基于相对结构度的水泥固化压实土力学与变形特性研究

由于胶结作用和孔隙结构的影响,结构性土的力学与变形特性显著区别于重塑土.为了解结构性土的特性,采用人工制备水泥固化压实土,并通过固结试验和固结排水剪切试验对其相对结构度及其衰变规律展开研究.详细分析了胶结作用和初始孔隙比对水泥固化压实土压缩特性与剪切特性的影响,并根据压缩试验结果建立了适用于水泥固化压实土的相对结构度发展式,最后采用所提出的相对结构度发展式对水泥固化压实土的剪切特性进行分析.研究结果表明,相对结构度的衰变速率随着水泥掺量的增大而减小,但初始孔隙比并不影响水泥固化压实土变形过程中相对结构度随塑性体应变的衰变速率;水泥固化压实土的峰值应力与相对结构度有关,并随着相对结构度的降低而减小.     

市政污泥固化土填埋处置中的压缩特性研究

针对污泥固化土填埋处置中的压缩问题,开展了不同水泥添加量和不同初始孔隙比的污泥固化土的压缩试验,分析了污泥固化土的压缩特性.结果表明:水泥添加量为40%的污泥固化土,压缩指数也达到了0.58,属于典型的高压缩性土.水泥添加量在10%~30%的情况下,压缩指数减小的幅度较大,在水泥添加量大于30%时,压缩指数减小的幅度较小.随着初始孔隙比的增加,污泥固化土的压缩指数增大.污泥固化土中的有机物对其压缩性有重要影响,随着压缩的进行,污泥固化土的结构被破坏,并不断的进行调整、重组、压密、趋于封闭密实、胶结更紧密的方向发展;有机物引起的结合水膜逐渐变薄,有机物起到的连接作用逐渐加强;结合水膜由厚变薄,颗粒的蠕动阻力逐渐增加;这3个方面不断变化的协同耦合调整,以适应外力的变化,逐渐地抑制了污泥固化土的变形.     

考虑荷载与浸水条件的预崩解炭质泥岩变形试验

为研究荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性,研发一套可综合考虑压实度、含水率、竖向荷载、浸水时间及循环次数等因素的湿化变形试验装置,并设计相应试验方案,开展荷载与浸水条件下预崩解炭质泥岩变形特性试验。研究结果表明:在加载初期和首次浸水时,预崩解炭质泥岩产生较大竖向变形,分别为压缩变形和湿化变形,湿化变形量比压缩变形量大25.7%;各因素对预崩解炭质泥岩竖向变形影响的主次顺序(从主至次)依次为竖向荷载→循环次数→浸水时间→压实度→含水率,且竖向变形与荷载呈正相关关系,对试样进行浸水循环会大大增加湿化变形;得到预崩解炭质泥岩最大竖向变形与各因素的函数关系式,可为建立炭质泥岩湿化变形计算理论及工程实践提供参考依据。     

浸水条件下高分子材料固化砂土的变形与强度特性研究

首先采用聚氨酯型有机高分子材料固化剂对砂土进行改良,然后通过浸水试验研究了不同固化剂含量的高分子材料固化砂土浸水不同时间后的变形和强度特性.结果显示：在浸水时间相同的情况下,高分子材料固化砂土试样的体积膨胀率随着固化剂含量的增加而增加;随着浸水时间的增加,不同固化剂含量的高分子材料固化砂土试样的体积膨胀率均随之增加,无侧限抗压强度则均随之减小;对于2%、3%和4%固化剂的高分子材料固化砂土试样而言,在相同的浸水时间下,其无侧限抗压强度均随着固化剂含量的增加而增加.将聚氨酯型有机高分子材料固化剂与水混合后形成的乳白色高分子材料固化剂溶液加入砂土中后,其会在砂土颗粒之间形成三维网状固化膜,固化膜可将砂土颗粒锚固连接在一起,使砂土颗粒之间的黏聚力增加,从而可使高分子材料固化砂土试样具有良好的变形和强度特性.     

渗沥液污染下水泥固化高岭土透水及变形特性

针对填埋场衬垫在高荷载作用下开裂破坏的现状,采用水泥固化高岭土,评价其抗渗、抗开裂及固结压缩特性,探究其作为填埋场衬垫材料的可行性.采用纯高岭土与水泥掺量5%、10%、15%的固化高岭土进行试验,室内模拟填埋场衬垫受渗沥液污染的工况,通过渗透试验测定水力传导系数,分析其抵抗污染物渗透能力;通过固结试验测定压缩系数,分析其固结压缩特性;通过干湿循环开裂试验测定开裂因子,分析其抵抗开裂变形特性.结果表明:试样水力传导系数随时间增加而下降,其中纯高岭土下降40.4%,而水泥固化后高岭土仅下降16.0%~27.1%.由于试验高岭土属于中压缩性土,试样孔隙比随荷载压力上升而下降,水泥掺量越多,孔隙比下降越少,200kPa荷载下,0.25~64min的轴向位移变化量占总变化量的65.1%~70.7%;掺入水泥后试样的开裂面积明显减小,最大开裂因子降幅达52.6%,水泥掺量10%与15%的试样开裂因子差别较小.水泥固化后高岭土的强度及抗开裂能力提高,满足作为填埋场衬垫材料的要求.     

干湿循环对橡胶颗粒稳定轻质土的单轴抗压特性研究

通过无侧限抗压强度试验,研究了干湿循环条件下橡胶颗粒稳定轻质土在单轴压力作用下的变形特性及和强度特性,得到了应力-应变曲线与干湿循环次数、橡胶颗粒掺量的关系。无侧限抗压强度试验结果表明：橡胶颗粒稳定轻质土的应力-应变曲线为软化型,可以被概括为压密、弹性变形、应变软化3个特征阶段。橡胶颗粒稳定轻质土的弹性模量、无侧限抗压强度均随着循环次数的增多逐渐降低,在橡胶颗粒含量大于30%后,受干湿循环影响逐渐减小。基于试验数据建立了橡胶颗粒稳定轻质土的强度预测模型,可以对不同掺量橡胶颗粒稳定轻质土在干湿循环作用下的无侧限抗压强度进行准确预测。     

侧限条件下泡沫轻质土压缩特性研究

为更好地分析泡沫轻质土在侧限条件下的压缩特性,探究轻质土压缩性能与施工后沉降之间的关系,利用GDG系列高压固结仪对在标准养护条件下28 d和120 d的泡沫轻质土进行了压缩试验,分析了其压缩曲线特性和沉降的关系,比较了其与普通混凝土、土体等材料压缩性的差异,并确定了其侧限压缩模量、临界压应力与龄期的关系,以及压缩模量随龄期变化的规律。研究结果表明:泡沫轻质土压缩曲线呈典型的反"S"型,可分为三个阶段;泡沫轻质土养护龄期越长,压缩临界荷载就越大,抵抗变形能力也越强,且龄期主要影响压缩曲线第一阶段;泡沫轻质土侧限压缩模量随荷载的增加而先增加后减小,当荷载超过1 200 kPa时,出现塑性变形,发生破坏。     

基于分形理论的疏浚淤泥固化土孔隙结构定量化研究

在分析疏浚淤泥固化土试样累计进汞曲线及SEM照片的基础上,基于分形理论,求得疏浚淤泥固化土孔隙结构的分形维数,确定了分形维数与微观结构参数、宏观力学性质以及固化材料比例之间的关系.研究结果表明:疏浚淤泥固化土微观孔隙结构具有明显的分形特征,其分形维数在2.8~3.2.并且,疏浚淤泥固化土的分形维数与平均孔径、孔表面积、承载比、黏聚力、内摩擦角以及矿粉掺量之间均具有很好的相关性:分形维数越大,疏浚淤泥固化土的平均孔径越小,比表面积越大,压缩指数越小,承载比、黏聚力和内摩擦角越大;分形维数随着配比中矿粉掺量的增加逐渐增大.采用分形维数可很好地定量描述疏浚淤泥固化土孔隙结构特征及力学特性,也可为疏浚淤泥固化土宏微观特性分析及模型的建立提供数据支持.     

台州淤泥质土固化特性研究

为了研究以二灰为主固化剂、TZ-01为添加剂的固化方案在台州淤泥质土中的加固效果以及不同因素对于固化土强度的影响,对台州淤泥质土的固化特性进行试验研究.通过试验对淤泥质土的含水量、有机质含量、主固化剂掺量、添加剂掺入比以及龄期这5个因素进行分析.试验结果表明淤泥质土的含水量会阻碍固化土强度的增长,主固化和龄期的增长能够有效地增强固化土的强度,有机质含量和添加剂掺入比存在一个最佳掺量.通过对固化土无侧限压缩试验得到的应力应变曲线进行分析,提出了固化土在单轴压缩下的4个阶段.通过数据处理与分析,引入水灰比,并综合考虑有机质含量、添加剂掺入比和龄期的影响,建立了固化土强度预测模型.     

路用红砂岩碎石土湿化变形特性试验

针对湿热地区红砂岩碎石土用作路基填料易发生湿化崩解,导致路基刚度软化及其耐久性能降低的问题,采用自行研制的大型干湿循环压缩剪切仪,开展不浸水条件与反复浸水下红砂岩碎石土的一维大型压缩试验,揭示红砂岩填料在干湿循环条件下的湿化压缩变形规律。研究结果表明:湿化变形量随浸水次数增加而增加,压缩模量在前2次干湿循环过程中衰减幅度较大,第3次后逐渐趋于稳定;地基土附加湿化变形量随浸水时间增加而增大,变形模量随含水率增加而减小。试验结果可为红砂岩填筑路基的安全施工及其长期沉降预测提供依据。