明挖隧道固化土的重塑及重金属浸出特性研究

苏锡常南部高速公路常州至无锡段太湖隧道(以下简称太湖隧道)工程采用明挖法施工，存在先固化湖底淤泥开挖，后在隧道顶回填的过程。通过室内试验，研究了不同水泥掺量情况下，破碎过程对于土体强度损失规律的影响、重金属浸出规律及水稳定性。研究发现，破碎过程使得土体的强度损失较大，不同重塑固化土的强度在20～70 kPa之间，相较于破碎前的强度降低量为67%～87%。重塑固化土的强度随二次养护龄期的增加而增加，破碎的时间越早后期增长强度越高，养护总龄期为60 d时，重塑固化土的强度在123～155 kPa。Hg、Pb、As、Cr、Cu等元素的最大浸出浓度随着养护时间的增加逐渐减少，当养护龄期超过28 d后趋于稳定。无论是固化土还是重塑固化土，Cu和Hg的最大浸出浓度均保持较低值，破碎重塑没有显著增大其浸出量。破碎过程会使得其他金属元素的浸出量增加，但是总体均能够满足Ⅳ类水限值的要求。一次掺灰的重塑固化土浸水后均出现崩解情况，需要进行二次掺灰。重塑固化土的二次养护龄期超过7 d,即可获得相对较高的水稳定性。一次养护28 d后破碎的重塑固化土的强度为51.3 kPa,浸水7 d后其强度提高到83.9 k...     

AT固化剂固化低液限粉土的CBR特性与工程应用

以某高速公路SY01段为依托,采用AT(Aluminum tripolyphosphate)固化剂(主要成分为磷酸硅、水玻璃和缩合磷酸铝)固化低液限粉土,研究了不同养护条件、AT固化剂掺量(水玻璃模数为2.5和3.3)及压实度等因素对固化低液限粉土CBR值的影响,通过扫描电镜(SEM)分析固化粉土强度形成微观机理,并通过路用性能试验进一步验证了AT固化剂改性效果。结果表明,固化低液限粉土的最大干密度与最佳含水率有规律地增加或递减,压实度和养护龄期对固化低液限粉土的CBR强度增长至关重要。96%压实度、养护28 d的试样,其5%AT固化剂掺量的CBR强度是0.5%、1%、2%、3%AT固化剂掺量试样的1.85倍、1.58倍、1.25倍、1.07倍。SEM微观结构分析结果发现,AT固化剂可产生胶结物质,与土颗粒胶结,使土体更为致密,且随着固化剂掺量增加,胶结物质也增加。从固化低液限粉土路基的现场试验得到,1%AT固化剂掺量下的固化低液限粉土路基压实度、弯沉值和CBR强度均满足规范中各级公路中上路床填筑要求。     

石灰固化土抗压强度发展规律研究

对于同种土样形成的石灰固化土,随石灰掺量的增加,其抗压强度增长大致分为三个区间：第一区间抗压强度由离子交换反应形成,抗压强度增长较小或基本不增长;第二区间抗压强度由硬凝反应形成,抗压强度增长较快;第三区间由于石灰过量造成粘聚力和内摩擦系数降低而使抗压强度降低。根据试验结果建立了土样性质指标与固化土中离子交换的关系,以及固化土pH值和硬凝反应所需Ca（OH）2之间的关系,为固化土固化剂设计提供了依据。     

石灰改良膨胀土强度试验研究

以南阳某公路试验段膨胀土为对象进行石灰改良膨胀土强度试验,研究了无侧限抗压强度、内摩擦角及粘聚力与石灰掺量、养护龄期之间的关系。试验结果表明:无侧限抗压强度与石灰掺量成三次多项式关系,与养护龄期成线性关系,进一步给出了考虑石灰掺量与养护龄期的无侧限强度计算公式。内摩擦角及粘聚力与石灰掺量均成线性关系,内摩擦角与养护龄期成线性关系,石灰掺量为0时粘聚力与养护龄期成线性关系,石灰掺量不为0时粘聚力与养护龄期成二次多项式关系。石灰对改良膨胀土粘聚力的影响很大而对内摩擦角的影响很小,这是因为在石灰和膨胀土颗粒之间主要产生灰结作用和凝聚作用以提高膨胀土的抗剪强度。给出了最优掺灰量和最优养护时间。     

闷料时间及掺料次序对固化土路基无侧限抗压强度的影响研究

本文以宁波市软土地区工程渣土泥浆脱水后形成的含水率为30%左右的细粒土为原材料,采用几种常见固化剂(水泥、石灰、粉煤灰)对其进行固化,分析了闷料时间及固化剂掺料次序对固化土的7天无侧限抗压强度的影响,并分析其强度形成机理。结果表明,未经闷料的固化土7天无侧限抗压强度高于闷料后击实的固化土强度;当先掺水泥或不掺加水泥时,1～7h的闷料时间不会对固化土的7天无侧限抗压强度造成明显影响;后掺水泥时,存在最优闷料时间,使得固化土7天无侧限抗压强度达到最高,且闷料时间过长或过短都会对强度造成不利影响。研究结果可为软土地区渣土泥浆资源化再生利用作为固化改良土路基施工方法的选择提供参考。     

聚合物和矿物掺合料对水泥砂浆性能的影响研究

对掺聚合物与矿物掺合料（SCM）改性砂浆的力学性能和耐久性进行研究。试验包含两部分,试验Ⅰ分别对掺矿渣和硅灰（SF）的砂浆性能进行测试;试验Ⅱ是在最佳矿渣与硅灰掺量的基础上,通过填加聚合物,对双掺SCM与聚合物乳液的砂浆力学性能以及耐久性进行试验研究。结果表明,砂浆中掺矿渣和硅灰可以明显改善砂浆的强度和耐久性;掺聚合物以及SCM（矿渣或硅灰）的砂浆比单掺聚合物改性砂浆和普通砂浆表现出更好的力学性能和耐久性;与掺40%矿渣和聚合物的改性砂浆相比,SF-SBR改性砂浆具有最高的抗压强度、抗折强度以及抗氯离子渗透能力,但前者吸水率较低且抗碳化性能好。     

木质素改良低液限粉土相关性能试验研究

对济南地区黄河冲积低液限粉土进行改良试验，研究以木质素作为固化剂对该地区粉土的改良效果。结果表明:木质素的掺入能减小土体空隙，与素土相比，木质素改良土的最大干密度增大，而最优含水率减小。木质素掺量和养护龄期对改良土的无侧限抗压强度UCS影响明显，木质素掺量在0%～16%时，UCS值随木质素掺量的增加而增大；UCS值随养护龄期的增加而增大，前7天的强度增长明显。将不同掺量的木质素改良土进行水稳性试验，发现木质素掺量为12%的改良土水稳性能最佳。     

南宁膨胀土化学改良的路用性能试验研究

为研究膨胀土的化学改良效果,以南宁膨胀土为对象,在分析膨胀土基本工程特性的基础上,分别用石灰、水泥及粉煤灰作为改良剂对3种不同路段膨胀土进行改良试验,通过试验分析各种改良材料对本路段内膨胀土的改良效果及适应性。研究表明:掺石灰对膨胀土强度的增长和胀缩性指标的降低效果显著,当掺量为5%、7%时均能满足CBR值大于3%且胀缩总率小于0.7%的规范要求;掺水泥对增长膨胀土强度效果显著,但对降低胀缩性指标效果较差;掺粉煤灰对增大CBR不明显。     

聚合物改性水泥砂浆试验研究

为研究聚合物改性水泥砂浆（PMA）的改性机理,对PMA的抗折抗压强度、微观形貌与结构进行了试验分析。试验结果表明：随着聚合物掺量的增加,PMA所需的前期标准养护天数减少;PMA的抗折强度较普通砂浆有大幅度提高且压折比降低;且由于聚合物具有成膜和填充效应,PMA内部趋向于一种连续密实的空间网架结构。     

高等级公路聚合物水泥砂浆抗压强度的试验研究

采用烷氧基硅烷KH 550有机硅聚合物进行普通水泥砂浆的改性,研究了其不同含量对水泥砂浆抗压强度、抗折强度、粘结强度的影响。结果表明:试件抗折强度随养护龄期增加提升明显,在养护龄期相同时,与未添加有机硅的基准试件相比,掺入1.5%~5.5%的有机硅试件抗折强度下降较小;抗折强度随有机硅掺量增多逐步下降。试件单轴抗压强度随养护龄期的增加呈上升趋势,在养护龄期相同时,试件抗压强度随有机硅掺量增加逐渐下降。在养护龄期28 d后,随着有机硅掺量的增加,聚合物水泥砂浆单轴抗压强度逐渐降低。随着龄期的延长,聚合物改性砂浆的粘结强度逐渐增强,在龄期相同时,粘结强度随有机硅含量的增加则逐渐减小。未添加有机硅的普通水泥砂浆内部具有较大空隙和明显裂缝,整个结构为非连续,掺入有机硅的聚合物水泥砂浆为连续网架结构,未水化水泥颗粒和界面区裂缝难以辨别。     

土凝岩固化黏性土路用性能试验研究

采用无侧限抗压强度试验、击实试验、抗疲劳性能试验和水稳定性试验，对土凝岩固化黏性土与水泥固化黏性土的力学及耐久性能进行对比，探究其性能变化规律。结果表明:随土体固化剂掺量增加，固化稳定黏性土7 天无侧限抗压强度增大，其最佳含水率也随之增大；水泥固化稳定黏性土的早期水稳定性系数低于土凝岩固化黏性土，后期水稳定性系数较为接近。     

复合固化剂固化淤泥力学特性及微观机制

我国每年因工程施工会产生大量的废弃淤泥，传统的堆砌抛填处理方式，不仅侵占土地且容易造成二次污染。通过加入固化剂将废弃淤泥转化为可用于填筑的工程材料是目前比较好的一种处理方式。但常用的淤泥固化剂水稳定性差，对高含水率淤泥固化效果不佳，无法广泛应用。本文在前人研究的基础上，通过贯入度试验、无侧限抗压试验等一系列试验，对几种常用的固化剂掺合料进行筛选，从而制作了一种对高含水率淤泥具有快速固化效果的固化剂并确定了其最优掺量。对固化淤泥的力学特性研究，表明该固化剂性能优异，养护七天后，固化土的CBR值和强度均符合工程规范要求。结合电镜扫描图，分析固化淤泥的微观特征，发现该固化剂的固化效果来源于钙化聚酸的水化形成的链状结构，在碱性条件下与淤泥颗粒以及矿物离子发生的聚合作用。     

工业废弃木质素固化改良粉土路基技术与应用研究

为研究工业废弃木质素改良粉土路基技术的可行性,通过室内无侧限抗压强度、水稳性和干湿循环试验,分析掺量（质量分数）、龄期等因素对木质素改良粉土力学特性和耐久性的影响,并与石灰改良进行对比;基于微观分析结果,阐明木质素改良土体的机理;同时开展木质素改良粉土路基填料现场试验,对改良路基土进行加州承载比、回弹弯沉值、轻型动力触探等路用性能测试和环境影响评价。研究结果表明：木质素可有效提高粉土的抗压强度和耐久性,其改良粉土的最优掺量为12%,28 d龄期养护12%掺量试样的水稳系数为0.52,经历4次干湿循环后,质量损失率低于20%,木质素改良粉土的耐久性能显著优于石灰土;木质素与粉土主要发生了水解反应、质子化反应和静电引力作用,最终形成致密稳定的土体结构;15 d龄期养护后,12%掺量木质素改良路基粉土的路用性能指标均优于8%掺量生石灰土,回弹弯沉值在1 mm以内,贯入阻力随养护龄期和贯入深度的变化可表征改良路基土的强度特征;木质素改良路基粉土的土壤质量符合二级标准,论证了木质素固化改良粉土路基技术的可行性和环境友好性。     

养护方式对自流平修补砂浆早期体积变形影响的研究

为寻找适用于自流平修补砂浆的养护方式,文中研究了标准条件下养护、自然养护、涂刷养护剂、覆膜养护,以及涂刷养护剂后覆膜情况下,自流平修补砂浆的失水率、强度和早期体积变形情况。结果显示,与刷涂养护剂相比,采用覆膜养护可以更好地减少水分散失和保证试块强度的发展。在自然养护下,试件经短期膨胀后体积迅速回落,6 d时体积变形表现为收缩。采用覆膜养护可以明显减少砂浆试件的收缩,28 d时体积变形仍表现为膨胀,刷涂养护剂可降低后期的体积回落,当覆膜与养护剂配合使用时,对砂浆收缩的改善效果更为明显。     

掘进机黏性渣土结泥饼机制及聚合物改良研究

针对掘进机在黏性地层中施工刀盘结泥饼的问题，以无锡地铁4号线某矩形顶管工程为例，通过添加不同质量的聚合物对不同含水率的渣土进行改良，测试改良前后渣土的黏附强度、不排水抗剪强度及高温环境下渣土的保水能力，并通过液塑限变化分析渣土改良的机制，借助泥饼形成风险分区图评估泥饼形成的风险与改良效果。研究表明： 1）添加聚合物和水对渣土黏附强度有一定影响，增大含水率能显著降低渣土的黏附强度，当渣土含水率为35%~45%时，添加聚合物能有效降低渣土的黏附强度； 2）含水率的增大会降低渣土的不排水抗剪强度，而添加聚合物能有效增强渣土的不排水抗剪强度，当添胶比达到0.15%后增强效果显著； 3）聚合物能提高渣土的液限和保水能力，保证渣土的流塑性满足施工需要； 4）结合泥饼形成风险分区图，比较渣土-金属界面的黏附强度和渣土的不排水抗剪强度，可以综合判断黏性渣土结泥饼的风险和改良效果。     

滨海软土水泥土强度特性试验研究

分析了软土的工程特征,并就两种典型软土——淤泥和淤泥质黏土进行了水泥土配方试验,分析了固化龄期、水泥掺量、粉喷与浆喷形式、软土本身性质对水泥土强度的影响。研究发现:①水泥土强度随着固化龄期的增长而逐渐提高,前28 d强度增长较快,约占90 d强度的66%~78%,28 d后增长趋缓;强度与龄期的关系可表示成对数关系。②水泥土强度随水泥掺量的增加而增大,两者近似呈线性关系,斜率在0.07~0.10之间。③粉喷水泥土强度比浆喷的要高12%~36%。最后基于试验结果设计了水泥搅拌桩复合地基。     

新型固化云母片岩稳定土路基填料特性研究

依托枣阳至潜江高速公路路基工程，研发一种铁矿废石渣、粉煤灰和生石灰按一定比例掺配的新型固化剂，对不同含水率的强风化云母片岩路基填料进行固化；测试固化后云母片岩稳定土无侧限抗压强度、黏聚力、内摩擦角及承载比变化情况。结果表明:随新型固化剂掺量增加，无侧限抗压强度得到提高，黏聚力呈上凸型抛物线变化，内摩擦角小幅增加，承载比得到增强；建立固化稳定土无侧限抗压强度、黏聚力及内摩擦角随初始含水率和固化剂掺量变化的数学模型，固化后的强风化云母片岩稳定土路基填料能满足高速公路路堤填料填筑性能要求。     

循环硫化床粉煤灰固化土的试验研究

循环流化床粉煤灰（CFB灰）作为锅炉的主要固体废弃物,其资源化利用尚处于起步阶段。利用CFB灰的水化特性,制备以CFB灰为主、电石渣和脱硫石膏为辅、完全使用工业废渣的土体固化剂,提出CFB灰资源化利用的新方法。通过固化土室内试验,探究固化剂配比、养护龄期对固化土无侧限抗压强度的影响。结果表明:CFB灰活性高于普通粉煤灰;配比为CFB灰:电石渣:脱硫石膏=7.2:1.8:1,固化剂掺入量为10%时,固化土28天无侧限抗压强度可以达到2.12 MPa;固化土强度可以满足复合地基和止水帷幕中固化土天搅拌桩对于强度的要求。     

玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度影响因素试验研究

通过开展玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度试验，研究分析纤维掺量、水泥掺量、土样含水率以及养护龄期等因素对其劈裂抗拉强度的影响，并基于灰色关联理论，探究各因素对玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度的影响程度。研究结果表明:玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度与纤维掺量、水泥掺量和养护龄期呈正相关，与土样含水率呈负相关；劈裂抗拉强度增长速率随纤维掺量、水泥掺量和养护龄期的增加而减小；水泥掺量、土样含水率、养护龄期是影响玻璃纤维水泥土劈裂抗拉强度增长的主要控制因素，纤维掺量对其劈裂抗拉强度的影响最小。     

RCS土壤固化剂加固土的试验研究

利用RCS土壤固化剂对宁乡两种典型土质进行了固化试验研究,研究结果表明,掺人0．015％的RCS固化剂后,试件最大干密度变大,最佳含水率的变化不明显;CBR值和7d无侧限抗压强度增大;同时,掺加一定量的水泥可以明显提高RCS固化土的水稳定性和抗压强度,可取得良好的效果。试验结果表明这种固化剂具有较强的实用价值和应用前景。