冻融循环对改良粉土力学特性影响的试验研究

为研究冻融循环作用对西藏地区粉土力学性质的影响,对不同水泥掺量的改良土在同一冻结温度、不同冻融循环次数下进行水稳定性试验、无侧限抗压强度试验、冻胀融沉率试验。以期得到冻融循环后改良土的水稳定性、强度特性及冻胀融沉特性的变化规律。试验结果表明:2%水泥掺量的改良土在季冻区不能满足路基填料要求;季冻区水泥改良土作为路基土的设计中,可以以冻融5次后的强度作为水泥改良土的设计参考强度;4%掺量水泥改良土其冻胀率及融沉率均小于1%,为不冻胀、不融沉土,符合二级公路路基填料对土体冻胀融沉率的要求。     

改良盐渍土物理力学性质试验研究

盐渍土作为一种性质特殊的土体,在用作路基填料时表现出易溶陷、盐胀、腐蚀等问题。结合某铁路工程建设,采用石灰、水泥及粉煤灰对盐渍土进行改良试验研究,分析了石灰、水泥及粉煤灰掺量对改良盐渍土的击实特性及无侧限抗压强度的影响关系。结果表明:改良盐渍土的最优含水率随改良材料掺量的增加而增大;除水泥改良土的最大干密度随改良材料的增加而增大外,石灰、石灰粉煤灰、石灰水泥改良土的最大干密度均随改良材料掺量的增加而减小。改良盐渍土的无侧限抗压强度与龄期呈正相关关系。龄期一定时,因部分石灰水化和物理作用的不完全致使石灰、石灰粉煤灰及石灰水泥改良盐渍土的无侧限抗压强度随改良材料掺量的增加呈先增大后减小的变化趋势,而水泥改良盐渍土的无侧限抗压强度则随改良材料掺量的增加而增大。     

含赤泥土壤固化剂改良粉质黏土的路用性能研究

对含赤泥土壤固化剂(土凝岩)改良粉质黏土与水泥改良土进行对比,开展击实、标养与浸水养生后无侧限抗压强度试验,并对土凝岩改良土的水稳定性进行分析。结果表明:标准养生后,土凝岩改良土强度较水泥改良大幅度提升,28d时较水泥改良土提高了100%~150%。且随着土凝岩掺量、养生龄期的增加,抗压强度呈上升趋势。浸水养生后,水泥改良土强度较标准养生提高了10%~40%,而土凝岩改良土则下降10%~24%。但同种掺量、养生龄期情况下,土凝岩改良土还是较水泥改良土提高了0.3~1.7 MPa。土凝岩改良土强度水稳定系数随养生龄期的增加先降低后趋于稳定,且掺量越大,稳定值越大。试件吸水量随养生龄期的增长而增加,随土凝岩掺量增大而减少。     

CTB-50水泥稳定碎石抗冻性能研究

为评价最大粒径为53 mm的水泥稳定碎石(CTB-50)抗冻性能，研究了冻融循环次数、级配类型、水泥剂量对水泥稳定碎石抗冻性能的影响，并建立了冻融强度劣化系数预测模型。结果表明：随冻融循环次数增加，水泥稳定碎石抗冻性能先急剧降低，冻融7次后抗冻性能不再有显著变化；水泥稳定碎石存在冻融强度极限劣化系数，CTB-50为0.845,比CTB-30的0.795提升了约6.3%;相同冻融次数后CTB-50与CTB-30无侧限抗压强度比值至少为1.15,且随冻融次数增加，强度比值增大，可达1.27;随水泥剂量增加，水泥稳定碎石冻融强度劣化系数有所增大，但并不明显。     

冻融条件下硫酸盐渍土强度特性试验研究

为研究冻融条件下硫酸盐渍土的强度特性,采用正交试验方案,对不同压实度、含水率、含盐量及冻融循环次数的硫酸盐渍土试样进行三轴剪切试验,分析各因素对土体抗剪强度的影响。结果显示:土体黏聚力c随压实度与含水率的增加先增大后减小,随含盐量的增加而减小,随冻融循环次数的增加而减小,并逐渐趋于稳定;对于黏聚力c,含水率与冻融次数影响极显著,压实度及含盐量影响显著,对于内摩擦角φ整体变化不显著,受上述各因素影响较小。     

多次冻融循环下硫酸盐渍土盐-冻胀特性试验研究

为研究硫酸盐渍土在多次冻融循环下的长期盐-冻胀量问题,完成了不同含盐量下硫酸盐渍土的多次冻融循环盐-冻胀试验。结果表明:无水源补给下,硫酸盐渍土的峰值(残余)盐-冻胀量与冻融循环次数间的关系受含盐量的影响,含盐量较小(≤1.3%)时,二者呈对数增长关系;含盐量较高(≥2.1%)时,二者呈线性增大关系。在含水率不变条件下,硫酸盐渍土的峰值(残余)盐-冻胀量与含盐量间呈"S"形增长关系,两拐点对应的含盐量约为0.5%和2.1%。基于试验结果,得到了硫酸盐渍土多次冻融循环下的峰值盐-冻胀量计算表达式。     

青藏铁路西格段路基土体冻胀试验研究

以青藏铁路西格段季节性冻土区路基冻害为背景,通过现场采集典型分布的粉质黏土,考虑温度、水分、盐分、压实度4个因素,进行室内冻胀试验,测试不同温度下路基土体的冻胀率,分析不同含盐量、含水率、压实度和温度下的冻胀试验数据。结果表明:对于不同压实度和含盐量的试样,冻胀率随含水率增加逐渐增大;随着含盐量的增加,土体的起胀温度逐渐降低,土体的冰点也随之降低;含盐量低于1.0%时,随着压实度的增加土体冻胀率呈增大趋势,含盐量为2.0%时,土体冻胀率不随压实度的变化而变化,进一步增大含盐量时,土体的冻胀率随压实度的增加     

硫酸盐渍土物理特性及纳米SiO2固化机理研究

为探究含盐量及纳米SiO_2含量变化对硫酸盐渍土物理特性和盐胀特性的影响规律。以河西走廊粉质黏土为研究对象,通过一系列室内试验,测试了不同硫酸钠和纳米SiO_2含量下盐渍土的液塑限、干密度、抗剪强度和渗透系数的变化规律,并通过单次降温试验测试了纳米SiO_2对盐渍土盐胀的抑制效果。试验结果表明:在特定含水率下,随着硫酸钠含量的增大,硫酸盐渍土液塑限和干密度均有所增大,液限和塑限分别在3%和2%含盐量时达到最大增幅9.6%和13.6%,最大干密度在3%含盐量时最大,增幅为4.8%;抗剪强度及其强度参数先减小后增大并在含盐量为2%时达到最小值;渗透系数则随着含盐量的增大降低明显。硫酸盐渍土降温过程中,盐胀随含盐量增加而愈发明显,但掺入2%纳米SiO_2后,盐胀得到有效抑制。     

冻融循环作用下石灰改良粘土无侧限抗压强度试验研究

为探究石灰改良路基粘土强度受冻融循环作用的衰减规律,进行了冻融循环作用下土体的无侧限抗压强度试验.试验结果表明:石灰改良粘土的无侧限抗压强度随冻融循环次数逐渐增加而减小,随掺灰剂量逐渐增大而增大,单次循环强度衰减值随着冻融循环次数的增多而逐渐降低,至6次冻融循环后,强度值逐渐趋于稳定;冻融作用后强度衰减率随着掺灰剂量的增大而减小;经过冻融作用后,高压实度土体强度衰减率高于低压实度土体,不同压实度的石灰改良粘土强度差值逐渐减小;掺灰剂量的增加对于含水率高的土体可起到明显的减水作用,石灰的掺加有效增强了土体的抗冻融能力.     

冻融循环作用下黄泛区饱和含盐粉土动力性能及细观损伤演化规律

山东省黄泛区地处季节性冻土区，当地大量采用含盐粉土修筑公路路基，冻融循环作用后路基土动力性能受损，在车辆荷载作用下会发生路基翻浆病害。为研究冻融作用、盐分含量对饱和路基粉土动力性能及细观结构特征的影响，针对不同含盐量粉土开展有侧限封闭冻融试验，采用振动三轴试验测试多次冻融作用后解冻状态土样的骨架曲线、动模量和动阻尼比，同时采用核磁共振技术测试经历多次冻融循环后解冻状态饱和土样的横向驰豫时间T₂谱曲线。研究结果表明：冻融作用后动应力幅值与动应变幅值之间符合修正的Hardin-Drnevich模型，当冻融6次后骨架曲线趋于稳定；初始动模量损伤度随冻融循环次数呈双曲线型增大，氯化盐含量小于12%时，随含盐量增加初始动模量损伤度呈线性增大；阻尼比随动应变幅值增大增加明显，随盐分含量、冻融次数增加而增大；随冻融次数增多，T₂谱曲线主峰信号强度幅值减小，同时会产生横向驰豫时间长的波峰；T₂级配曲线趋于连续光滑，形态趋于相似，不均匀系数和曲率系数趋于稳定；无盐粉土T₂级配曲线的不均匀系数逐渐减小，并约稳定于5.6，曲率系数先减小后增大，并约稳定于0.986；当经历冻融6次后，随含盐量增加，T₂级配曲线不均匀系数先增大后减小，曲率系数先减小后增大。     

掺沥青路面回收料再生水泥混凝土抗冻性能研究

为研究掺沥青路面回收料(RAP)再生水泥混凝土的抗冻性能,采用慢冻法研究了冻融循环下RAP掺量(20%、30%、40%、50%)和水灰比(0.4、0.5、0.6、0.7)对再生水泥混凝土外观形貌和抗压强度损失率的影响。结果表明：在冻融循环下,掺沥青路面回收料再生水泥混凝土外观形貌表现出表面裂缝出现-裂缝延伸扩展-裂缝遍布表面-表面浆体胀落-试件彻底解体等发展历程。冻融早期再生水泥混凝土的抗压强度损失较为缓慢,随着冻融次数的不断增加,再生水泥混凝土的强度损失速度也随之加快。随着RAP掺量和水灰比增大,再生水泥混凝土抗压强度损失率随之增大,冻胀解体时承受的循环次数随之减小,抗冻性能随之减弱。     

冻融循环与疲劳荷载作用下水泥土力学特性试验研究

为了研究水泥土在实际应用中经冻融循环和疲劳荷载作用后的力学特性,该文通过室内无侧限抗压试验,分析了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数及幅值荷载的变化规律。试验结果表明:水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载的增加均逐步降低;冻融次数及幅值荷载对水泥土抗压强度影响最为显著;构建了水泥土抗压强度随冻融次数、疲劳次数、幅值荷载变化的回归方程及抗压强度随其中两因素变化的三维曲面图。     

水泥稳定砂岩碎石基层的抗冻性能研究

采用振动击实法成型试件,测定冻融前后试件的抗压强度、劈裂强度,研究水泥剂量、砂岩类型对水泥稳定碎石砂岩的冻融残留抗压强度比、冻融残留劈裂强度比的影响规律。依据不同水泥剂量下试件冻后7 d抗压强度及劈裂强度,推荐水泥稳定砂岩碎石的抗压强度及劈裂强度的抗冻性设计范围。研究表明:水泥稳定砂岩碎石的7 d冻融残留抗压强度比推荐范围为85.0%～93.0%,7 d冻融残留劈裂强度比推荐范围为87.0%～91.0%;水泥稳定砂岩碎石的冻后7 d抗压强度不低于4.5 MPa,7 d劈裂强度不低于0.40 MPa。     

新疆盐渍土地区水泥稳定基层盐胀变形规律及机理

为进一步明确硫酸盐对水泥稳定基层膨胀变形的影响规律,基于硫酸盐结晶膨胀理论,设计了水泥稳定砂砾混合料盐胀试验,系统研究了不同硫酸盐含量和环境湿度条件下水泥稳定基层材料的盐胀规律,揭示了水泥稳定基层材料的盐膨胀机理,提出了水泥稳定基层混合料中硫酸盐含量的合理控制范围。结果表明:随混合料含盐量的增加,水泥稳定基层材料变形量从不含盐时的负值变为正值;当含盐量小于1.0%时,混合料每增加0.25%的含盐量,其盐胀率将增大0.012 1%左右;在5～20℃温度范围内,水泥稳定基层材料的盐胀变形随温度的不断降低而快速增长,且在10℃左右,其盐胀变形量达到最大;随环境湿度的增加,水泥稳定基层材料盐膨胀变形量的增大幅度主要由混合料含盐量决定。当含盐量为1.0%时,膨胀变形量受湿度的影响较为显著;含硫酸钠水泥稳定基层材料发生了盐分聚集和结晶作用,结晶后晶体形态变化较大,多数悬浮于固体颗粒之间,且体积显著膨胀,当膨胀力大于微观固体颗粒间的联结力时,便会造成颗粒距离增大,从而在宏观上表现出膨胀变形;水泥稳定基层材料含盐量与其膨胀量存在良好的指数关系,相关系数0.97以上;水泥稳定砂砾混合料中硫酸含盐量宜控制在0.136%以内。     

垂直振动压实水泥冷再生混合料的抗压强度特性

为了揭示水泥冷再生混合料(CCRM)抗压强度特性,采用垂直振动成型CCRM圆柱体试件,研究了龄期、新集料掺量、基面层回收料比例、水泥剂量等因素对CCRM抗压强度的影响规律。结果表明:CCRM抗压强度随龄期增长而增大,28d抗压强度约为极限强度的80%,90d抗压强度约为极限强度的90%,建议加强CCRM早期养生;与不掺新集料的CCRM相比,掺20%、40%新集料的CCRM 90d抗压强度可提高约4.5%、13.1%,故建议新集料掺量为40%。     

改良滨海盐渍土路基填料试验研究与工程应用

针对罗伯茨国际机场盐渍土路基溶陷、盐胀、腐蚀等病害,开展不同石灰、粉煤灰掺量下盐渍土的击实、CBR及无侧限抗压强度试验研究。结果表明:石灰掺量一定时,改良盐渍土的最佳含水率随粉煤灰掺量的增加而升高,最大干密度随粉煤灰掺量的增加而减小;改良盐渍土无龄期下CBR均在31%以上,7 d龄期下CBR均高于45%,石灰掺量大于6%时,盐渍土的CBR值不升反降;盐渍土的无侧限抗压强度随龄期不断增长,粉煤灰会抑制盐渍土的早期强度,而提升盐渍土的最终强度;经工程应用验证,采用石灰、粉煤灰改良盐渍土路基切实可行。     

冻融作用下石灰改良土微观特性研究

为研究冻融作用下石灰改良土的微观机理,使用扫描电镜(SEM)对最优石灰掺量(6%)的石灰改良土及素土的微观结构进行分析,探讨不同冻融次数对石灰改良土微观结构的影响。试验研究结果表明:随着冻融次数的增加,素土土体结构破碎,土颗粒粒径变小,大孔隙数目减少,但总的孔隙数量增多,土颗粒间接触点数目增多;石灰改良土在冻融次数较少时土体破碎,碎屑物质较多,孔隙被碎屑填充,团聚体数量减少但体积增大;冻融次数较多时,土体孔隙数量减少,碎屑与胶结物质结合充分形成大团聚体,土体多为整体嵌合的集合体。因此,在土体中掺入适量石灰拌和均匀,且压实度满足设计要求的石灰改良土,可减轻路基的冻胀现象。     

含盐量对路肩石灰土基层结冰温度的影响

为了研究含盐量对高等级公路路肩石灰土基层结冰温度的影响,将合肥—淮南高速公路田家庵段两侧土样配成掺灰比为3%的石灰土,分别在含水率为8%,11%,14%,17%与含盐量为0.5%,1.5%,2.5%,3.5%条件下进行结冰温度与无侧限抗压强度试验,分析得出了基于含盐量、含水率为变量的无侧限抗压强度与结冰温度预报方程。结果表明:不同含水率石灰土的无侧限抗压强度随含盐量增加近似成二次多项式函数模型减小;不同含水率石灰土的结冰温度随含盐量增加近似成线性函数模型增长;含盐量为1.5%~1.9%,含水率为13.5%~14.5%,结冰温度较素石灰土明显降低,满足无侧限抗压强度规范要求。     

滨海地区盐渍土固化特性及改良剂的灰色关联选择研究

选用水泥、石灰以及水泥+石灰对改良盐渍土的击实特性、CBR值、无侧限抗压强度以及水稳定性进行了研究,分析了改良盐渍土性能随改良剂种类及其剂量的不同而发生的变化,总体来看改良剂的添加对改善盐渍土性能具有促进作用。结合经济性对固化盐渍土的CBR、无侧限抗压强度和水稳性,利用灰色关联法确定了盐渍土改良剂应采用4%水泥。     

压实度及含水率对盐渍土冻胀规律影响试验研究

结合G215线柳园至敦煌段盐渍土地区冻胀的基本情况，对温度下降时的盐渍土冻胀及其影响因素进行了研究。研究内容包括盐渍土在温度从10℃下降到-35℃时的冻胀规律、压实度及含水率对冻胀率的影响规律等。其中压实度分别设置85%、90%、95%等3种工况，而含水量则取用了19%、23%、27%等3种含水量。研究结果表明：土体的温度由0℃下降到-10℃阶段土体冻胀量增加最快，当土体的温度下降到-20℃以后，再降低温度对土体冻胀量的增加则作用不大；当土体的压实度和含水率增大时，都会导致土体的冻胀量增大。研究结果对类似环境条件下的冻胀问题的处理及防治，具有一定的指导意义。