水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究

为了揭示土中掺入水泥对冻胀特性的影响,本文对南京地区典型黏土和砂土掺入不同比例的水泥进行冻胀试验、变水头渗透试验和直接剪切试验.试验结果表明:水泥的掺入改变了土的力学性能,两种土质水泥土渗透系数均随水泥掺量的增加明显减小,内摩擦角和黏聚力均随水泥掺量增大而增大;冻胀率均随渗透系数减小而减小,随水泥土黏聚力和内摩擦角增大而减小;水泥的掺入可堵塞水分迁移的通道,从内部减弱水分迁移的动力,而且掺入水泥后改变了土体级配,增大土体强度,使土颗粒间结合力和抵抗土颗粒骨架变形能力增强,从而使最终冻胀率减小.     

低液限粉土填料掺盐抑制冻胀效果研究

采用室内单轴冻结试验,对比封闭条件下神朔重载铁路低液限粉土填料掺盐前后水分迁移和冻胀特性,并分析不同类型盐分、含盐量下抑制土体冻胀效果。结果表明:(1)低液限粉土的起始冻结温度随含盐量的增加而降低;掺入NaCl后起始冻结温度明显降低,有效抑制了土体的水分冻结;Na2SO4也能降低起始冻结温度,但效果不如NaCl。(2)随着盐含量增加,土体水分迁移量减少;加入NaCl后,冻结深度减小,冻结锋面含水率降低;加入Na2SO4后冻结深度无明显改变。(3)掺盐可有效抑制土体冻胀,且冻胀量随含盐量的增加而减小,NaCl抑制土体冻胀效果强于Na2SO4。建议该地区优先掺入NaCl来抑制路基冻胀,且掺入量控制在1.5%~2%之间。     

聚丙烯纤维加筋水泥砂浆土三轴压缩试验研究

为了研究纤维对水泥砂浆土的加筋效果,开展了聚丙烯纤维水泥砂浆土三轴压缩试验,研究纤维掺量、水泥掺量、掺砂量、养护龄期等因素对纤维水泥砂浆土的应力应变曲线、破坏偏应力、抗剪强度参数的影响.研究结果表明:纤维水泥砂浆土的应力应变曲线为应变硬化型,聚丙烯纤维能有效提升水泥砂浆土的韧性.纤维水泥砂浆土的破坏偏应力随纤维掺量的增大而增大.纤维水泥砂浆土的黏聚力随纤维掺量的增大而增大,未掺纤维的水泥砂浆土的黏聚力为0.06 MPa,4％掺量的纤维水泥砂浆土的黏聚力为0.24 MPa,黏聚力增大了3倍,而纤维掺量对内摩擦角的影响不明显.纤维水泥砂浆土的黏聚力受掺砂量的影响不明显,而内摩擦角随掺砂量先增大后减小,最优掺砂量为0.3.本文成果对纤维水泥砂浆桩的设计和施工具有参考和借鉴意义.     

粉质粘土水泥土无侧限抗压强度试验研究

结合某工程粉质粘土水泥土进行室内配合比的试验成果,研究水泥土无侧限抗压强度与水泥掺入比及龄期的变化关系.研究结果表明:水泥土的无侧限抗压强度随着水泥掺入比和养护龄期的增加而增大;水泥土无侧限抗压强度的增大速率随龄期的增大而逐渐减小,随着水泥掺入比的增加而增大;随着水泥掺入比的增加,水泥土的破坏模式由塑性破坏逐渐变为脆性破坏;通过回归分析,建立水泥土的无侧限抗压强度随掺入比及龄期的数学表达式.该研究成果可供类似工程参考.     

煤渣改良土作为路基填土的强度及冻胀特性

研究目的:为研究煤渣改良土的强度及冻胀特性,开展不同配比及龄期下的三轴CU试验及冻胀试验,获得不同冻融循环条件下煤渣掺量及养护龄期对土体强度及冻胀率的影响,并建立预测冻胀率发展的GM(1,1)模型,分析煤渣改良土的防冻机理。研究结论:(1)随煤渣掺量的增加,改良土的强度出现先增大后减小的变化趋势,改良前后土体的黏聚力变化较大,而内摩擦角的变化不明显;(2)煤渣掺量及养护龄期对土体冻胀率的发展起到抑制作用,可减弱冻胀带来的影响;(3)冻融循环作用加剧了土体的劣化程度,使冻胀率有所提高,其中前5次冻融循环的影响较为明显;(4)根据冻胀率的发展规律所建立的GM(1,1)模型可以较好地预测冻胀率的变化,可为季冻区工程建设提供参考。     

冻融循环对粉质黏土工程特性的影响

冻胀与融沉作用可改变岩土体的结构和构造,进而影响岩土体的物理力学性质。本文选取锦州粉质黏土为研究对象,对其进行有水源补给的多次冻融循环试验,对冻融前后的土样分别进行位移、含水率、密度和抗剪强度测试。试验结果表明:锦州粉质黏土经过多次冻融循环后,土的体积有所增加,随着冻融次数的增加,冻胀量和融沉量先增大后减小;土体中含水率在前面2次冻融循环过程中上升较快,经历3次冻融循环后基本稳定;土体的密度则有所降低,由1.833 g/cm3降低至1.730 g/cm3;土体黏聚力显著降低,内摩擦角先增大后减小,经过7次冻融循环后,内摩擦角与冻融前相当。     

淤泥质土及其改良土体动力特性试验研究

为探究佛山淤泥质土及掺加超细水泥改良土体的动力特性,依托佛山地铁2号线一期工程,对隧址区内的淤泥质土及掺加超细水泥的改良土体进行动三轴试验。研究结果表明:相同围压条件下,随超细水泥掺量增加,土体抗剪强度增大,动剪切模量增大,最大阻尼比减小;对于同一土样,随围压增大,土体抗剪强度增大,动剪切模量不断增大;不同围压条件下的阻尼比随剪应变的变化均可分为两个阶段,当剪应变较小时,阻尼比与围压呈负相关,在剪应变较大时,阻尼比与围压呈正相关;掺加超细水泥对淤泥质土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m~3土体的动黏聚力为4.4～7.5 kPa,动内摩擦角大小为1.9°～5.16°。本文测定出淤泥质土原状土及改良土体在振动作用下的各项参数,为研究隧道长期不均匀沉降特性提供基础数据。     

水泥土抗剪强度参数试验研究

采用三轴不固结不排水试验方法,分别研究水泥掺入比为10.7%,13.7%和16.7%的水泥土在14,28和90 d龄期的抗剪强度。试验结果表明,水泥土应力应变曲线表现为应变软化型,峰值强度对应的应变为1.56%~5.31%。随着养护龄期的增大,峰值强度不断变大,峰值强度对应的应变却不断减小。随着水泥掺入比和龄期的增大,水泥土较原状土而言,黏聚力从11.2 kPa提高到797.2 kPa,提高了9.0~71.0倍,内摩擦角从23.8°提高到38.4°,提高幅度为1.1~1.7倍。本文的研究成果可为实际工程中水泥土搅拌桩的设计和施工提供参考。     

水泥粉煤灰搅拌饱和黄土强度影响因素试验研究

兰州至中川机场铁路工程沿线大多地段属于饱和黄土地基,承载力低,压缩性大,采取水泥土搅拌桩复合地基进行加固。对水泥粉煤灰搅拌饱和黄土强度特性进行试验研究。在不同的水泥和粉煤灰(以下简称"二灰")掺和比、不同的龄期、不同的水泥强度等级下,分析水泥土无侧限抗压强度的变化规律。试验结果表明:水泥土无侧限抗压强度随二灰掺量、龄期的增加而增大,二灰掺量为20%的水泥土无侧限抗压强度是二灰掺量为15%的1.42倍,是二灰掺量12%的1.9倍;当二灰总掺入量不变,粉煤灰掺入量占二灰比例为1/5、1/4、1/3时,水泥土强度略有降低;水泥土无侧限抗压强度随水泥强度等级的提高而显著增大,且随二灰掺量的增加,水泥土强度增加幅度增大。     

干密度和饱和度对花岗岩残积土抗剪强度的影响

强风化花岗岩在我国湖南地区分布广泛。以湘潭市潭市镇某花岗岩滑坡土体为试验区,开展花岗岩残积土基本物理特性和颗粒分析试验,并进行不同干密度、饱和度和垂直压力下的60组直剪试验,分析干密度和饱和度对花岗岩残积土强度的影响,建立抗剪强度经验公式。试验结果表明:花岗岩残积土的黏聚力对饱和度变化敏感,黏聚力随饱和度的变化呈二次抛物线关系,且具有明显的"峰值效应";内摩擦角随饱和度的增加呈线性减小,黏聚力随着干密度的增大而增大,而内摩擦角变化范围较小。     

佛山地铁2号线盾构穿越地层中砂土动力特性及改良方法

可液化砂土地层给盾构隧道的修建和正常运营带来极大危害。选取佛山市轨道交通2号线一期工程地层内的砂土进行了动三轴试验,研究砂土液化地层原状土的动力学特性及土体掺加超细水泥的改良效果。结果表明:在相同围压条件下,随着超细水泥掺量增加砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大,最大阻尼比减小;对于同一土体,随着围压的增大,砂土的抗液化性能增强,动剪切模量比增大;掺加超细水泥对砂土具有较好的改良效果,掺加超细水泥400 kg/m3后改良土体的动黏聚力为7.6～9.4 kPa,动内摩擦角为1.45°～2.82°。     

高速铁路改良粗颗粒填料冻胀特性试验研究

针对寒区高速铁路出现的路基冻胀问题,为改良其渗透性和冻胀特性,从路基的粗颗粒填料入手,加入无机材料进行试验,并以冻胀率不超过0.1%为标准,研究粗颗粒填料级配碎石的改良材料类型、最佳配比等技术参数。结果表明:相对于石灰和粉煤灰,掺入水泥可以大幅度减小级配碎石的渗透系数和冻胀率,从而减少水分向填料内部的渗透以及抑制填料的冻胀;在开放补水的冻胀试验条件下,在分别掺入15%,20%和25%粉土的级配碎石中对应掺入3%,5%和5%的水泥,可将冻胀率控制在0.1%以内,说明在粗颗粒填料中掺入水泥后,适当增加粉土的含量并不会使填料产生过大的冻胀变形,从而解决寒区高速铁路路基的冻胀变形问题。     

不同pH值下水泥土力学与渗透特性试验研究

为了更加全面地研究水泥土处于不同酸碱环境时的力学与渗透特性,针对湖南地区特有的红黏土,综合考虑含水率、水灰比和水泥掺入量等因素的影响,并基于正交设计方法进行一系列试验研究,得到龄期分别为3,7和28 d时水泥土的无侧限抗压强度和渗透系数,掌握了不同酸碱环境及各个试验因素对其影响规律,并利用SPSS软件对它们之间的关系进行拟合。试验结果表明:在不同酸碱环境下,水泥土均可较好地改善红黏土的力学与渗透特性;碱性环境下水泥土的无侧限抗压强度更高、渗透系数更低,酸性环境则呈相反趋势;这3种因素对水泥土无侧限抗压强度和渗透系数影响的主次顺序均是含水率→水泥掺量→水灰比,含水率是最主要的影响因素,随含水率增加试样的强度近似呈线性降低、渗透系数则明显变大;当含水率较低、水灰比较低或水泥掺入量较大时,红黏土的pH值对水泥土渗透特性影响很弱,这些因素发生改变后,水泥土渗透特性的变化规律则各不相同。     

考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土修正PCHeave模型研究

针对我国严寒地区高速铁路路基填料和机场填方等工程具有严格的压实度要求,而考虑孔隙比的冻胀弱敏感性土冻胀影响研究尚未有系统性的理论分析,采用理论与经验分析相结合的方法,基于冻胀弱敏感性土的孔隙比与渗透系数和未冻水含量之间的关系,建立考虑孔隙比的修正PCHeave模型。基于该模型分析孔隙比与冻胀量、冻结深度和冻胀率之间的关系,并进行试验对比验证。研究结果表明：孔隙比与冻胀弱敏感性土的未冻水含量之间存在很好的线性关系;冻胀弱敏感性土的冻胀量和冻胀率均随孔隙比先增大再减小,即存在一个最不利孔隙比使得冻胀量和冻胀率均达到最大值;冻胀弱敏感性土的冻结深度随孔隙比增大而逐渐增大;若仅考虑孔隙比对饱和渗透系数的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比显著增加,若仅考虑孔隙比对未冻水含量的影响,冻胀量和冻胀率均随孔隙比减小,但减小幅度很小。冻胀弱敏感性土通常被认为不能产生显著冻胀,在一定孔隙比下也能产生较大冻胀,同时考虑孔隙比对饱和渗透系数与未冻水含量的影响要更合理。冻胀弱敏感性土的冻胀不能忽略孔隙比的变化,与试验结果对比,该模型能够较好地描述孔隙比对冻胀弱敏感性土的冻胀影响。     

玄武岩纤维提升水泥土抗压性能试验研究

水泥土搅拌桩常用于处治山区软弱土路基,但其抗压强度和变形性能较弱,易发生脆性破坏。为此,提出采用玄武岩纤维提升水泥土搅拌桩抗压性能的方法,并通过单轴抗压试验分析纤维掺量和长度对玄武岩纤维水泥土抗压性能的影响规律,最后通过电镜扫描试验（SEM）揭示玄武岩纤维对水泥土的抗压性能提升机理。结果表明：玄武岩纤维水泥土的应力-应变曲线先后经历孔隙压密、弹性变形、弹塑性变形及破坏4个典型阶段;玄武岩纤维的掺入有效提高了水泥土的抗压性能,抗压强度、峰值应变随着纤维掺量的增加先增大后减小,弹性模量随之先减小后小幅上下波动;抗压强度随着纤维长度的增加而减小,峰值应变随之先增大后减小,而弹性模量则先减小后增大,在纤维掺量为0.6%、长度为6 mm时抗压强度最大;玄武岩纤维通过与水泥土颗粒之间的摩擦力和机械锚固力对土体进行摩擦加筋,锚固水泥土内部的裂纹增强颗粒之间的连接作用力,但当纤维过多或者较长时,会出现“堆聚”和“交叉搭接”现象,减少有效加筋纤维数量,从而降低试样的抗压性能,因此在水泥土中掺入玄武岩纤维时,纤维掺量和长度要适宜。     

降雨条件下浅层边坡稳定性分析

分析边坡土体强度参数在降雨条件下的衰减规律,并在此基础上研究降雨对浅层边坡稳定性的影响。研究结果表明:土体黏聚力随含水量增大的变化规律接近指数减小,土体内摩擦角随含水量增大的变化规律接近线性减小;降雨持时不变的条件下,边坡安全系数随降雨强度的增大而呈非线性减小;降雨强度不变的条件下,边坡安全系数随降雨持时的增大而接近线性减小。     

无机结合料稳定土层防治道路冻害的试验研究

为了防治辽西道路冻害,保障交通的正常运输,延长道路的使用年限,在分析辽西地区水文、地质的基础上,对不同水泥、石灰含量的水泥煤渣稳定土和石灰粉煤灰稳定土冻结特性进行试验研究。试验结果表明,水泥、石灰无机结合料的加入导致土体自上而下的冻结温度梯度减小、土体黏聚力增大,而由冻结作用产生的冻胀、水分迁移能力减弱,冻害发生的概率也相应地降低。综合其他因素,从防治道路冻害的角度来看,水泥质量含量的最优值为6%;石灰质量含量的最优值为14%。     

基于正交试验的软弱土质相似材料配比研究

基于正交试验设计方法,以骨胶比、洗膏比、重晶石粉掺量、膨润土掺量、含水量为因素,对软弱土质相似材料进行配比试验。每种因素设置5个水平,设计25组材料配比,获得不同配比相似材料的密度、黏聚力和内摩擦角等指标。采用极差分析法分析各因素的敏感性,研究各因素对相似材料参数的影响规律。研究结果表明:不同配比的相似材料各参数指标分布范围较大,能够满足大部分土质材料模型试验的要求;膨润土掺量对相似材料密度起主要控制作用,含水量和洗膏比对密度有明显影响;骨胶比对黏聚力影响最大,膨润土掺量和含水量的影响次之;膨润土掺量、含水量、重晶石粉掺量均对内摩擦角有较大影响;相似材料黏聚力随膨润土掺量的增大而增大,内摩擦角随重晶石粉掺量、膨润土掺量、含水量的增大而减小。试验结果可为类似模型试验土质相似材料的配制提供参考。     

聚丙烯纤维加筋红黏土抗剪强度特性试验研究

通过三轴压缩试验,研究聚丙烯纤维对红黏土抗剪强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的聚丙烯纤维,可以明显地提高其抗剪强度。纤维对红黏土的抗剪强度指标的影响主要体现在黏聚力上,而对内摩擦角的影响较小。黏聚力的提高幅度为15%~108%,而内摩擦角基本上在素土的内摩擦角上下波动;2‰纤维掺量被认为是"纤维最优掺量"。本文的研究成果可为纤维土路基加固提供依据。     

肯尼亚蒙巴萨地区膨胀土特性试验与边坡防护研究

本文通过室内膨胀率试验和剪切试验,探究了肯尼亚蒙巴萨地区重塑膨胀土的膨胀特性和抗剪强度特性,分析了初始含水率、初始干密度及干湿循环效应对其特性的影响,并提出针对该地区膨胀土边坡防护工程的相关建议。研究表明:(1)随膨胀土初始干密度的增加,膨胀率呈线性关系增大,黏聚力呈指数关系增大;(2)随膨胀土初始含水率的增加,膨胀率呈分段线性关系降低,黏聚力和内摩擦角呈线性关系降低;(3)干湿循环效应使得土体黏聚力出现大幅度的衰减。