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.     

固化剂加固河道岸坡的变形和冲刷稳定性研究

以新孟河地区厚砂土层河道岸坡为研究对象,首先采用PFC软件建立了河道岸坡的数值模型,然后通过数值模拟的方法对比分析了天然条件下（未经固化处理）和添加5%聚氨酯型固化剂条件下（经固化处理）的河道岸坡的位移和应力变化情况,同时通过建立的PFC-CFD耦合渗流破坏模型对比分析了未经固化处理和经固化处理的砂土体的渗流破坏情况.结果表明：(1)添加5%聚氨酯型固化剂可提高河道岸坡的稳定性,增强其抗滑能力和抗冲刷能力;(2)与未经固化处理的河道岸坡相比,经固化处理的河道岸坡土颗粒的位移明显减小,并且河道岸坡土颗粒在X方向和Y方向上的应力均有所提高,这说明固化剂的添加提高了土颗粒间的黏聚力,有助于阻止河道岸坡的失稳破坏;(3)添加固化剂可降低砂土体内水流达到渗流稳定状态时的平均流速,从而可有效阻止砂土颗粒的冲刷流失.     

刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷及抗崩解性能研究

为解决广西阳朔地区河道岸坡处红黏土工程地质稳定性差的问题，拟采用刺槐豆胶对该地区红黏土进行改良.通过一系列冲刷及崩解试验，探究了刺槐豆胶掺量及养护龄期对刺槐豆胶改良黏土抗冲刷及抗崩解特性的影响.试验结果表明：刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷强度和抗崩解性能主要受刺槐豆胶掺量的影响；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷系数呈现先增大后减小的规律，刺槐豆胶掺量为0.3%时，刺槐豆胶改良黏土的抗冲刷性能最强；随着刺槐豆胶掺量的增加，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能逐渐增强，刺槐豆胶掺量为0.5%时，刺槐豆胶改良黏土的抗崩解性能最强.     

广东地区花岗岩风化残积土路堑边坡的冲刷稳定性模糊评价

广东省境内花岗岩分布广泛,风化残积土路堑边坡坡面冲刷严重．文中分析了广东省境内花岗岩风化残积土路堑边坡冲刷稳定性的影响因素,据此选定坡面冲刷稳定性模糊评价的评价因素及其隶属函数,建立合理的模糊评价模型．采用模糊评价方法对广东省英德地区典型花岗岩风化残积土路堑边坡工程实例进行坡面冲刷稳定性评价,以验证所提出的方法的有效性．结果表明：花岗岩路堑边坡未经加固处理时,坡面冲刷稳定性差;通过坡面土质改良和坡面框架植草防护后,抗冲刷稳定性显著提高;路堑边坡冲刷稳定性的模糊评价方法具有较广的适用性．     

岩溶地区坡面红壤抗冲性冲刷试验研究

为了研究岩溶地区不同影响因子对坡面红壤抗侵蚀性的影响,通过室内模型冲刷试验,考虑坡度,冲刷流量及干密度三个影响因素,对坡面表层红壤抗径流机械冲刷能力进行研究,分析不同条件下坡面表层红壤结构的抗冲性能。结果表明:坡度和冲刷流量对岩溶地区坡面红壤冲蚀量存在非线性的叠加增长作用。坡度与岩溶地区坡面红壤冲蚀量近似呈指数关系增长。坡面为疏松结构时,冲刷流量与坡面红壤冲蚀量呈密切的幂函数相关;坡面为紧实结构时,冲刷流量则与坡面红壤冲蚀量近似呈线性关系增长。土壤干密度影响了整个坡面冲蚀过程,尤其是细沟的发生、发展。冲刷过程中疏松土坡面细沟发育明显,而紧实土坡面多为断续的月牙形冲刷坑。冲刷流量(径流量)为坡面表层红壤抗冲性主要影响因子。     

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.     

山区公路坡面冲刷引起的路基水毁机理

通过下边坡冲刷模型试验和现有的研究成果探讨坡面冲刷对路基稳定性的影响,提出路基水毁的一般机理演绎过程,结合具体工程选取合适的边坡防护形式.试验结果表明:土体物理性质对坡面的抗冲刷能力有很大的影响;一般路基边坡坡面侵蚀过程是由坡脚开始逐渐向上扩展的,最终导致整个坡体坍塌.研究结果表明了边坡坡面冲刷对路基边坡稳定性的影响作用机制,将其概括为4个阶段且具有链式特性的机理演绎过程,对提高水毁防灾水平具有现实意义.     

硬岩颗粒含量对昔格达填料压缩指标影响试验研究

为研究掺入砂岩颗粒含量对昔格达地层填料压缩特性影响规律,设计7组试验方案,依据级配等效替代,采用等质量比替换方式向昔格达填料中掺入砂岩颗粒的方式,探究了是否掺砂粒、掺后干密度变化及掺砂粒比例对红层填料压缩特性影响;分析了其应力应变曲线及压缩指标变化规律。试验结果表明,昔格达填料中掺入20%砂岩颗粒将增大填料压缩模量,降低其压缩系数及压缩指数;且其压缩模量随掺砂粒比例增大而逐渐增大,压缩系数与压缩指数随掺砂粒比例增大而逐渐减小。填料掺入20%砂粒后,当干密度不同时,其压缩曲线随应力增大呈扫帚状,且有汇聚趋势。若干密度为2.0 g·cm~(-3),按不同比例掺砂粒的填料压缩曲线,在应力为0.20 MPa附近存在汇集趋势。建议实际工程可通过增大掺砂粒比例,且增加压实重量方式改善昔格达路基填料压缩特性。     

碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性试验研究

为分析碳酸氢钠含量对饱和盐渍砂土的电化学特性影响,通过配置4组不同浓度的碳酸氢钠溶液与标准砂混合形成碳酸氢钠饱和盐渍砂土;运用三电极体系下电化学阻抗谱法研究了不同含量的碳酸氢钠饱和盐渍砂土的电化学特性。研究结果表明:不同含量碳酸氢钠饱和盐渍砂土的Bode图中的阻抗模值随着碳酸氢钠含量的增加和频率的增加都呈现减小的趋势;Nyquist图主要包括高频区的圆弧、中频区的直线段及低频区的圆弧;且等效电路含有两个时间常数。碳酸氢钠饱和盐渍砂土的等效电路由电极与溶液界面的电荷转移电阻、扩散电阻、常相位角元件、砂粒固液界面电阻、砂粒固液界面电容以及溶液电阻六部分组成。碳酸氢钠含量的增加使得孔隙液中的离子浓度增加、扩散层内的离子向砂粒表面的转移能力增强、土水离子交换更频繁,导致溶液电阻和砂粒固液界面电阻随着含量的增大而减小;砂粒固液界面电容、常相位角元件的电容随着碳酸氢钠浓度的增大而增大。     

水泥土拉压强度变化规律

以扬州地区典型的砂土、粉土和黏土为对象,利用自制的试验装置进行水泥土抗拉强度试验,研究不同土质水泥土拉压强度变化规律,分析了影响因素,提出典型水泥土拉压强度的经验换算公式.试验结果表明:随着水泥掺入比的增加,水泥土的抗拉强度显著提高;水泥土抗拉强度随龄期变化规律与抗压强度基本一致,即随龄期增长而增大,早期砂土水泥土强度增长速率最快,其次是粉土和黏土水泥土,且砂土水泥土抗拉强度在不同阶段均显著高于粉土水泥土和黏土水泥土;砂土和粉土水泥土的最小拉压强度比值约为0.12,黏土水泥土最小拉压强度比值达0.16,远大于建筑基坑支护技术规程中的0.06,表明扬州地区水泥土拉压强度换算比值相对于规范限值可适当提高.     

随机分布剑麻纤维对砂土力学特性的影响

随机分布纤维被广泛用于改良土体力学特性.然而,目前大部分研究主要关注纤维对松散砂土力学特能的影响,很少研究关注纤维加筋密实砂土的力学特性.本文基于三轴试验研究了剑麻纤维加固密实海洋砂土,定量分析了纤维含量、纤维长度、相对密实度、围压对其物理与力学特能的影响.研究表明,剑麻纤维加筋试件的抗剪强度明显高于纯砂试件;随着纤维含量以及纤维长度的增加抗剪切强度逐渐增加;砂土相对密实度的增加使得纤维加固砂土的抗剪能力逐渐增强;围压在一定范围内对改善纤维加筋砂土的力学特性具有一定程度的影响,超过临界正应力后加固效果减弱.     

速生杨木胶合板覆面材料钉连接抗剪承载力

通过密实化改性制备了厚度为12mm、密度为0.55～1.13g·cm~(-3)的轻型木结构用杨木胶合板覆面材料;开展了168个覆面材料为定向刨花板(OSB)和不同密度杨木胶合板、墙骨柱为云杉-松-冷杉(SPF)和花旗松的钉连接单调加载试验研究.结果表明:通用的密度为0.65 g·cm~(-3)的OSB和SPF钉连接,当覆面材料厚度由12 mm增至15mm时,钉连接抗剪承载力增幅较小;与12 mm厚OSB-SPF钉连接相比,采用密度不高于0.65 g·cm~(-3)的杨木胶合板,钉连接平行加载抗剪承载力略有降低;当杨木胶合板密度大于0.75 g·cm~(-3)时,钉连接垂直和平行加载抗剪承载力分别提高10.61%～22.35%和36.51%～60.32%,破坏模式主要为墙骨柱劈裂,覆面材料强度未充分发挥;当杨木胶合板密度在0.93～1.13g·cm~(-3)范围时,以花旗松为墙骨柱的钉连接,其垂直和平行加载抗剪承载力分别提高50.28%～59.22%和1.13～2.71倍;采用欧规EN 1995-1-1—2004计算的杨木胶合板钉连接抗剪承载力具有较高精度.     

一种轻质高强碳纤维增强铝基复合材料

碳纤维增强铝基复合材料(Cf/Al)因为其潜在的高比强度、高比模量等优异的力学性能,在航空航天等工业领域有着极广泛的应用前景。本文采用挤压铸造法制备了增强相体积分数为50%的Cf/Al复合材料,并对其微观组织、比强度和比模量进行了研究。实验结果表明:复合材料组织致密,增强体分布均匀;Cf/Al复合材料具有较高的比强度和比模量,分别达到302MPa·cm~3/g和104GPa·cm~3/g,高于传统铝合金、镁合金等结构材料。     

季节性冰冻地区公路边坡侵蚀破坏模式

针对季节性冰冻地区的路基边坡冻融滑坍破坏现象,分析了公路边坡破坏的各种侵蚀模式和影响因素.采用坡面流拖曳力法、坡面流量法等对坡面水力学特征进行研究,测算坡面冲刷临界坡度值,分析临界坡度与冲刷量之间的关系;同时采用有效应力法研究了冻融作用下的边坡安全稳定性.结果表明:季节性冰冻地区粘性土最大冲刷强度对应的临界坡度与目前常用的坡度值很接近或交叉,为减少水土流失,建议放缓土质边坡;边坡土体冻结前含水质量分数和融化后抗剪强度下降幅度是影响冻融滑坍破坏的主要因素,建议在设计中要考虑冲刷和冻融因素,并对特殊土质边坡进行相应的物理力学指标检测和稳定性验算.     

EICP联合纤维加固边坡表层抗侵蚀试验研究

为了提升路基边坡的抗侵蚀能力和整体性,首先分别利用EICP技术以及EICP与不同纤维相结合的技术对浅表层砂土边坡进行加固处理,然后通过短时强降雨边坡模拟冲刷试验对比分析了不同处理方式下浅表层砂土边坡的抗侵蚀能力和整体性.结果表明：与未处理的试样相比,经EICP技术处理的试样的力学强度和抗侵蚀性都得到明显提升,其峰值贯入强度是未处理试样的3倍左右.经EICP联合不同纤维技术处理的试样的力学强度、抗侵蚀性、整体性和抗渗性都比仅用EICP技术处理的试样有了进一步的提升,其中,经EICP联合钢纤维处理的试样的表面强度最好;经EICP联合玻璃纤维和EICP联合钢纤维处理的试样都表现出优异的整体性和抗侵蚀性;经EICP联合聚丙烯纤维和EICP联合玻璃纤维处理的试样的抗渗性都较好.综合考虑这3种纤维的性能认为,用EICP联合钢纤维或EICP联合玻璃纤维技术对浅表层砂土边坡进行加固处理,能更好地提升路基边坡的抗侵蚀能力和整体性.     

半球形复合立体加筋砂土的强度特性及作用机理

选用橡胶作为加筋材料, 通过三轴剪切试验对半球形复合立体加筋砂土进行强度特性研究, 分析了不同半球数量、围压下加筋砂土的强度特性、应力-应变关系和破坏形态, 讨论了围压、半球数量和加筋层数对加筋砂土强度的影响, 得到了半球加筋的作用机理. 试验结果表明: 低围压时加筋砂土的抗剪强度增幅较大; 加筋效果随着筋材层数的增加而增强; 与水平筋相比, 半球形复合体加筋对土体的约束力较大, 加筋土的抗剪强度增幅也较大, 且随着半球数目的增加, 加筋砂土的黏聚力、内摩擦角也显著提高.     

砂土中黏粒含量对渗透性的影响

边坡滑动、地基液化等灾害现场土体中都含有一定含量的黏粒,且黏粒对砂土液化影响显著,因此研究不同黏粒对砂土力学特性的影响具有重要的工程意义。通过常水头渗透与变水头渗透试验,测定了纯砂及掺入不同黏粒后砂土的渗透系数。探讨了干密度、孔隙比与渗透系数之间的关系,分析了不同种类黏粒的砂粒间孔隙比对砂土渗透系数的影响。结果表明:黏粒含量越大,砂样的渗透系数越小;膨润土较高岭土对砂土渗透系数的影响更为显著;含黏粒的砂土砂粒间孔隙比随着黏粒含量的增加而增大。     

一种自修复固化土的抗拉强度试验

固化土在道路工程上运用广泛,其抗压强度高但抗拉强度低,且易产生干缩裂缝导致强度降低.介绍一种具有强度自修复功能的固化剂,并对其开展抗拉(劈裂)强度试验研究.通过室内试验及电镜扫描试验发现,相较于传统的水泥固化土,添加自修复固化剂后,劈裂强度和水稳定性显著提升.养护3d和7d后破坏,水泥土和自修复固化土均具备一定的劈裂强度自修复能力,养护14 d后破坏,自修复效果大部分来源于自修复固化剂,且自修复强度随自修复固化剂掺量的增加而增加.水泥水化反应生成水化硅酸钙胶体(C-S-H),自修复固化剂中的水性聚合物经固化形成均匀的分子网络结构,两者相互搭接,形成了强度更高、孔隙率更小的交互空间结构.     

水-温耦合作用的玄武岩纤维沥青混合料损伤特性研究

北方季节性冰冻区冬季气温低、夏季气温炎热,季节交替时冻融循环显著,再加上夏季降水冲刷作用使得路面受到严重的水和温度耦合作用损伤,致使沥青路面容易出现早期病害,如开裂松散、沉陷、坑槽等,因此提高季冻区沥青路面抗水-温耦合损伤能力具有重要的现实意义.本研究对水-温耦合作用下沥青混合料损伤特性研究,得出掺入玄武岩纤维可以改善沥青混合料劈裂强度、增强沥青路面抗拉强度和耐久性.     

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。