冻融作用对南方粉质黏土物理力学性质的影响

室内模拟极端冰雪环境下,对我国南方典型不扰动粉质黏土进行反复冻融试验研究,分析了冻融作用下土体物理力学指标的变化规律。试验发现,随着冻融次数的增加,土体的含水量、密度、液限和塑性指数减小,塑限略有减小,孔隙比渗透性增大。冻融作用对土体力学性质的影响尤为显著,使其抗剪强度减小,而无侧限抗压强度在冻融10次后基本丧失。通过对反复冻融土的扫描电镜试验发现,多次冻融后土体变得破碎,土体中孔隙变大且数目增多,裂隙增多。这表明,多次冻融后土体遭到结构性破坏,土颗粒得以重新排列,导致土体骨架的结构性转移,使整个受力体系发生变化,这也是冻融作用后土体物理力学性质变化的主要原因。     

冻融循环对固化铅污染土强度与孔隙特征影响的试验研究

水泥基固化剂封闭是近年来重金属污染修复治理的主要技术手段之一。冻融循环作用是影响水泥固化重金属污染土力学特性的重要外营力。本文以人工制备的铅污染土为研究对象,结合冻融实验和室内土工试验,研究冻融循环作用对铅污染土无侧限抗压强度的影响。结果表明:随着水泥掺量的增大,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度增大,破坏应变减小;随着铅离子掺量的增大（污染程度升高）,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u降低,应力-应变曲线变化趋势更加相似;水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u随冻融频次的增大而降低;相同冻融频次条件下,随着水泥掺量的增加,水泥固化铅污染土的无侧限抗压强度q_u损失率降低。基于SEM图像对固化铅污染土进行微观结构定量分析,表明随着冻融次数的增加,试样中细颗粒（< 1 μm）和细孔隙（< 2 μm）所占比例均提高。冻融作用对土体结构的破坏可能是导致土样无侧限抗压强度q_u降低的主要原因。     

EPS颗粒混合轻量土无侧限抗压强度特性试验研究

为研究EPS颗粒混合轻量土的密度、强度和变形特性,对不同水泥掺量、EPS颗粒掺量、含水率和龄期的轻量土进行密度无侧限抗压强度试验。试验配置轻量土无侧限抗压强度范围为103.2~1359.0 kPa,且随水泥掺量的增大呈指数关系增大的趋势,随EPS颗粒体积比的增大而呈线性关系减小的趋势。在大于最优含水率情况下,含水率越高,无侧限抗压强度越低,两者为指数关系,而龄期的增长能够使得轻量土的无侧限抗压强度呈双曲线增大的趋势。EPS颗粒混合轻量土的应力-应变关系曲线主要表现为应变软化型,含水率和EPS颗粒体积比的增大会使得轻量土的应力-应变关系曲线逐渐向硬化型转化。水泥掺量和龄期的增大能够增强轻量土的脆性特征,增大刚度。而含水率和EPS颗粒体积比的增大则使得轻量土的延性特征增强,刚度减小。研究成果对实际工程应用具有参考价值。     

黄土的构度指标及其试验确定方法

黄土的结构性是一个重要的物理性质指标,它与土的粒度、密度和湿度一起影响土的力学性质。依据加荷、扰动、浸水释放土结构势的方法,由土的无侧限抗压强度定义了黄土结构性的构度指标。通过多个场地不同黄土的无侧限单轴压缩试验,测试分析了不同含水率原状土、重塑土和饱和原状土的单轴压缩应力-应变曲线及无侧限抗压强度变化规律,由此得出土的构度指标的变化规律。并且,在粒度、密度、湿度相似条件下,比较分析了土的构度指标与其压缩性之间的关系。土的构度指标与粒度、密度和湿度指标一起能够合理描述土的物理力学基本性质。     

粉煤灰改良膨胀土试验研究

研究掺粉煤灰对合肥膨胀土的物理性质指标以及胀缩性指标等的影响,探讨利用粉煤灰改良膨胀土的措施与效果。试验研究结果表明,在膨胀土中掺入适量的粉煤灰可有效降低膨胀土的塑性指数、降低膨胀势、减小线缩率与降低活性。在膨胀土中掺入粉煤灰还可改变膨胀土的击实特性,一定击实功作用下,随着掺灰率的增加,土体的最优含水率与最大干密度均减小,膨胀土中掺入粉煤灰后,膨胀土可在较小的含水率下通过击实或压实达到稳定。掺灰膨胀土的膨胀量与膨胀力随养护龄期的增长而减小;没有经过养护的掺灰土,其无侧限抗压强度随掺灰率的变化几乎没有变化,经过7 d养护后,土的无侧限抗压强度有所增长,并且存在一个峰值点,合肥膨胀土的无侧限抗压强度所对应的最佳掺粉煤灰率约为15 %～20 %。     

物理性质对黄土初始结构性的综合影响研究

黄土是具有特殊结构性的土,目前对其结构性影响因素的研究大多处于单因素定性分析阶段。构度指标反映的是黄土的初始结构性。为研究物理指标对初始结构性的综合影响,首先,对西安、兰州两地原状及重塑的黄土试样开展了不同含水率下的无侧限抗压强度试验,得到了相应黄土的构度。分析得出:构度随含水率、干密度、最小密度比、塑性指数、液性指数的增大均呈减小的趋势,除此之外,还与黄土的形成时代及其分布地区有关。其次,根据以上结论,用基本物理指标构造了一个综合物理量,进一步分析了构度与综合物理指标的关系,得出了区分地区、区分地质时代的由综合物理量直接定量计算构度指标的经验公式。最后,通过对西安另一场地的黄土进行试验得出的构度指标与运用本经验公式计算所得的构度值的对比,初步验证了其合理性、适用性。经验公式为以后通过简单易测的物理指标定量计算构度提供了一种方法。     

初始含水率对风化砂改良膨胀土无侧限抗压强度的影响

利用风化砂对膨胀土进行了物理改良处理,在验证这一改良方法对提高膨胀土力学指标的可行性的同时,通过改变试验时的初始含水率,深入探讨了膨胀土的无侧限抗压强度随初始含水率和风化砂掺量的变化规律。试验研究表明:1掺入适量的风化砂对膨胀土力学指标的提高效果较为显著,综合考虑风化砂掺量对各项力学指标的影响,当风化砂掺量为10%时效果最好;2当风化砂掺量相同时,无侧限抗压强度随着初始含水率的增大先增大后减小,当初始含水率略大于最佳含水率1%~2%时所对应的无侧限抗压强度最大;3风化砂掺量对膨胀土无侧限抗压强度的影响较大,当初始含水率相同时,无侧限抗压强度随着风化砂掺量先增大后减小,当风化砂掺量为10%时,各初始含水率下的无侧限抗压强度均达到最大,且无侧限抗压强度与风化砂掺量满足四次函数的关系;4综合考虑风化砂掺量和初始含水率对膨胀土无侧限抗压强度的影响,得出当风化砂掺量为10%、初始含水率为14%时,风化砂改良膨胀土的无侧限抗压强度达到最大值。     

冻融循环作用下黄土无侧限抗压强度和微观规律的试验研究

青海地处多年冻土地区,属于青藏高原大陆性气候带,冻融循环是路基和地基基础的一种常见破坏因素,为研究冻融循环作用对青海地区实际工程的影响,揭示冻融循环作用对其损害的机理,通过对青海西宁地区原状黄土和重塑黄土进行冻融循环试验、无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验,分析不同冻融温度和不同冻融循环次数对原状黄土、重塑黄土无侧限抗压强度和微观结构的影响。结果表明:当黄土经历0～6次冻融循环时,原状黄土和重塑黄土的强度逐渐降低,而8～10次冻融循环后其强度先增大后趋于稳定;原状黄土的强度随冻融温度降低而降低,而重塑黄土的强度随冻融温度降低先增大后减小;从微观角度分析,冻融温度的降低和冻融循环次数的增加,均导致黄土大颗粒逐渐分解为小颗粒,颗粒的排列方式发生改变。     

碱渣改良膨胀土室内试验研究

通过室内试验,探讨利用碱渣作为添加剂对膨胀土改良的可行性和改良效果和碱渣改性土的基本物理力学性质和膨胀性。研究结果表明,随着掺渣率的增加,碱渣改性土的黏性成分的含量降低,粗颗粒含量增加,导致相对密度、液限、塑性指数、自由膨胀率、有荷膨胀量均呈明显减小趋势,这说明碱渣对膨胀土膨胀性的改良有显著效果;碱渣改性土可击实含水率范围较之膨胀土宽,这给碱渣改性土的施工带来很大方便;经过7 d养护后的土样无侧限抗压强度和抗剪强度都显著增加,并在掺渣率为30%时存在一个峰值点。抗剪强度增强主要体现在黏聚力显著增加,而内摩擦角变化不大。     

固化淤泥重塑土力学性质及其强度来源

对不同水泥掺加量的固化淤泥及其重塑土进行了无侧限抗压强度试验和直接剪切试验,并对固化土和重塑土的应力-应变关系曲线、无侧限抗压强度、黏聚力和内摩擦角进行了比较分析。结果表明：随着水泥量和龄期的增加,固化淤泥的脆性增强,塑性减弱;重塑土的应力-应变关系受水泥量和龄期的影响不大,随着应变的增加,应力增长缓慢,塑性变形非常大。固化土的无侧限抗压强度、黏聚力均随着水泥量和龄期的增加而增大,而内摩擦角则有减小的趋势。重塑土相对于原状土无侧限抗压强度和黏聚力都有较大程度的折减,并且水泥量和龄期越大,折减越多;内摩擦角随着水泥量和龄期的增加有小幅度提高。重塑土强度主要来源于破碎固化土团间的摩擦和咬合作用,因此,在固化淤泥重塑土的实际工程应用中,初始固化土的处理强度不应太高。     

冻土融沉系数的评价方法

融沉系数是估算冻土融化后沉降量的重要参数指标。融沉系数与冻土中的含冰量和干容重有关，含冰量大则冻土融化后的沉降量大，因此融沉系数大，在饱和状态，干容重较大的冻土，融沉系数较小，基于冻土融沉试验结果分析，建议引入界限孔隙率以此界定过大的冰含量完全用于沉降。将融沉分为3个状态来分析：非饱和、饱和以及过饱和(超过界限孔隙率状态)，给出的3个状态下的融沉系数计算方法与实验测试结果对比，具有较好的预报结果，从而使得融沉系数更容易评价。     

掺高炉水渣膨胀土的室内改良试验研究

通过掺入10%～20%不同量的高炉水渣来改性膨胀土,对素土及其掺高炉水渣改性土的基本物理力学性质、胀缩特性进行试验对比研究,确定改性效果。试验结果表明,高炉水渣可以大幅降低膨胀土的自由膨胀率、液限和塑性指数,同时改善膨胀土的颗粒级配、强度特性。改性后的膨胀土黏粒减少,粉粒增多,干密度随含水率变化较小,水稳性提高。这说明了高炉水渣对膨胀土具有很好的改性效果。     

掺石灰黏土电阻率试验研究

利用4电极电阻率测量装置,在室内对各种灰土样的电阻率进行测试对比研究,揭示了不同因素如灰土比、含水率、饱和度、土的结构和土粒粒径等对灰土样电阻率的影响。在不同含水率（15 %、20 %、25 %和30 %）条件下,素土及其与不同石灰掺量（1:10、1:15和1:30）的混合,通过轻型击实试验后,测量其横向及竖向断面上的电阻率,研究电阻率与不同石灰配比击实土样的物理力学性质之间的关系。实验结果表明,当含水率在15 %~20 %之间时,较小的含水率增量引起混合土样电阻率的大幅度下降;当含水率约达到20 %后,其电阻率随含水率的继续增加而减小的幅度很小;在15 %含水率时,掺灰土电阻率比素土样高;在30 %含水率时,其电阻率低于素土样,而且掺量越大,电阻率越低;由于击实导致土体颗粒的结构重新排列,电阻率在横向上大于竖向;电阻率随着无侧限抗压强度的增加而增加,在电阻率大于50 ?•m时,电阻率随无侧限抗压强度的增加而减小;饱和度、干密度与电阻率呈负指数变化规律,孔隙率、孔隙比与电阻率呈指数变化规律;含水率对于电阻率的影响较为敏感。     

Stabilization of Expansive Soil with Cement Kiln Dust and RBI Grade 81 at Subgrade Level

The present research work deals with an expansive high plastic clayey soil with cement kiln dust (CKD) and stabilizer (RBI Grade 81). The physical and engineering properties of soil are plasticity, compaction, unconfined compressive strength (UCS), consolidation and California bearing ratio (CBR) of the clayey soil and clay treated with CKD and stabilizer were determined. Soil chemistry was examined before and after treatment using scanning electron microscope (SEM) and elemental dispersive spectrometer. The clay mixed with CKD, CKD and RBI Grade 81 was found that optimum contents are 10 % (CKD), 15 % CKD with 4 % RBI Grade 81, respectively. The result indicates that CKD alone will decrease maximum dry density and increase optimum moisture content. CKD with RBI Grade 81 slightly increases maximum dry density and decreases optimum moisture content. UCS increased with CKD alone and CKD with RBI Grade 81 from 88.3 to 976 kN/m², respectively. CBR values were increased by the addition of CKD, CKD with RBI Grade 81 from 1.65 to 21.7 %. With the curing time of 3, 14 and 28 days, UCS and CBR values were increased due to pozzolanic reaction from cementations material. The treated soil has considerable reduction in compression index. SEM images clearly indicate the formation of CSH and CAH gel.     

黄河冲积平原低液限土的工程特性研究

依托济南—乐陵高速公路路基勘察项目,依据试样的室内土工试验成果,应用回归分析方法,建立了黄河冲积平原低液限土的含水率与土的密度、孔隙比和压缩系数及土的塑性指标等相关经验公式;对区内赋存的低液限粉质黏土,通过与其他相近密实度的土,在抗剪强度及单向固结条件下固结特性的比较分析,指出该区域此类土质具有所谓的"高密度、低强度、中(偏高)压缩性"的工程特性。     

Effects of soil pulverization quality on lime stabilization of an expansive clay

Lime stabilization is an effective way of stabilizing expansive clays, which cause significant environmental problems both as earth and foundation materials. There are considerable environmental benefits in using the in situ lime-stabilized expansive soils in the construction of road pavements, fill or foundations instead of importing valuable granular materials. However, due to high plastic nature of these clays, achieving appropriate pulverization in field applications is a difficult task. This paper presents the results of a laboratory investigation to determine the effects of soil pulverization quality on lime stabilization of a local expansive clay. Effect of mellowing the soil–lime mixtures for 24 h was also studied to find out whether this would compensate for poor pulverization. The clay studied had swelling pressures varying between 300 and 500 kN/m² and free swell potential as high as 19%. In this study, 3, 6 and 9% lime by dry weight were used for lime-stabilized samples. Unconfined compression strength, failure strain and Secant Elasticity Modulus values were measured through unconfined compression strength testing. The results of the study showed that lime stabilization improved plasticity, workability, compressive strength, elastic moduli and swelling and compressibility behavior of the expansive clay. While mellowing did not have a definite effect on the measured strength and moduli values, soil pulverization quality considerably affected the unconfined compression strength and Secant Elasticity Modulus values. The higher the percentage passing No. 4 sieve, the higher the effectiveness of lime treatment. Based on the data obtained in this study, two original equations were derived to assign Secant Elasticity Modulus based on unconfined compression strength, for different soil pulverization qualities. Microfabric investigations conducted by Environmental Scanning Electron Microscope and Mercury Intrusion Porosimetry exposed the effect of lime stabilization on fabric, porosity and pore size distributions. The results of the study clearly demonstrated that if enough time and effort were not given to soil pulverization process in lime stabilization works in field applications, lower performance and therefore increased environmental problems should be expected.     

竹城公路高液限土与红粘土路用性能的试验研究

通过详尽的室内试验,揭示了竹城公路高液限土与红粘土特殊的路用特性。针对其特点,采用石灰进行高液限土的改性试验,研究其物理力学性质和强度变化规律。研究结果表明,经石灰改性处理的高液限土,液限与塑性指数均降低,膨胀性显著减弱,CBR大幅提升,可用作高等级公路的路基填料。另外探讨了《公路路基设计规范》中关于高液限土与红粘土规定得不够严密的相关内容,为合理有效地利用高液限土与红粘土和补充或修订相应的技术规范做了必要的工作。     

粉质黏土强度指标的水化学敏感性研究

通过对重塑粉质黏土的液、塑限和固结慢速直剪试验,探讨了粉质黏土液限、塑性指数及抗剪强度与不同浓度NaCl孔隙溶液的关系。试验结果表明,随着孔隙溶液浓度增加,液限随之减小,塑性指数表现出粉土的性质;不同竖向正应力下的强度随浓度变化表现出较大的差异,正应力较低时,强度不断减小,而正应力较高时,则强度不断增大,正应力介于二者之间强度则先降后升;内摩擦角随浓度增加而增大,最终趋于稳定;黏聚力先迅速减小后逐渐回升,且均为负值。其性质变化主要是因为扩散双电层、颗粒间作用力以及孔隙比发生了改变。基于Terzaghi的有效应力原理,对饱和粉质黏土固结慢速直剪试验测得的负值黏聚力进行了分析和讨论,认为渗透压力对黏聚力起了非常重要的作用,从而使黏聚力成为负值。     

考虑干湿循环路径的石灰改性红黏土路用性能试验研究

红黏土是一种对环境湿、热变化敏感的高塑性黏土,用作路基填料时,为改善其路用性能,并延长路基使用寿命,工程中通常掺入一定剂量的石灰对其进行改性。在地下水、降雨入渗和蒸发等自然营力作用下,运营期间路基土的含水率反复变动会对其工程特性产生一定影响。采用两种与实际工况接近的典型干湿路径,开展红黏土及其石灰改性土的强度和变形特性对比试验研究。试验结果表明：均匀干湿循环作用下,石灰改性土的黏聚力减小,内摩擦角小幅度增大,抗剪强度略高于红黏土,改性效果不明显;定向干湿循环作用下,石灰改性土的收缩裂缝较少,强度和变形参数均显著提高,路用性能得到明显改善。