交通荷载下石灰改良软土路基的动力特性试验研究

以上海宝山区某软土路基为对象,采用石灰进行改良,对石灰改良软黏土开展了动三轴试验,研究了在不同掺灰量、围压和固结比条件下,石灰改良路基土的动强度和临界动应力特性.试验研究结果表明:掺灰量、围压和固结比对石灰改良土的动力特性有较大影响,动强度与临界动应力随着掺灰量、围压和固结比的增加而增大;围压对临界动应力的影响最大;较大围压时,对于掺灰量一定的石灰改良土,其临界动应力保持在相对稳定水平.     

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。     

纤维加筋复合固化黄土的强度特性研究

为了探究纤维加筋固化土技术应用于应急机场的可行性，通过无侧限抗压强度试验，探究了不同掺量和龄期的水泥、固化剂以及纤维复合固化黄土的强度特性。结果表明:固化剂与纤维可以提高黄土无侧限抗压强度，其中水泥固化效果最优，且最优掺量为8%，随着纤维和砂掺量的增加，加筋固化土的强度先增大后又减小，纤维掺量为0.30%和0.45%时固化黄土强度较高，砂的最佳掺量在4%左右。进行简易机场布设时，建议机场道面工程使用12 mm改性聚丙烯纤维掺量0.45%，固化剂选用P.O 32.5R硅酸盐水泥掺量8%，砂掺量低于4%的复合固化土。     

干湿循环和荷载作用下粗粒土动力特性试验研究

通过室内大型动三轴试验分析动应力幅值、荷载频率、干湿循环次数等对粗粒土填料动力特性的影响,根据动应力-动应变变化关系分析粗粒土的动力特性。结果表明,粗粒土试样在相同动应力幅值和围压条件下,荷载频率不同导致动应力-应变形成的滞回圈曲线存在差异;在循环荷载作用下,试样表现为应变软化型和应变硬化型两种状态;随着干湿循环次数的增加,试样的动应力水平逐渐衰减,特别是在前2次干湿循环中水平动应力衰减程度最大,随后逐渐趋于稳定;干湿循环和荷载作用均会对试样的阻尼比λ和最大动弹模量Edmax产生影响,其中对阻尼比λ的影响程度较小。     

掺磷尾矿的海淤固化土路堤强度影响因素研究

以疏浚海淤泥为研究对象,水泥为固化剂,掺入连云港当地固体废弃物磷尾矿砂,达到改善海淤泥工程性质、缩短建设周期、保护环境的目的.采用2因素(水泥添加量和磷尾矿砂掺量)5水平均匀试验确定了不同的配比,利用无侧限抗压强度试验,研究无侧限抗压强度的影响因素,从水稳定性和CBR值两个方面证明,提高磷尾矿砂掺量对海淤固化土强度有促进作用.在试验和理论的基础上提出掺磷尾矿砂海淤固化土的强度公式,并进行回归,固化土存在最小的水泥需要量.     

郑东新区饱和粉土动三轴试验研究

从试样饱和、试样固结、振动频率、围压、破坏标准及振动波形等方面设计了与CFG桩施工密切相关的粉土动三轴试验。通过试验得出了郑东新区粉土在各围压下破坏起始动应力,不同围压下起始破坏动应力与围压呈线性关系。根据该原理,在CFG桩施工中可通过降低转速使桩周土体拉裂缝得到有效控制。     

海相淤泥水泥土搅拌桩固化剂室内测试研究

针对普通硅酸盐水泥在海相淤泥质软土中很难形成完整的搅拌桩的工程问题，基于水泥基材料，研制适用于海相淤泥质软土水泥土搅拌桩的混合固化剂。混合固化剂是一种由水泥、专用固化料、生石膏及其他外加剂组成的固化材料。取A、B两个工点的海相淤泥质软土样，选取A、B两组软土试样进行室内固化软土试块测试试验。结果表明：相同掺灰比条件下，混合固化剂固化软土试块的无侧限抗压强度要明显优于纯水泥固化剂。生石膏掺量对于提高软土固化试块无侧限抗压强度有重要的影响。对于A组软土样，生石膏掺量在改善固化土试块强度性质方面存在一个最优掺量，建议为混合固化料的4%。对于B组土样，固化土试块无侧限抗压强度随着生石膏掺量呈增加的趋势。电镜扫描显示：相同龄期的混合固化剂软土试块比纯水泥固化剂试块能够形成更多的C-A-S-H和AFt水化产物，能够形成更致密的空间网状骨架结构，形成强度更高的固化土。     

纤维加筋固化黄土的抗拉强度及加筋机理

通过无侧限劈裂抗拉强度试验及微观形貌试验,探究了水泥、固化剂,以及多种纤维复合固化黄土的抗拉强度特性及其加筋机理。结果表明,水泥固化土劈裂抗拉强度高于水泥石灰固化土和长大固化土;水泥固化土的劈裂抗拉强度随水泥掺量的增加而增大,不同水泥掺量的水泥固化土的劈裂抗拉强度在纤维掺量为0.45%时强度较高;12mm改性聚丙烯纤维加筋固化土劈裂抗拉强度较高,混杂纤维的不能显著提高固化土的无侧限劈裂抗拉强度。     

基于固弃物的固化土路用性能及固化机理研究

为探索矿渣、粉煤灰和脱硫石膏等固体废弃物应用于黄泛区道路工程建设的可行性,基于粉煤灰、矿渣、脱硫石膏、普通硅酸盐水泥和固废基硫铝酸盐水泥制备了粉土固化剂。研究了固化剂掺量（4%、6%、8%、10%）对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、加州承载比（CBR）、水稳性能及抗干湿循环性能的影响。结果表明：使用固废基硫铝酸盐水泥和普通硅酸盐水泥与其他固弃物协同制备的固化剂固化效果最优;固化剂掺量不低于8%时,固化土强度满足JTG D50-2017要求;固化土CBR值高于75%,满足JTG D30-2015中路基填料承载比要求;基于X射线衍射分析和二次电子成像技术,发现固化土中存在水化硅酸钙凝胶（CSH）和钙矾石晶体（AFt）;这些物质通过填充缝隙、挤密、黏结土颗粒,增强土体性能。     

灰土改良土动力变形特性试验研究

通过动三轴试验,研究了灰土改良土在动荷载作用下的变形特性,以及围压、掺灰比及龄期对动弹性模量的影响。研究表明:灰土改良土的动变形与动应力水平及动荷次数相关;其临界动应力随围压及掺灰比的增加而增加;最大动弹性模量随围压、掺灰比及龄期的增长而增长;Ed/Edmax与动应变εd关系曲线具有良好的归一性。     

双向循环荷载作用下的膨胀土动力特性试验研究

以荆门重塑弱膨胀土为研究对象,结合铁路路基实际受力状态,考虑围压、径向动应力幅值、含水量与振动次数等因素对土体动力特性的影响,开展同相双向循环动三轴试验。试验结果表明:双向循环荷载作用下,土体的动应力-应变曲线呈双曲线型,其动应变则随径向动应力的增加而减小;不同初始含水率膨胀土的动弹模量随围压增加而增大,受含水率的影响较大,随振动次数的增加呈衰减趋势并最终趋于一稳定值;且随着径向动应力水平的提高,动弹模量的衰减幅度呈显著增大特征;土体的阻尼比则随径向动应力的增加而增大,随含水量的降低而减小,随围压的增加而减小。     

固化土结构功能层对沥青路面结构力学的影响

为提高路基的强度和稳定性,利用固化土来补偿路基的刚度。首先,通过抗压强度、吸水量、抗压回弹模量等试验测试固化土的力学性能;然后,利用BISAR3.0程序计算在不同工况下固化土层对路基工作深度、路面结构应力和变形的影响。结果表明:在水泥(掺量6%)和固化剂(掺量0.06%)的共同作用下,固化土的抗压强度为4.68MPa,抗压回弹模量为1 108MPa;再者,随着固化土厚度和回弹模量的增加,路基工作区深度降低,固化土层能达到减小路基工作区深度的效果。当固化土用作结构功能层时,随着固化土功能层的厚度和模量增加,基层层底拉应力、拉应变和路基顶竖向压应变都减小,且模量越大越有利于延长路面的使用寿命。研究内容可为固化土在道路工程中的应用提供参考。     

循环荷载作用下岩盐动力特性及累积变形研究

针对岩盐动力特性及累积变形规律研究匮乏的情况,分析了不同试验条件对岩盐动力特性和累积变形发展规律的影响.通过室内动三轴试验,研究了动应力幅值、围压、含水率和加载频率等影响因素作用下岩盐的动强度、动剪切模量和累积应变发展规律.基于Monismith等提出的指数模型,建立了能够合理预测岩盐累积变形的计算模型,并确定了相关参...     

高速公路路基压实低液限粉质黏土动力特性分析

通过对压实度在95%的粉质黏土的室内动三轴试验,深入分析了重塑粉质黏土的动孔压的发展规律、动变形的变化规律、动强度参数和累积塑性变形,以掌握动应力、围压变化对动孔压的影响规律。研究表明：在实际路基工程中降低路基顶部动应力幅值,提高路基压实度和适当的边坡防护,可以有效地减小路基累积塑性变形和稳定。依据累积变形曲线可以判断低液限粉质黏土路基土在循环荷载作用下的稳定情况,可为路基本体在动荷载作用下的永久变形计算和预测提供参考。     

有机膨润土对水泥固化淤泥路用性能影响研究

为研究有机膨润土对水泥固化淤泥填筑道路路用性能的影响,选取不同掺量有机膨润土(DK)对3个地区淤泥进行水泥固化处理,通过劈裂试验、抗冲刷试验、冻融试验和干缩试验分析了有机膨润土对水泥固化淤泥的间接抗拉性能、耐水性能、抗冻融性能和抗收缩性能的影响；通过与普通固化剂固化淤泥的相关性能进行对比,评价掺入有机膨润土的固化剂对水泥固化淤泥填筑道路路用性能的影响.结果表明:水泥固化淤泥的间接抗拉性能、耐水性能、抗冻融性能随有机膨润土掺量的增加而显著提高.与普通的固化剂相比,掺入有机膨润土的新型CDK固化剂能够更显著地提高淤泥填筑道路的路用性能.     

HSC301化淤泥填筑路基性能研究

为进一步推广HSC301固化剂处置淤泥技术,调差分析了HSC301固化剂固化土壤机理及特性,通过对不同掺量的HSC301固化淤泥进行击实试验、CBR试验和无侧限抗压强度试验,系统分析了HSC301掺量对固化淤泥最佳含水量、最大干密度以及力学性能的影响规律,可为固化淤泥施工提供一定的借鉴.     

掺砾形状及掺砾量对饱和掺砾砂土动力特性的影响研究

为了研究掺砾形状对掺砾砂土动力特性的影响,进行了级配相同的亚圆形、棱角形及片状3种形状掺砾砂土的动三轴试验。控制掺砾形状、掺砾量和固结压力等因素,研究掺砾砂土的动弹性模量、阻尼比、孔压及动强度。试验结果表明:掺砾形状对掺砾砂土的动弹性模量影响与围压有关,有效围压小于400kPa时,片状掺砾砂土比棱角形掺砾砂土具有更高的动弹性模量,而亚圆形掺砾砂土动弹性模量最小,当固结压力达到400kPa时,片状掺砾砂土动弹性模量降低至最低;片状掺砾砂土阻尼比最大,而亚圆形掺砾砂土的阻尼比要小于棱角形掺砾砂土;掺砾量在10%～50%范围内,掺砾量越高,掺砾砂土动弹性模量越大,而阻尼比越小。亚圆形掺砾砂土孔压发展最快,而片状掺砾砂土孔压发展最慢;片状形掺砾砂土的动强度最高,棱角形次之,亚圆形最低,且掺砾形状越不规则对动强度的影响越大;掺砾量越高,砾粒之间渗透边界越宽,掺砾砂土孔压消散越快,其动强度相应增大,并且随围压的升高这种趋势越来越明显。     

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。     

复合固结土力学性能试验研究

对掺有ZL-1,EN-1和ISS土质固化剂的固结土进行无侧限抗压强度试验,结果表明ZL-1固化剂的固化效果较好。通过对不同胶结材料的复合固结土的室内试验,得到复合固结土的强度与配合比、期龄、固化剂的掺量、压实度之间的关系,并得到混合料的最佳强度配合比为1∶200～1∶400。     

离子土壤固化剂固化红黏土强度特性

为研究液态离子型土壤固化剂加固红黏土的强度特性，采用美国Road Bond公司生产的液态离子型土壤固化剂对浙江金华地区的红黏土进行加固。在试验确定的最佳离子土壤固化剂掺量0.014%条件下，通过在试样土中加入不同掺量水泥、石灰，成型2种不同压实度（96%、98%）试件，分别进行固化土混合料的抗压回弹模量、抗压强度、劈裂强度和冻融强度试验，分析离子土壤固化剂加固红黏土的强度变化规律，并铺筑试验路进行验证。研究结果表明：红黏土中加入离子土壤固化剂后，其塑性指数有所降低，形成更为密实结构，固化剂、水泥或石灰的掺入都能增加混合料的抗压回弹模量，且在其他条件相同的情况下，掺入石灰对抗压回弹模量的增强效果优于水泥；各配合比混合料的7 d无侧限抗压强度受压实度影响较为显著，98%压实度固化效果优于96%压实度，固化剂、水泥、石灰的掺入均可较好提升试件的劈裂强度，随着水泥掺量的增加，其冻融抗压强度损失BDR也随之提高，其抗冻性能越好。结合现场试验路的情况，建议在实际工程中严格控制其压实度。