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。     

冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙劈裂抗拉强度的影响

为了研究冻融循环次数、纤维掺量和冻结温度对水泥改良风积沙劈裂抗拉强度的影响,开展玄武岩纤维水泥改良风积沙试样的冻融循环试验和劈裂抗拉强度试验。试样的纤维掺量分别为0,0.5%,0.8%和1.1%。冻结试验的冻结温度分别为-10℃,-20℃和-30℃,融化温度为20℃。试验结果表明,纤维水泥改良风积沙的劈裂抗拉强度随着冻融循环次数的增加而减少,与未经冻融循环的试样比较,第1次、第1～2次、第2～4次、第4～7次和第7～10次冻融循环后,每次冻融循环的强度损失速率分别为18.7%～36.8%,16.8%～21.0%,2.9%～6.5%,4.0%～5.8%和1.5%～2.7%,10次冻融循环后强度损失速率趋近于0。经历冻融循环后,纤维水泥改良风积沙试样的劈裂抗拉强度随着纤维掺量的增大而增大,达到0.8%的最优纤维掺量后则相反。纤维水泥改良风积沙试样劈裂抗拉强度随着冻结温度的降低而减小,但减小的幅度不明显。劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈指数函数关系,与纤维掺量呈抛物线关系。劈裂抗拉强度影响因素相关性分析结果表明,劈裂抗拉强度与冻融循环次数呈负相关,而与纤维掺量、冻结温度呈正相关,冻融循环次数对劈...     

玄武岩纤维加筋粉质黏土的静动力学特性试验研究

玄武岩纤维作为一种新型环保高性能土体加筋材料,在土体中所表现出的静、动力学特性不同于一般的土工合成材料。为深入研究玄武岩纤维加筋粉质黏土的静、动力学特性,进行三轴压缩试验和动三轴试验,分析玄武岩纤维掺入量以及土体含水率等因素对粉质黏土抗剪强度、剪切模量以及阻尼比的影响。研究结果表明:纤维的加入能显著提高土体的抗剪强度,而纤维对粉质黏土抗剪强度参数的影响主要体现在黏聚力的提高上,对内摩擦角的影响比较小;含水率在最优含水率18.5%时,土体的抗剪切强度达到最大值。在应变一定时,土体的动剪切模量随着纤维掺入量以及含水率的增大先增大后减小;阻尼比随着纤维掺入量的增大先减小后增大,而含水率对阻尼比的影响较小。总体而言,在最优含水率18.5%,最佳纤维掺入量0.2%情况下能显著改善粉质黏土的静、动力特性。本文的研究成果将为玄武岩纤维加筋土路基的设计提供依据。     

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。     

不同纤维掺量BFRP筋玄武岩纤维再生混凝土梁抗剪性能试验研究

通过6根玄武岩纤维(BFRP)筋玄武岩纤维再生混凝土梁的受剪试验,研究短切纤维掺量对BFRP筋纤维再生混凝土梁的裂缝开展、跨中挠度、开裂荷载和极限荷载的影响。研究结果表明:试验梁跨中挠度随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;开裂荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高略微增加;极限荷载随玄武岩纤维体积掺量的提高先增大后减小;玄武岩纤维体积掺量在0.2%时,极限荷载为峰值增强效果最明显。依据试验结果并参照《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2015)对BFRP筋纤维再生混凝土梁极限承载力进行计算,结果表明计算值和试验值吻合较好。     

冻融作用下纤维土抗剪强度影响因素试验研究

为研究冻融循环作用对纤维土抗剪强度的影响,以东北季冻区的某工程黏土为研究对象,通过正交试验,分析纤维掺量、纤维长度、冻融循环次数3个因素对聚丙烯纤维土抗剪强度的影响规律,经过综合分析得到纤维长度为9 mm,纤维掺量为3‰的最佳组合方案;通过对比试验得出冻融作用下纤维土抗剪强度指标的变化规律。研究结果表明:纤维土黏聚力较素土有一定的提升,且提升效果随冻融次数的增加更显著;内摩擦角随冻融次数的增加出现先增大后减小的现象。     

武广客运专线路基改良填料的试验研究

结合武广客运专线工程,通过试验研究了全风化泥质粉砂岩的物理力学性质,石灰改良后的液塑限变化、击实特性、水稳定性、无侧限抗压强度及其主要影响因素。试验结果表明:全风化泥质粉砂岩石灰改良后塑性显著降低,亲水性减弱;随着掺入量的增加,最优含水量增大,最大干密度减小;无侧限抗压强度随着压实系数的增大而增大,随着龄期的增长而增加,随着石灰掺入量的增加先增大后减小,最佳石灰掺入量为6%;全风化泥质粉砂岩石灰改良后的物理力学性能有明显改善,特别是力学强度及水理性得到较大提高,能满足客运专线路基填料的要求。     

半无限平面双孔平行隧道渗流场解析研究

以镜像法和渗流力学理论为基础,推导了半无限平面双孔近距平行隧道稳定渗流场的解析解,并与数值解进行了对比验证。对2个平行隧道间距,注浆圈和初期支护的渗透系数、厚度等参数对隧道涌水量和初期支护后水压力的影响进行了分析。研究结果表明:随着2个隧道水平间距的增大,隧道的涌水量和衬砌后水压力逐渐增大;当隧道中心水平间距大于隧道半径的20倍时,水平间距的影响几乎可以忽略不计;随着其中一个隧道埋深的逐渐增大,该隧道涌水量和初期支护后水压力逐渐减小,而邻近隧道涌水量和初期支护后水压力先减小后增大;随着隧道注浆圈渗透系数的减小和注浆圈厚度的增大,隧道涌水量和初期支护后水压力均逐渐减小;随着隧道初期支护渗透系数的减小和初期支护厚度的增大,隧道涌水量逐渐减小,初期支护后水压力却逐渐增大。     

冻融作用下石灰土填料的力学特性研究

通过冻融循环后石灰改良土的力学试验,研究冻融对石灰改良土力学特性影响的规律。研究结果表明,封闭条件下,首次冻结和融化作用明显影响石灰土的力学特性,经历多次冻融后其力学特性逐渐趋于稳定;随着冻融次数的增加,石灰土的静强度、弹性模量和临界动应力逐渐衰减,经历6次冻融后基本保持稳定,建议工程应用中可采用6次冻融后的力学指标作为设计值;石灰土的临界动应力随围压的增加而增大,石灰土的临界动应力较素土提高约1.5倍;石灰土样的动应力应变关系近似双曲线,同一动应力水平下,动应变随冻融次数的增加而增大。     

冻融循环对水泥土力学性能与声学特性影响试验研究

为研究冻融循环对水泥土力学性能与声学特性的影响,对水泥土进行0、10、30、60、90、120次冻融循环,并在每次冻融循环后按照规范要求进行无侧限抗压强度试验、劈裂抗拉强度试验以及超声波检测试验,建立冻融循环与劈裂抗拉强度、强度与纵波波速关系式.试验研究结果表明:冻融循环周期在0～120次时,水泥粉质黏土的无侧限抗压强...     

冻融循环下纤维水泥改良风积沙NMR试验研究

新疆和若铁路沿线属于季冻区,路基基床表层采用玄武岩纤维加筋水泥改良风积沙填筑时,运营期间会长期受冻融循环的影响.为了研究冻融循环作用对玄武岩纤维加筋水泥改良风积沙微观结构的影响,对其进行0,4,7,10,14和18次冻融循环条件下的核磁共振试验,单次冻融循环的冻结和融化时间均为12 h,冻结温度和融化温度分别为?20℃和20℃.研究结果表明:T2时间分布于0.1～10000 ms之间,随着冻融循环次数增加,纤维水泥改良风积沙的T2谱向右移动,达到14次冻融循环后,T2谱的变化不明显;纤维水泥改良风积沙的小孔和中孔的比例随冻融循环次数的增加而降低,而大孔的比例逐渐提高,14次冻融循环后,孔径分布趋于稳定;纤维水泥改良风积沙的孔隙率和最可几孔径随冻融循环次数呈双曲线增长.本文成果解释了冻融循环作用对纤维水泥改良风积沙力学性能影响的微观机理,对沙漠季冻区铁路路基基床的设计与施工具有参考价值.     

拉林铁路隧道富水冰碛层力学特性研究

对川藏线拉林铁路隧道穿越的富水冰碛层试样进行大型三轴剪切试验,研究相对密实度、含水率对富水冰碛层的影响规律,并分析围压对冰碛层峰值强度的影响。试验结果表明:冰碛层的峰值强度随着相对密实度的增大先缓慢增加后逐渐平稳,黏聚力随相对密实度的增大先减小后增大;冰碛层的峰值强度随着含水率的增大先增大后减小,黏聚力随着含水率的增加先缓慢增加后急剧减小,内摩擦角随着含水率的增加先缓慢增加后减小;相对密实度较大时围压对峰值强度的影响不再明显,不同含水率时围压对于峰值强度的增长率影响较小。     

冻融循环条件下延迟时间对水泥改良低液限粉土动力特性影响试验研究

模拟路基真实的冻融循环过程,设计冻融试验,制作冻融试验箱,进行改良土试样的冻融循环试验。通过动三轴试验,研究在冻融条件下,延迟时间对水泥改良低液限粉土的动强度、动弹性模量、动变形以及超孔隙水压力的影响。结果表明:在相同的冻融次数下,动强度和破坏循环次数随着延迟时间的增加而降低;在相同的冻融次数及一定动荷载幅值作用下,屈服应变则随着延迟时间的增加而增加;延迟时间短的试样,动弹性模量值较大,但随应变的衰减较平缓,且趋于一个稳定值;不同延迟时间试样达到相同应变幅值时所增长的孔压值不同,延迟时间越长,孔压越大;当轴向应变幅值大于10-3后,产生累积孔隙水压力。     

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。     

水泥土渗透性及强度与冻胀性关系研究北大核心

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。     

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.     

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。     

岩层走向对层状岩体隧道稳定性影响分析

针对倾斜层状岩体在沿层面方向和垂直于层面方向存在的物理力学特性的差异,分析在层状岩体地质中开挖隧道时的力学特性,并采用flac3d有限差分软件对开挖隧道过程进行数值模拟,得出岩层走向对偏压作用的影响规律。通过模拟和计算验证,隧道开挖后其位移随着岩层走向与隧道轴线的夹角增大而减小,有利于隧道稳定。所以,在层状岩体地质的地下工程建设中,建议设计的隧道轴线与岩层走向夹角不宜太小,一般不小于60°。     

玻璃纤维加筋水泥土耐久性试验研究

水泥土是简易机场建设中道面基层的主要使用材料之一,但在使用中易遭受水的侵蚀,为解决水泥土水稳性和耐久性不良的问题,采用玻璃纤维对水泥土进行加筋,对不同土质、不同纤维掺量和长度的玻璃纤维加筋水泥土开展飞散性和磨耗试验,对其抗飞散性和耐磨耗性进行了研究。研究结果表明:浸水养护后试件的抗飞散性能明显低于常规养护试件,而纤维的加入可以缩小两者差距,有效提高水泥土水稳定性,同时玻璃纤维加筋水泥西安土水稳定性能优于玻璃纤维加筋水泥三亚土;纤维的长度和掺量对水泥土抗飞散性和耐磨耗性有较大影响,在所研究的范围内,当纤维掺量为0.3%,长度为6 mm时纤维对水泥土抗飞散性能增强效果最好,当纤维掺量为0.3%,纤维长度为12 mm时对水泥土耐磨耗性能增强效果最好。综合来看,当玻璃纤维长度为6 mm或12 mm,掺量为0.3%时对水泥土的加筋效果最好。     

落石冲击拱形明洞结构作用力传递机理模型试验研究

通过改变落石质量、下落高度及明洞回填土厚度,利用缩尺模型试验分析了落石冲击点明洞横、纵断面结构不同部位的冲击压应力以及拱顶加速度。研究结果表明:作用于隧道明洞结构的冲击压应力及其分布范围随落石质量、下落高度的增大而增大;在靠近落石冲击点正下方一定区域内,压应力随回填土厚度的增大而减小,而在较远区域压应力则随回填土厚度先增大后减小;冲击压应力最大值位于拱顶冲击部位,并随着距拱顶冲击点距离的增大而减小;拱形明洞竖向加速度最大,其次是纵向,横向最小。