影响

利用GDS(global digital system)动三轴仪对固化淤泥土开展动三轴UU试验,研究其轴向累积应变、动强度、动应力-动应变滞回曲线和动弹性模量等参数的变化规律。研究表明:固化土轴向应变随振动次数呈阶梯状分布,轴向应力较小时,固化土轴向应变先随振动次数增加而增大,随后趋于稳定,且固化掺量越高,轴向累积应变越小。固化土的动应力-动应变曲线呈应变硬化型,试样发生剪胀破坏,固化剂掺量越大,曲线越陡。复合固化剂掺量和围压越大,滞回圈的面积越小,其位置越靠近竖轴;滞回圈的面积先随振动次数的增加逐渐增大,当振动次数超过1 000次后,其面积逐渐维持稳定。经复合固化改良后,淤泥土的初始动弹性模量有显著提高,且围压越高,动弹性模量越大,但在动力作用下变化显著,当应变超过1.0%后,固化土的动弹性模量与素土变化一致。     

水泥-碱渣改良膨胀土干湿循环耐久性及其劣化机制试验研究

通过系统的室内试验对水泥-碱渣改良膨胀土的工程性质及其干湿循环耐久性进行评价,并通过微观测试技术分析了改良机理以及干湿循环劣化机制。结果表明,经水泥-碱渣改良后,膨胀土的液限、塑性指数和自由膨胀率明显减小,无侧限抗压强度显著增大;降低水泥-碱渣质量比引起的工程性质劣化可归因于复合型化合物CaO·SiO₂·CaCO₃·nH₂O的胶凝性能比典型水化胶凝产物弱。干湿循环初期,试样宏观形貌及无侧限抗压强度无明显变化;随着干湿循环次数的增加,试样强度明显减小,其宏观破坏特征表现为剥落。干湿循环作用下,改良土的微观劣化作用机制在于水化胶凝产物对土颗粒或团聚体的胶结作用遭到破坏,以及微裂缝的发育及扩张。     

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。