酸性环境干湿循环条件下膨胀土的膨胀特性及微观作用分析

弄清酸雨及干湿循环共同作用下膨胀土的膨胀性能及其微结构与矿物成分的变化，对研究酸雨区膨胀土的基本性质劣化及工程问题意义重大。为此，以广西酸雨重灾区百色原状膨胀土为对象，模拟酸雨（pH=3，5，7）与干湿循环（n=1，2，3，4）两者共同作用的环境，开展了无、有荷膨胀率试验，并采用扫描电镜（SEM）、压汞仪（MIP）和X射线衍射仪（XRD）分析了该环境下试样的微结构及矿物成分的演变规律。研究结果表明：酸性环境使试样的膨胀率增大，溶液的pH值越小，膨胀率越大；随干湿循环作用次数的增加，不同溶液环境下试样的膨胀率均先增大后趋于稳定，且2次作用后的增幅最大；经酸性环境与干湿循环共同作用试样的膨胀率增大更多，溶液pH值为3和5，经2次干湿循环后其膨胀率比pH值为7的分别增长了24.7%和7.9%；上覆压力能明显抑制试样膨胀率的增长，设定测试压力越大，该值下降越显著。酸性环境与干湿循环共同作用下膨胀率增大的机理可通过微观结构分析作出解释：酸性环境作用下膨胀土中游离SiO₂，Al₂O₃，K₂O，MgO，CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤，削弱了叠聚体结构间的联结作用，使面面叠聚结构的排列趋于分散，微孔隙体积及数目不断增大，同时遭受干湿循环作用后，土中微孔隙加速发育，土颗粒与溶液水间化学反应更剧烈，致使其膨胀变形进一步增大。因此，酸雨重灾区的膨胀土工程建设，必须考虑酸性环境与干湿循环共同作用造成的膨胀土基本性质劣化的不利影响。     

酸性环境对百色膨胀土胀缩性能的影响及其微观解释

以广西酸雨重灾区百色膨胀土为研究对象, 模拟不同酸性条件(pH值分别为3、5、7) 开展无荷膨胀率、膨胀力与线缩率试验, 研究酸雨对其胀缩性能的影响, 并采用扫描电镜(SEM) 图像和X射线衍射(XRD) 图谱分析了其微观结构与矿物成分, 运用IPP图像处理软件定量分析了SEM图像中试样的微结构。研究结果表明: 试样起始含水率降低时, 酸性环境对其膨胀变形的促进作用加大; 起始含水率由17%降至9%时, 不同酸性环境下试样的无荷膨胀率之差变大, 相比中性溶液, pH值为3和5的酸性溶液浸泡试样的无荷膨胀率增幅分别由20.6%和5.6%增至26.9%和7.0%;随着溶液pH值的减小, 试样无荷膨胀率、膨胀力与线缩率均呈阶段性增长; 相比中性溶液, pH值为3的酸性溶液浸泡试样的实测无荷膨胀率、膨胀力与线缩率分别增加了24.3%、37.5%和16.9%;环境酸性越强, 试样水分蒸发的速度越快, 脱湿至稳定时的含水率越低, 受酸侵蚀土的孔隙数和尺寸随之增加; 当溶液pH值从7分别降至5和3时, 土体孔隙率由8.7%分别增至11.9%和19.4%, 直径为3~5 μm的孔隙数急剧增多; 酸性环境使矿物结晶的程度变差, 其中游离的SiO₂、Al₂O₃、K₂O、MgO和CaO等胶结物出现不同程度的溶蚀和淋滤, 使原叠聚体间的结构联结强度减弱, 由面面叠聚结构逐渐向边边结构演化, 环境酸性愈强, 这种演化趋势愈剧烈, 直接导致膨胀土的胀缩变形增大。      

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。     

模拟干湿循环及含低围压条件的膨胀土三轴试验（双语出版）

针对膨胀土边坡坍滑多呈浅层性，取广西百色膨胀土为对象，设计并开展经干湿循环作用含低围压条件的重塑土饱和三轴固结排水试验，着重分析橡皮膜约束对围压的影响并做出校正，对比分析校正前、后的实测抗剪强度参数，探究不同干湿循环次数及试验围压下的强度及应力-应变关系。结果表明：经干湿循环作用，各级围压下试件的应力-应变均呈应变硬化特征；围压越大，初始模量越大，主应力差也越大；干湿循环作用下，橡皮膜约束等效围压σ_3e均随试验围压σ₃增大而减小；0次干湿循环下，σ₃由5 kPa增至200 kPa时，σ_3e从9.1 kPa减少至6.7 kPa，σ_3e/σ₃由181.8%减少至3.4%，橡皮膜约束对低围压的测试结果影响显著，须进行校正；干湿循环由0次增至6次，校正前低、高和全围压段的黏聚力分别衰减34.7%、27.7%和28.3%，校正后衰减达77.1%、31.9%和35.6%，但摩擦角变化小；橡皮膜约束影响后，经6次干湿循环作用，低围压段的黏聚力仅为0.8 kPa，趋于0，摩擦角为18.5°；膨胀土边坡稳定性分析时，宜采用低、高围压两段拟合校正围压应力圆的强度参数，以获得与实际坍滑破坏较吻合的计算结果。     

大掺量激活钢渣微粉-水泥稳定碎石性能及微观特性

为研究大掺量钢渣微粉-水泥稳定碎石的性能，采用自制复合激发剂激活钢渣微粉（ASSP），开展了不同胶凝材料剂量（质量分数4%、5%和6%）大掺量（质量分数100%、90%、70%、50%）ASSP-水泥稳定碎石的7 d无侧限抗压强度（UCS）与5%胶凝材料剂量不同龄期（7，28，90 d）的UCS和劈裂强度（SS）试验；在此基础上，进行了5%胶凝材料剂量100%和70%ASSP-水泥混合料的抗压与劈裂回弹模量、抗冻性、干缩与温缩以及SEM、XRD微观试验，并与对照组P·S·A32.5水泥稳定碎石混合料性能进行了对比分析。结果表明：随着胶凝材料剂量增加，ASSP-水泥混合料的UCS和SS均越大，且同剂量下，70%和50%ASSP-水泥混合料强度与对照组的相当；通过调整胶凝材料剂量，大掺量ASSP混合料7 d的UCS完全能满足不同公路等级基层、底基层的要求；各ASSP-水泥混合料不同龄期UCS和SS、抗压与劈裂回弹模量的变化规律与对照组一致，均随剂量和龄期的增加而增大，抗冻性均满足要求；随ASSP掺量的增大，混合料干缩系数越小，温缩系数越大，掺入适量ASSP能减少混合料的干缩开裂；不同ASSP掺量混合料的主要水化产物为C-S-H、AFt和CH等，ASSP混合料的早期水化慢，水化产物数量少；28 d后70%ASSP混合料的水化产物C-S-H、AFt特征峰值与对照组相当，SEM结果与此一致；7 d后100%ASSP混合料胶凝浆体形貌和界面过渡区中浆体与骨料间连接不紧密，ASSP-水泥的浆体形貌较好，混合料结构密实，孔隙和裂缝的数量明显减少，较好地解释了混合料的宏观力学性能。可见，将大掺量ASSP-水泥稳定碎石用作路面基层完全是可行的，该研究为此类材料的推广应用提供了参考。     

酸雨湿干循环作用下百色膨胀土裂隙发育规律及其微观机制

为弄清酸雨与湿干循环共同作用对膨胀土裂隙发育的影响,以广西酸雨重灾区的百色原状膨胀土为对象,室内设置高清照相机观测记录经不同酸雨与湿干循环作用后试验土样的裂隙发展,用Image-Pro Plus （IPP）图像处理软件获取土体裂隙特征参数,并采用扫描电镜（SEM）和X射线衍射法研究试验过程中土样的微结构及化学成分演变。据此,从分析膨胀土叠聚体间微结构受力及裂隙发育演化2个方面,探究酸雨与湿干循环作用下土样的裂隙发育规律及其微观机制。结果表明：酸雨将促进试样裂隙发育,酸雨pH值越小,裂隙发展愈明显;相比中性水的湿干循环环境,湿干次数n=1、湿度为17%~18%的试样,在pH值为5和3酸液作用下,实测的裂隙面积率分别增大11.0%和69.1%;当n增至4、湿度为7%~8%时,试样裂隙面积率的增幅分别达17.3%和31.8%,可见酸雨与湿干循环的共同作用对试样裂隙发育的促进作用更加显著。微观对比分析得出,酸雨与湿干循环共同作用使土中胶结物质迅速流失,土粒间化学胶结力P_f、静电引力P_j和土粒自重P_z均减小,土样横截面的平均强度下降,导致叠聚体微结构由于相互引力的减小而逐渐分离,形成新的孔隙,且新孔隙将由表及里不断拓展,进一步引起土样结构中的含水率不均匀分布,并加快其脱湿速率,最终造成土中裂隙发育加剧。     

考虑加载时序的真空堆载联合预压地基解析近似计算方法研究

真空堆载联合预压加固软土地基理论研究滞后于实践应用。引入经典砂井地基固结方程，将单砂井地基上、下端边界假设为接近实际情况的半透水边界，考虑真空、堆载荷载的实际施加组合时序，合理界定初始边界条件，推导符合地质和施工实际情况的真空堆载联合预压工法下单砂井地基孔压、固结度及固结沉降解析解。针对一个高速铁路真空堆载联合预压加固软土地基工程项目，敲定各项参数并做简化转化，计算土体孔压时空分布规律、沉降变化规律等。计算结果与实测值对比分析表明：所获得的整个地基孔压、固结度和固结沉降计算公式，能揭示真空堆载联合预压软土地基孔压、固结度、固结沉降变化规律；可将真空堆载联合预压阶段的堆载荷载分级瞬时施加，土体的孔压、固结沉降等响应更为合理；单纯真空预压阶段，不同深度处各点孔压最终稳定在不同的恒定值；真空堆载联合预压阶段，不同深度处的各点孔压最终稳定在相同的恒定值；真空堆载联合预压阶段的堆载前期，真空荷载占主导地位，中后期堆载荷载作用才凸显出来；提出了计算参数u₀、u_tt、■、u_tl概念，并开发了这些参数的合理经验取值方法，计算结果证明了方...