硫酸亚铁侵蚀红土的受力特性

针对云南典型红土,考虑硫酸亚铁的浓度和试样养护时间,采用击实、直剪、固结、渗透等试验方法,研究硫酸亚铁侵蚀红土的受力特性.结果表明:硫酸亚铁的侵蚀改变了红土的击实特性,存在最佳浸润时间.随硫酸亚铁浓度的增大,红土的最大干密度逐渐增大,最优含水率逐渐减小;随浸润时间的延长,最优含水率出现谷值,最大干密度出现谷值和峰值,浸润时间较短,最大干密度出现谷值;浸润时间较长,最大干密度出现峰值.硫酸亚铁浓度较低,养护时间较短,红土的抗剪强度和压缩模量出现峰值,压缩系数和渗透系数出现谷值;随浓度的增大和养护时间的延长,红土的抗剪强度和压缩模量逐渐减小,压缩系数和渗透系数逐渐增大.硫酸亚铁侵蚀红土受力特性的变化可以从硫酸亚铁的胶结作用和侵蚀作用两个方面来解释.     

碱污染红土的抗剪强度特性及碱土作用特征研究

考虑碱浓度、养护时间、干密度、含水率等影响因素,通过室内直剪试验,研究碱污染红土的抗剪强度特性,分析碱与红土的相互作用过程。结果表明:碱污染引起红土抗剪强度减小,碱浓度从4%到16%,抗剪强度减小程度逐渐增大;试样的养护总体上降低了碱污染红土的抗剪强度,随养护时间延长,抗剪强度呈先减后增再减的变化趋势;16%碱浓度时抗剪强度降低程度为35.0%,养护10d时抗剪强度降低程度为16.8%,碱浓度的影响大于试样养护时间的影响。碱污染红土的抗剪强度随干密度的增大而增大,随含水率的增大而减小,含水率的影响大于干密度的影响。碱污染引起红土的抗剪强度发生变化,其碱土作用特征可以从水解作用、侵蚀作用、胶结作用、溶解作用几个方面进行解释。     

磷污染红土的受力特性研究

以云南红土为研究对象,以六偏磷酸钠为污染源,考虑六偏磷酸钠的浓度和干密度对红土力学特性的影响,采用击实、直剪、压缩、渗透等试验方法,研究了磷污染红土的受力特性变化。试验结果表明:随磷浓度增加,磷污染红土的最大干密度增大,最优含水率减小,存在最优浸润时间;磷污染红土的黏聚力降低,内摩擦角减小,压缩性增大,渗透性降低;对受力前后的磷污染红土进行微结构图像拍摄,进而证实了磷污染红土力学性能变化是磷污染红土微结构弱化所致;磷污染红土力学特性变化可从磷对红土力学特性的影响来解释。该研究成果可为工程实践中磷污染劣化红土力学特性提供理论参考。     

GT型土壤固化剂改良土的工程特性研究

GT型土壤固化剂是一种新型的土壤改性加固材料,以高钙灰和脱硫石膏两种工业废料为主要原料,辅以生石灰、水泥、熟石膏、硫酸铝及明矾石等次要成分,采用生石灰消解法除去脱硫石膏中的自由水,按全粉料配料的方法研制而成。按一定掺量向土中掺入石灰和GT型土壤固化剂制成石灰改良土样和固化剂改良土样并进行养护、浸水,对土样进行击实试验、直剪试验、压缩试验和渗透试验。试验结果表明固化剂改良土的击实效果、抗剪强度、压缩性、抗渗透性等工程特性明显优于石灰改良土。分析了GT型土壤固化剂加固土的机理,为进一步的研究和工程应用提供参考。     

毛乌素沙漠风积砂力学特性室内试验研究

在对毛乌素沙漠风积砂物理特性进行试验研究的基础上,通过室内击试验、压缩试验及三轴剪切试验,对毛乌素沙漠风积砂的力学特性进行了初步研究。结果表明:毛乌素沙漠风积砂击实特性与粉、黏性土有较大的差异,在干燥和最佳含水率状态下易于击实,击实曲线呈双峰形态;压缩试验表明毛乌素沙漠风积砂一般属于低压缩性土,其压缩特性与试样初始密度、含水率、荷载级别及加载条件有关;三轴剪切试验表明毛乌素沙漠风积砂抗剪强度指标受试样密度的影响较大,虽然含水率对抗剪强度指标有一定影响且具有一定规律性,但影响程度并不明显。本文相关成果为解决该区风积砂相关岩土工程问题和工程地质问题提供了可靠的试验依据。     

不同龄期下粉煤灰水泥土的UU抗剪强度试验研究

针对不同养护龄期对于粉煤灰水泥土抗剪强度影响的问题,采用不固结不排水三轴剪切试验从宏观力学的角度分析养护龄期对粉煤灰水泥土的影响,结合SEM试验和XRD试验从微观角度分析试样内部结构与物质成分。试验结果表明:从宏观角度分析,粉煤灰水泥土的应力-应变曲线呈现应变软化型,试样的抗剪强度随养护龄期的增加逐渐增大且28 d的抗剪强度最大,同时,由于试样内部各物质之间的反应随养护龄期的增加而持续进行,龄期越长试样内部各物质之间的胶结作用越强,致使试样的内摩擦角和黏聚力随养护龄期逐渐增大;从微观角度分析,试样内部生成的结晶物质(钙矾石)与胶凝物质(C-S-H凝胶)等填充试样内部的大孔隙且相互黏结,导致试样愈加密实,抗剪强度增大。本文旨在为粉煤灰等材料固化黄土的抗剪强度提供试验依据,为粉煤灰等工业副产品在工程中的应用提供参考,对粉煤灰的利用和环境保护具有参考意义。     

破裂大理岩锚注加固试样的三轴压缩试验及加固机制分析

通过三轴压缩试验得到不同围压下形成的含单一贯通破裂面大理岩试样,用自制的夹具对试样进行"水泥注浆"和"锚杆+注浆"两种方式加固后再次在原加载破坏围压下进行三轴压缩试验,结合激光扫描和电镜扫描手段,分析了注浆和锚杆对大理岩破裂面的加固效果和作用机制。试验结果表明,注浆加固的黏结作用使开裂大理岩破裂面产生黏聚力,而锚杆的抗剪和抗拉效应能进一步提高加固大理岩破裂面的强度;注浆加固和锚注加固大理岩破裂面的峰值剪应力对应的剪切位移基本相等,表明锚杆只有发生了一定的剪切变形时,其抗剪和法向加载效应才能发挥。最后,以摩尔-库仑强度准则为基础,建立了表面粗糙程度较低且充填度大于1的锚注加固大理岩破裂面的抗剪强度公式。与试验结果的对比表明,该公式较为合理,可为深部硬岩工程围岩支护优化提供参考。     

玄武岩纤维加筋黄土承载比试验研究

为研究纤维加筋黄土CBR值影响因素及纤维增强土体机理,以短切玄武岩纤维为筋材,通过改变土体含水率、纤维长度、纤维含量、击实次数、浸水时间等条件进行加州承载比试验,探究初始含水率、纤维参数及试验方法对加筋土局部抗剪强度的影响规律。结果表明:纤维加筋土CBR值随含水率的增加呈现先增大后减小的趋势,存在“施工最优含水率”且相比击实试验最优含水率高1%～3%左右;纤维加筋土CBR值高于黄土CBR值,确定纤维长度20 mm,纤维含量0.4%为最优配比;击实次数从30击增加到98击,黄土CBR值提高273%,纤维加入后CBR值提高327%,加筋作用使土体通过提高击实功来提升强度的效果更加显著;浸水对试样CBR值影响较大,浸水时间对试样CBR值影响较小,且纤维的加入使试样对浸水时间的敏感度进一步降低,加筋土浸水2 d后强度降低54%,浸水4 d后强度降低58%。     

击实黏土抗拉强度研究

对具有不同干密度和含水率的击实黏土试样进行直接拉伸试验、直接剪切试验,并量测试样的基质吸力,分析了含水率、干密度对土体抗拉强度的影响以及抗拉强度与抗剪强度参数、基质吸力之间的关系,讨论了击实黏土抗拉强度的形成机理。研究结果表明,在试验所涉及的含水率和干密度范围内,击实黏土的抗拉强度随干密度的增加而增加,随含水率的增大而减小,它们之间具有很好的线性关系;击实黏土的抗拉强度与基质吸力、黏聚力都具有明显的正相关关系,但这三者并不相等,在数值上基质吸力最大,黏聚力其次,抗拉强度最小;击实黏土的抗拉强度与其内摩擦角之间没有明显的相关性;击实黏土的抗拉强度主要来源于土粒间的联结,其次来源于土粒之间的咬合作用。     

土壤强固剂加固红土的力学特性

红土样中加入土壤强固剂可以显著改善土体性能，提高强度，减小变形，其加固机理可用等效压力等效剪应变的概念来解释，加固实质就是增强了土颗粒之间的连接力和摩擦力，加固效果相当于提高了作用于试样的垂直压力和破坏剪应力，减少了破坏剪应变，可以用加固效果系数来衡量，各应力－应变特性参数随着垂直压力的增大而增大，但增大的程度逐渐减小，强度加固效果系数和同水平剪应变加固效果系数与垂直压力呈反比，破坏剪应加固效果系数与垂直压力呈正比。     

电阻率测试技术在水泥土深层搅拌法工程中的应用研究

通过水泥土电阻率试验研究分析,可知水泥土电阻率与无侧限抗压强度、水泥掺入比、龄期成正相关,即随着无侧限抗压强度、水泥掺入比、龄期的增大而增大;水泥土电阻率与含水量负相关,即随着含水量增大而降低;影响水泥土电阻率的主要因素依次为含盐量、水泥掺入比、天然含水量、粉煤灰含量、石灰含量。进行了水泥土电阻率和喷粉搅拌桩桩身抗压强度、芯样力学性状和标贯击数的对比研究以及野外电测井、电测深剖面勘探,探索了电阻率测试技术在水泥土深层搅拌法工程中的应用。     

水泥加固不同地区软土的试验研究

对不同地区软土经水泥加固后的强度形成特征进行了研究。进行直接剪切试验及无侧限抗压试验测定了水泥加固土的力学指标,发现不同地区的软土经水泥加固后力学性质存在很大差异,从试样的粒度成分、有机质含量及加固后试样的微观结构特征等方面对此进行解释。结果表明,试样的粒度成分及有机质含量会对加固效果产生很大影响,黏粒含量越大,有机质含量越高,对水泥加固土强度的形成越不利。为在用水泥进行不同性质的软土加固处理时采取合理的附加措施提供了理论依据。     

Experimental study on the electrical resistivity of soil–cement admixtures

Recently in China, soil–cement is widely used to improve the soft ground in the highway construction engineering. Literature studies are mainly investigating the mechanical properties of the soil–cement, while its properties of the electrical resistivity are not well addressed. In this paper, the properties of the electrical resistivity of the reconstituted soil-cement and the in situ soil–cement columns are investigated. The test results show that the electrical resistivity of the soil–cement increases with the increase in the cement-mixing ratio and curing time, whereas it decreases with the increase in the water content, degree of saturation and water–cement ratio. A simple equation is proposed to predict the electrical resistivity of soil–cement under the condition of the specified curing time and water–cement ratio. It is found that the electrical resistivity has a good relationship with the unconfined compression strength and blow count of SPT. It is expected that the electrical resistivity method can be widely used for checking/controlling the quality of soil–cement in practice.     

水泥固化重金属污染土的强度特性试验研究

土体受到重金属离子污染后,会引起土的工程性质的改变,重金属离子的渗出也会给周围环境带来严重的危害。在国外,目前常采用水泥固化技术来处治重金属污染土;而在我国,这方面的研究成果还很少。主要通过系统的室内试验和理论分析,研究了在不同污染物掺量、污染物类型、水泥掺量以及养护龄期条件下固化污染土的强度特性。试验结果表明,金属污染物的存在会导致土体无侧限抗压强度较小幅度的降低,但随着水泥掺入量及养护龄期的增加,土体强度会有显著提高。试验结果还发现,不同的污染物类型及掺入量对固化污染土强度存在不同的影响,NaCl能促进水泥固化土早期强度的提高,而CuCl2和AlCl3则会阻碍水泥与土的固化反应。     

滨海相软土中搅拌桩强度特征分析

连临高速江苏段路基地层为滨海相软土,该软土层具有含水量、含盐量高及压缩性大的特点,路基采用水泥土搅拌桩进行加固。针对这一问题,对滨海相软土中水泥土搅拌桩的强度特征进行了研究。室内试验结果表明,该路基中水泥土强度随水泥掺量的增加而增大。在饱水状态下,28 d内水泥土强度有所增大,28 d后几乎不变,但水泥土强度随含水量的增大而减小,由于下部土层中含水量和含盐量高,导致桩身水泥土波速和强度具有上部大、下部小的特点,试验结果与现场钻探取样试验结果一致。      

氯氧镁水泥固化淤泥力学特性及微观机制

将氯氧镁水泥(MOC)创新性地引入淤泥固化,通过无侧限抗压强度、固化体含水率、扫描电子显微镜(SEM)和X射线能谱测定(EDS)等试验,研究了初始含水率、MgO/MgCl2摩尔比、养护龄期和MgO活性等复杂因素对淤泥固化效能影响及其驱动机制。结果表明:初始含水率越高,试样强度越低,中等含水率时MOC固化淤泥中出现针杆状的3相或5相晶体;随MgO/MgCl2摩尔比升高,试样抗压强度随之增加,水化产物从无定形凝胶逐渐转化为3相、5相和Mg(OH)2晶体;随养护龄期延长,固化淤泥强度总体呈上升趋势,28d前强度增长相对较快,28d后强度趋于稳定;养护后期,MgO/MgCl2摩尔比较高的试样表面易出现泛霜现象;MgO活性提高使得MOC固化淤泥试样含有更多有效活性组分,无侧限抗压强度更高,但MgO活性高低对水化产物演变规律并无显著影响。研究成果可为绿色、低碳MOC基胶凝材料研发及其在淤泥固化等土体加固领域中应用提供理论支撑。     

滇池固化淤泥重塑土的重塑时机及强度恢复特性试验

采用无侧限抗压强度试验和直剪试验,从单轴抗压强度、黏聚力、内摩擦角的角度探求了淤泥固化土重塑时导致的强度折减和重塑后土的强度恢复特性,并分析了重塑前养护龄期（T_前）、重塑后养护龄期（T_后）、水泥掺灰比（a_c）的影响。试验结果表明,重塑时机的选择对淤泥固化土的强度折减程度有显著的影响：T_前越长,破碎过程带来的强度折减越严重,且大致满足a_c越大、强度折减越严重的规律。从强度恢复特性来看：小水泥掺灰比的固化淤泥土经过T_后,其强度恢复较好;大掺灰比的重塑土其强度则较难恢复至固化土的水平,T_前越长,强度恢复越不利。从而得出了大掺灰比固化土宜早重塑,小掺灰比的重塑时间可适当延长的规律。     

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。     

黄土渗透和强度性能的改良优化

为探寻适用于黄土地区海绵城市建设的具有较高强度和防渗性能的路基换填材料,通过对掺入水泥、聚丙烯纤维、膨润土的黄土进行强度和渗透性试验,并基于正交试验和田口方法的信噪比分析,获得了改良黄土各掺量的最优配比方案。结果表明:水泥掺量对改良黄土的无侧限抗压强度影响最显著,聚丙烯纤维掺量和长度对其渗透系数影响最大;改良黄土各掺量的最优配比为聚丙烯纤维长度取12 mm、聚丙烯纤维掺量取0.3%、膨润土和水泥掺量分别取3%和8%;在3、7、14 d养护龄期下,最优配比改良黄土的强度和渗透性能均优于不同配比的石灰改良黄土。改良的黄土各掺量最优配比可为黄土地区海绵城市道路建设中的路基处理提供参考。      

Effect of Cement Type on the Mechanical Behavior of a Gravely Sand

The behavior of a cemented gravely sand was studied using triaxial compression tests. Gypsum, Portland cement and lime were used as the cementing agents in sample preparation. The samples with different cement types were compared in equal cement contents. Three cement contents of 1.5%, 3.0% and 4.5% were selected for sample preparation. Drained and undrained triaxial compression tests were conducted in a range of confining pressures from 25 kPa to 500 kPa. Failure modes, shear strength, stress–strain behavior, volume and pore pressure changes were considered. The gypsum cement induced the highest brittleness in soil among three cement types while the Portland cement was found to be the most ductile cementing agent. In lower cement contents and lower confining pressures the soil cemented with Portland cement showed the highest shear strength. However, in the same range of cement content, the soil cemented with gypsum showed highest shear strength for highest tested confining stress. For higher cement contents the shear strength of soil cemented with Portland cement is higher than that for the two other cement types for the range of confining pressures tested in the present study. The samples cemented with lime had the least peak and ultimate shear strength and the highest pore pressure generation in undrained tests. Contrary to the soil cemented with lime, the brittleness of soil cemented with gypsum and Portland cement reduces in undrained condition. Finally it was found that the effect of cement type on the shear strength of cemented soils is more profound in drained condition compared to undrained state.