基于核磁共振与无侧限抗压试验对纤维加固红黏土的宏微观特性研究

红黏土因其具有孔隙比大、易压缩等不良工程特性,常在工程建设中引起一列工程问题.为此,采用聚丙烯纤维对红黏土进行加固,并采用核磁共振(NMR)技术和无侧限抗压强度试验对不同含量纤维加固后土体的宏微观特性进行测试,得到以下结论:1)不同含量纤维加固后红黏土的T2谱形态基本保持一致,均在弛豫时间为1 ms附近出现峰值,且纤维含量为0.2％时,试样内部信号最强;不同含量纤维加筋土内部的孔径主要分布在0.01μm到0.05μm之间,且0.02μm孔径所占比例最大;试样的孔隙度和T2谱峰值面积随纤维含量的增加表现出先增加后减小的趋势,且均在纤维含量为0.2％时到达最大值;2)纤维能够明显增加红黏土的抗压强度,加筋土的抗压强度与纤维含量保持良好的线性增加关系;且随着纤维含量的增加,试样由脆性破坏逐渐表现为韧性破坏特征.3)纤维在土体中起到加筋作用,显著增加了土体间的连接力,且纤维相互交叉连接形成了空间网状结构,限制了土体的变形,使得加筋土抗压强度增加并表现出韧性破坏特征.     

玻璃纤维加筋石灰土无侧限抗压强度试验研究

依托室内试验,研究玻璃纤维和石灰对红黏土无侧限抗压强度的影响规律。试验结果表明:在红黏土中掺入玻璃纤维能显著提高其无侧限抗压强度,使其具有较好的水稳定性;纤维石灰土的无侧限抗压强度增长率高于纯纤维土或石灰土;纤维土的无侧限抗压强度随着纤维长度的增加而增加,随着纤维掺量的增加先增加后减小,当掺量超过1‰后,强度随着掺量的增加而减小;纤维石灰土的无侧限抗压强度在未浸水条件下均随着纤维长度和掺量的增加而增大;浸水条件下,无侧限抗压强度在纤维长度未达到9 mm时随着纤维长度和掺量的增加而增大。研究成果可为纤维和石灰改良路基填土的工程应用提供参考价值。     

聚丙烯纤维红黏土无侧限抗压强度试验研究

通过无侧限抗压强度试验,研究聚丙烯纤维对红黏土无侧限抗压强度的影响规律。试验结果表明,在红黏土中掺入一定量的聚丙烯纤维,可以明显地提高其无侧限抗压强度,聚丙烯纤维土的无侧限抗压强度是素土的1.18~2.54倍;聚丙烯纤维土的无侧限抗压强度随着纤维含量和纤维长度的增加而增大。纤维能提高红黏土的残余强度,增强了土体的破坏韧性,使破坏模式由脆性破坏向塑性破坏转变;纤维在土体中形成了空间网状结构,约束了土体的变形,提高了土体的整体性。本文的研究成果对聚丙烯纤维红黏土作为路基填土材料的工程应用提供了试验数据和理论依据。     

基于FLAC~(3D)纤维石灰土路基边坡稳定性分析

通过室内试验研究了红黏土、纤维土、石灰土和纤维石灰土在浸水条件下的抗剪强度指标。基于试验结果,采用FLAC~(3D)软件对纤维石灰土路基边坡安全系数进行数值计算。计算结果表明,纤维石灰土路基边坡安全系数为红黏土路基边坡的2.1倍,红黏土填料中添加玻璃纤维和石灰对路基边坡稳定性有显著影响。研究结果可为类似工程提供借鉴。     

四川攀西地区红层泥岩强度特性试验研究

以白垩系下统小坝组粉砂质红层泥岩为研究对象,通过试验测定其天然含水率、单轴抗压强度、直接剪切强度、矿物成分含量,并分析了岩石物理力学参数之间的相关性。试验结果表明:随着粉砂质泥岩天然含水率增大,天然和饱和单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角均呈幂指数减小;随着岩石中石英含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角升高;随着岩石中黏土矿物含量的升高,岩石单轴抗压强度、黏聚力和内摩擦角降低。     

反复冻融作用下粉质黏土的微观分形特征研究

粉质黏土作为一种常用的路基填料,受冻融循环作用的影响后其微观结构的变化直接导致路基强度的改变。为研究多次冻融后土体力学强度与微观结构的关系,以东北地区粉质黏土为研究对象,进行不同冻融循环次数下土体的扫描电镜(SEM)、压汞(MIP)及无侧限抗压强度试验。基于分形理论,分别计算土体颗粒、孔隙三维分形维数,并据此建立分形维数与力学强度的关系公式。研究结果表明:随冻融次数的增加,土体颗粒重新排列,整体性受到破坏,孔隙体积呈波动上升的趋势;试样含水量升高后,5~20μm孔径的孔隙含量逐渐减小,而0.3~5μm孔径孔隙含量增加;分形维数很好地反映了冻融循环过程中土体微观结构的变化特点,由分形维数与无侧限抗压强度构建的回归方程得知,分形维数越大,土体强度越大。     

孔洞尺寸效应对岩石单轴压缩力学强度及破坏特征影响试验研究

为了研究孔洞尺寸效应对岩石力学强度的影响,利用岩石伺服压力机对含不同孔洞直径的岩石进行单轴压缩,并通过高速摄像机记录其破坏特征及裂纹扩展过程,从裂纹扩展角度阐述强度弱化机理。研究表明:(1)随着孔洞直径的增大,其抗压强度随之而减小,但降低速率逐渐减小;(2)起裂裂纹类型控制脱落面积,进而影响岩石宏观力学强度;(3)孔洞直径为6 mm、8 mm试样起裂裂纹为反向拉伸裂纹,反向拉伸裂纹扩展很短;孔洞直径为10 mm、12 mm试样起裂裂纹为正向拉伸裂纹,最终贯穿试验边界的均为正向拉伸裂纹。     

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。     

麦秆纤维加筋土的抗冲蚀性及其防护效果试验研究

为了研究天然纤维加筋土的抗冲蚀性能及其防护效果,选取麦秆纤维为加筋材料,并加入定量石灰,制备麦秆纤维加筋土试样,进行直剪试验、崩解性试验及模拟降雨冲刷试验。试验结果表明:麦秆纤维加筋提高了土体的抗剪强度,主要表现为黏聚力随龄期增长明显,最大黏聚力增长率约为400%,内摩擦角增长较小,最大内摩擦角增长率约为50%,石灰+麦秆纤维加筋土的强度增长率高于纯麦秆纤维加筋土,纤维加筋率的增加可以明显提高加筋土的抗剪强度;麦秆纤维加筋有效降低土体的崩解性,崩解速率降低系数平均约为4.83,石灰的加入可以进一步提高纤维加筋土的水稳定性;麦秆纤维加筋土的防护效果明显,含泥量和径流量均比较稳定,含泥量平均降低约40%,且随着降雨历时的增长,防护效果更明显。本研究结果对于麦秆纤维加筋土应用于黄土边坡坡面防护具有指导意义。     

武广客运专线灰岩残积层红黏土力学特性现场试验研究

武广客运专线武汉至韶关段分布有长达100 km的红黏土路段。红黏土力学特性的复杂已为业内所公认,其强度及变形特性可能对路基变形产生不良影响。通过现场多组平板载荷试验,研究了武广客运专线红黏土的承载力特性和沉降变形特点,并分析了粒径组成、气候条件的影响,提出了不同条件下红黏土地基承载力标准值及变形模量参考值,并对红黏土地基段路基工程的设计与施工提出了建议,为武广客运专线红黏土地基力学参数合理取值提供了依据,并可为红黏土地区其他工程建设提供参考和借鉴。     

高ZrO_2含量耐碱玻璃纤维在海鸥栏片中的应用研究

纤维的掺入可保证小截面栏片细石混凝土的完整性和抗裂性,而聚丙烯腈纤维弹性模量低、后期抗裂性差,易产生较多裂纹,高ZrO_2含量耐碱玻璃纤维却能弥补此缺陷,相近的弹模保证了其与混凝土协同作用效果。利用12HD、18HP和36HP三种不同规格和性能的高ZrO_2含量耐碱玻璃纤维,建立了三种不同双掺组合方案,通过三种方案对混凝土性能影响程度的对比择优选取了12HD+36HP组合方案;同时,也与现在应用的聚丙烯腈纤维进行了比较,表明高ZrO_2含量耐碱玻璃纤维在抗压强度、劈裂抗拉强度、拌和性能、电通量、工作性等方面具有一定优越性,为其以后在铁路混凝土中的应用铺平了道路。     

干湿循环条件下复合固化砂土抗压强度试验研究

为探究水泥、石灰以及长安大学4号固化剂和多种纤维复合固化砂土在干湿循环后的力学性能,利用正交设计方案进行无侧限抗压强度试验,并将试样进行扫描电镜(SEM)试验和能谱仪(EDS)检测对其微观机理进行分析。研究结果表明:3种固化剂及纤维均能有效提高复合固化砂土的无侧限抗压强度,其中龄期和固化剂品种对复合固化砂土的抗压强度影响最大,干湿循环次数次之,纤维掺量和固化剂掺量有一定的影响,而纤维品种对无侧限抗压强度的影响最小;纤维掺量0.45%,固化剂掺量8%时效果较好;纤维加筋固化砂土的无侧限抗压强度随着干湿循环次数的增加而显著下降。鉴于良好的抗干缩湿胀耐久性能,建议使用8%水泥与0.45%的改性聚丙烯纤维作为固化砂土的复合固化材料。     

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。     

纤维水泥土无侧限抗压强度试验研究

为研究玻璃纤维加筋水泥土的效果,开展无侧限抗压强度试验。分别研究纤维掺量和纤维长度对纤维加筋水泥土无侧限抗压强度的影响。研究结果表明:纤维的加入能提高水泥土的延性,改善水泥土的脆性,极大的提高水泥土的残余强度;同时纤维能有效提高水泥土的无侧限抗压强度,纤维水泥土的强度受纤维掺量影响较大,最优纤维掺量为2‰;纤维掺量一定时,当纤维长度为9 mm时,纤维的加筋效果最佳。     

基于声发射参数分析的红层泥岩高周循环加卸载损伤及变形特性

为研究不同应力上限及加载频率条件下软弱红层泥岩的损伤及变形特性,基于声发射损伤监测手段开展高周循环加卸载试验,系统分析应力上限与加载频率对红层泥岩损伤及裂纹扩展模式的影响。结果表明：当应力上限低于屈服临界动应力值时,泥岩经历先剪缩后缓慢剪胀的过程,岩样中微裂隙的发展与黏土矿物的膨胀逐渐占据主导地位;低频AE信号产生于静载阶段,而高频AE信号主要出现在循环加载阶段,且随加载频率的增大,超过300 kHz的超高频声AE信号占比逐渐增大;红层泥岩循环荷载下所产生的裂纹总体以张拉裂纹为主,但第I阶段剪切裂纹占比相对其他阶段较大,且随着动应力幅值减小或加载频率的增大,剪切裂纹所占比例减小;在裂隙自愈合效应下,泥岩中由动载引起的损伤裂隙会被逐渐修复,且随着放置时间的增加,声发射Kaiser效应逐渐减小甚至消失。     

浅谈尼日利亚土质路基施工控制技术

针对尼日利亚红黏土的物理力学性质,通过对英国标准和中国标准的对比和系列试验数据的分析,提出红黏土地区公路路基的施工工艺,并结合实际对尼日利亚红黏土地区路基施工的控制技术进行总结。     

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。     

干湿循环作用下红页岩静态力学特性研究

为研究干湿循环作用下红页岩的静态力学特性,利用INSTRON1346伺服控制刚性试验机和PCI-2声发射仪对不同干湿循环次数下的红页岩进行单轴压缩试验。研究结果表明:干湿循环条件下红页岩试样的应力-应变曲线可分为微裂隙压密阶段、弹性变形阶段、塑性变形阶段以及破坏阶段4个阶段。干湿循环1次后,岩样单轴抗压强度和弹性模量显著降低,而后随着干湿循环次数的增加而逐渐趋于稳定,声发射累计能量和累计振铃计数均大幅下降,循环次数越多,声发射累计能量和累计振铃计数越小,试件破坏形式由弹脆性向弹塑性过渡。     

洞庭湖区淤泥质黏土水泥土力学性能试验研究

结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程,进行淤泥质黏土水泥改良土的无侧限抗压强度试验,研究水泥土无侧限抗压强度的影响因素、水泥土的应力应变关系和变形模量的变化规律以及试样的破坏模式。研究结果表明：淤泥质黏土水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期和水泥掺入比的增加而增加,随着含水率的增大而减小;无侧限抗压强度增长速率随着养护龄期的增大而减小,随着水泥掺入比的增大而增大;水泥土应力应变全过程曲线可以分为加载初始阶段、塑性上升阶段、应力～应变下降阶段和残余强度阶段等4个阶段;水泥土的变形模量随着水泥土的无侧限抗压强度的增大而增大;含水率高、水泥掺入比低和龄期短的试件呈现塑性破坏,而含水率低、水泥掺入比高和龄期长的试件呈现脆性破坏。     

蒙脱石含量对粉质黏土填料压实和强度的影响

鉴于黏土矿物中蒙脱石的亲水性最强,开展了蒙脱石含量对粉质黏土压实及直剪强度特性影响的试验,运用凸面接触微观模型分析了蒙脱石对抗剪强度的影响机理,采用偏相关分析方法分析了影响粉质黏土抗剪强度因素的主次关系。结果表明:随着蒙脱石含量提高,粉质黏土的最大干密度呈加速减小的非线性变化趋势,最优含水率呈加速增大的非线性变化趋势;粉质黏土抗剪强度与蒙脱石含量呈负相关性,并随垂直压力增加趋于明显;饱和含水率条件下,粉质黏土摩擦角随蒙脱石含量增大呈线性减小趋势,黏聚力随蒙脱石含量增大呈线性增大趋势;影响粉质黏土抗剪强度的主导因素依次为垂直压力、含水率、蒙脱石含量、压实系数。