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。     

荷载与干湿循环协同下红黏土的强度特性与裂隙演化规律

为获取符合工程实际的设计参数,研发一种荷载与干湿循环协同作用下土的直剪试验装置与方法,采用图像处理系统,提出了考虑表面裂隙和侧面裂隙下土的裂隙率计算方法,分析了荷载与干湿循环协同作用下红黏土抗剪强度指标及裂隙演化规律,建立了抗剪强度指标与裂隙率、压实度的关系。结果表明：红黏土在荷载与干湿循环协同作用下,黏聚力随干湿循环次数增加在前3次降低显著,后趋于稳定;随上覆荷载增加先显著增加,后缓慢增加;内摩擦角随干湿循环次数和上覆荷载变化总体在10°范围内波动;表面和侧面裂隙都随着干湿循环次数的增加而不断发育,其中表面裂隙在10 kPa时裂隙宽度达到最大,且大、中裂隙发育最明显,同时侧面裂隙由环向裂隙向纵向裂隙发展;裂隙率随压实度的增大而降低,随干湿循环次数增加而增加,随上覆荷载增加先增加后降低,在上覆荷载为10 kPa时达到最大,黏聚力、内摩擦角与裂隙率、压实度的关系可以用二元非线性函数关系来拟合。此研究可为获取符合工程实际的红黏土设计参数提供参考。     

旱区陡坡黄土的低压力抗剪强度特性试验研究

黄土强度指标的准确确定是地质体稳定性分析的基础依据。以延安地区某边坡上更新统黄土为研究对象,利用改进的直剪仪,开展不同初始含水率、密度、干湿循环条件下原状与重塑黄土的低压力抗剪强度试验,研究原状与重塑黄土的低压力抗剪强度及抗剪强度指标随初始含水率、密度及干湿循环次数的变化规律,建立黄土的低压力抗剪强度指标与初始含水率、密度及干湿循环次数之间的函数关系。结果表明,黄土的低压力抗剪强度与初始含水率的关系可采用指数函数描述,与土体密度和干湿循环次数的变化关系可采用线性函数描述;原状与重塑黄土的黏聚力、内摩擦角与初始含水率之间呈负相关,且原状黄土抗剪强度指标高于重塑黄土;黄土的抗剪强度指标随土体密度增加而显著提高,随干湿循环次数增加呈明显减小趋势。     

粉煤灰改良膨胀土不良工程特性试验研究

以南京市秦淮东河的膨胀土为研究对象,采用工业废料粉煤灰作为改良剂,通过自由膨胀率试验、界限含水率试验、干湿循环试验、快剪试验以及渗透试验来研究粉煤灰改量膨胀土不良工程特性的试验效果.试验结果表明,粉煤灰改良膨胀土降低了胀缩性,自由膨胀率随粉煤灰掺量的增加而减小;改良土较素土液限降低,塑限升高,塑性指数呈减小趋势;掺入粉煤灰可以提高膨胀土抗剪强度,而且黏聚力和摩擦角均随粉煤灰掺量的增加而增大;粉煤灰的掺入提高了膨胀土水稳性,能够抑制膨胀土干湿循环过程中的裂隙发展和强度衰减,并改善了膨胀土的低渗透性.     

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。     

水泥掺量对红粘土固结体抗剪特性影响的试验研究

为探讨水泥掺量对红黏土固结体抗剪强度特性的影响规律,本文以大掺量水泥对红黏土固结体抗剪强度指标的影响为切入点,室内制备了四种不同水泥掺入比的红黏土固结体试块,开展了不同法向应力条件下的红黏土水泥固结体直接剪切试验。试验发现:随着水泥掺量的不断增大,红黏土固结体的剪应力-剪位移关系曲线上峰值应力跌落现象逐渐显现;红黏土固结体抗剪强度指标随水泥掺量的增大而提高,但是粘聚力与内摩擦角的增大规律并不相同:粘聚力的增大速率随水泥掺量的增大而不断减小,内摩擦角的增大规律随水泥掺量的增大而呈"S"型。     

聚乙烯醇改良高原黏土水稳定性实验研究

为研究聚乙烯醇(polyvinyl alcohol, PVA)对西藏地区黏土的力学性质改良效果,以高分子聚合物PVA为研究对象,改良藏东南地区高原黏土,通过无侧限抗压强度试验,研究PVA的改良效果,在干湿循环及浸水条件下探讨改良土的水稳定性,并利用扫描电镜研究PVA改良黏土的固化机理。结果表明：PVA的加入对黏土的抗压强度及水稳性存在显著影响,PVA掺量越大,黏土干湿循环及浸水后无侧限抗压强度越高,当掺量为0～0.83%时,改良土强度上升最快,而后随着掺量的增加,无侧限抗压强度增长变缓,PVA凝胶脱水后形成弹性立体丝网不再溶于冷水,有效限制土颗粒的位移,使改良土具有良好的抗压强度及水稳性。     

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.     

纳米膨润土改良红黏土力学特性机理分析

为研究纳米膨润土对桂林红黏土的改良效果,通过三轴试验、X射线衍射试验、X射线荧光光谱分析试验和扫描电镜试验,分析不同掺量的纳米膨润土对红黏土力学性质的影响,并探索改良土的作用机理。结果表明,红黏土的抗剪强度、粘聚力、内摩擦角随着纳米膨润土掺量的增加呈先增大后减小的趋势,最优掺量分别为2.23%、2.87%、1.76%,当纳米膨润土掺量相同时,抗剪强度与围压成正比例关系;纳米膨润土使红黏土中高岭石、赤铁矿的半定量增加,石英的半定量减少,并且使化学成分中Al_2O_3、Fe_2O_3分别提高了5.67%、1.93%;加入纳米膨润土后,红黏土的结构从粒团结构变化至絮状结构,颗粒间由点点接触转变为面面接触,颗粒的边缘轮廓变得模糊,孔隙率、分型维数降低,结构致密性增强。     

干湿循环作用下水泥改良泥质板岩粗粒土动力特性

为研究干湿循环作用对水泥改良泥质板岩粗粒土的动力稳定性影响,以标准养护龄期达28d的水泥改良泥质板岩粗粒土为试样,设计干湿循环条件下的改良土大型动三轴压缩试验.通过试验研究改良土动弹性模量、阻尼比和动应力强度等力学特征参数随干湿循环次数变化的规律,分析围压对干湿循环效应的影响,探讨干湿循环作用的影响机理.研究结果表明:1)随着干湿循环作用次数增加,最大动弹性模量和动强度均有所衰减,但衰减到一定程度后逐渐趋于稳定;2)最大阻尼比随着干湿循环作用次数增加而增加,但增加到一定程度后逐渐趋于稳定;3)干湿循环作用下,围压越大,最大动弹性模量和动强度的衰减幅度越小,最大阻尼比的增加幅度也越小.     

锌污染红黏土的力学性质与微观结构试验

通过三轴试验和扫描电镜试验,分析了污染红黏土的力学特性与锌离子掺量的关系,探讨了不同锌离子掺量下污染红黏土的微观结构变化。研究结果表明:重塑红黏土应力-应变关系曲线呈硬化型,围压和抗剪强度呈正比,土颗粒主要以叠片状、块状单元等凝聚形式搭建结构骨架。锌离子掺量越高,红黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角越小,整体孔隙逐渐增多,孔隙率和分型维数越大,结构越不稳定。     

干湿循环下掺根率对膨胀土开裂的影响

为了研究干湿循环条件下根系对膨胀土的开裂和强度的影响规律,将狗牙根根系分别以掺根率(根土质量比)0、0.06%、0.14%和0.22%掺入膨胀土进行制样,通过室内试验及计算机图像处理技术,定量化分析根系改良膨胀土的效果和机制。结果表明：裂隙发育程度随干湿循环次数的增加而增加,其中第3次干湿循环对掺根试样开裂的影响最大。土体中根系的含量越高,土体裂隙网络的发育程度就越低。土体的抗剪强度随干湿循环次数的增加而减小,土体的掺根率越高,多次干湿循环中强度指标的降幅越小;经6次干湿循环作用后,掺根率0.22%的试样的黏聚力及内摩擦角比素土试样分别大51.59 kPa和8.25°。根系与土颗粒缠绕连结,有效抑制了裂隙开展,显著地保持了土体完整性。研究成果可为膨胀土性质的改良以及膨胀土边坡生态防护的推广应用提供参考。     

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。     

消石灰改良膨胀土室内试验研究

膨胀土因其显著的胀缩特性不能直接用作路基填料,基于某铁路项目,将3%、5%、7%的消石灰掺入膨胀土中进行改良,研究了不同掺量的改良膨胀土不同龄期的自由膨胀率、胀缩变形以及抗剪强度参数随干湿循环次数的变化规律.结果表明:3%以上掺量的消石灰即可有效地抑制膨胀土的自由膨胀率;5%以上掺量则可有效抑制干湿循环过程中膨胀土裂隙的发展,大幅减少每次干湿循环的胀缩变形,保证抗剪强度不被削弱.     

以天然椰壳纤维加固的红黏土的力学性质研究

本文采用直剪试验对椰壳纤维加筋红黏土的抗剪强度进行了研究,结果表明:椰壳纤维能提高红黏土的抗剪强度,但其抗剪强度的提高主要体现在粘聚力的增加上;椰壳纤维长度小于5 cm时,随椰壳纤维长度的增加,红黏土的抗剪强度增大,椰壳纤维长度达到5 cm后,红黏土的抗剪强度反而下降;椰壳纤维掺量小于0.5%时,随椰壳纤维掺量的增加,红黏土的抗剪强度增大,而当椰壳纤维长度达到0.5%后,红黏土的抗剪强度反而下降;椰壳纤维掺量对红黏土抗剪强度的影响大于椰壳纤维长度对红黏土抗剪强度的影响.     

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。     

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.     

风化砂改良高液限红粘土强度特性试验研究

针对高液限红粘土易收缩、可压实及水稳定性差等不良性质,该文开展了风化细砂改良高液限红粘土研究。分别研究了不同比例风化细砂改良的高液限红粘土的抗剪强度、加州承载比(CBR)、无侧限抗压强度和回弹模量,得到了不同掺砂比例下高液限红粘土的黏聚力、内摩擦角、CBR值、无侧限抗压强度和回弹模量。研究结果表明,掺砂能够明显提高红粘土的CBR值、回弹模量和内摩擦角,但降低了改良土的抗剪强度、无侧限抗压强度和粘聚力;掺砂对红粘土内摩擦角的影响小于对粘聚力的影响;抗剪强度指标随着掺砂比例的改变呈现不同的变化趋势,掺砂比例从0%增加到10%时,抗剪强度指标的变化幅度较小,当掺砂比例从40%增加到50%时,抗剪强度指标变化幅度最大。掺砂后改良土无侧限抗压强度平均值和代表值均降低,且二者随掺砂比例的变化趋势一致,掺砂比例从0%增加到40%时,抗压强度急剧下降,掺砂比例大于40%时,抗压强度下降平缓。改良土的CBR值和回弹模量随掺砂比例的变化趋势一致,当掺砂比例从0%增加到10%时,改良土的CBR和回弹模量增加幅度较小;当掺砂比例从10%增加到30%,改良土的CBR和回弹模量急剧增加,增加幅度最大;当掺砂比例大于30%时,CBR和回弹模量的增加趋势趋于平缓。研究结果还表明,掺入风化砂可有效降低红粘土的液限、塑性指数及收缩特性,当风化砂掺量超过10%后,红粘土的胀缩总率小于0.7%,达到了路基填料的标准。综合考虑掺砂比例对强度指标的影响,认为掺砂比例为30%时效果最好。     

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。     

玄武岩纤维改良土应变速率效应试验研究

为深入研究不同加载速率对玄武岩纤维改良土力学性质的影响,以掺入0.25%、0.5%和0.75%玄武岩纤维的青藏高原粉质黏土为研究对象,对改良土进行不同围压、不同应变速率下的不固结不排水三轴试验,分析在不同的纤维掺量、不同的应变速率下改良土的应力-应变关系、破坏强度及抗剪强度指标的变化规律.研究结果表明：改良土的应变速率效应与土骨架自身的黏滞性和固结程度等因素有关;改良土在不同围压和加载速率下,其应力-应变关系均呈应变硬化特性;破坏强度和抗剪强度随加载速率的增加并不是呈现单调增大趋势,而是存在明显的临界点;纤维含量越高,应变速率对破坏强度的影响程度越显著.综上分析得出应变速率对改良土各力学参数的影响规律,可为今后工程应用提供技术参考.