微型贯入试验与无侧限抗压强度试验结果的对比

本文探讨了探头锥尖角度和探头直径对微型贯入试验结果的影响及微型贯入试验结果与无侧限抗压强度试验结果的相关性。结果表明,探头锥尖角度和直径对贯入曲线性状没有影响,即贯入阻力随贯入深度线性增加,达到某一贯入深度时贯入曲线出现拐点,之后贯入阻力趋于稳定,定义此时的比贯入阻力为贯入强度。探头锥尖角度越大,达到贯入曲线拐点前贯入阻力随贯入深度增长越快;贯入强度随探头锥尖角度的增加先减小后增大,当锥尖角度为60°时贯入强度最小,锥尖角度为30°、90°和180°时的贯入强度与锥尖角度为60°时贯入强度的关系呈线性关系;探头直径对比贯入曲线的影响可忽略不计,但随着探头直径的增大,贯入强度呈线性减小趋势,探头直径3.4 mm的贯入强度比7.0 mm的贯入强度增大2.5%,比10.0 mm的贯入强度增大5.0%;可用贯入曲线拐点前直线段斜率换算无侧限抗压强度,也可利用贯入强度换算无侧限抗压强度;水泥土强度的形成条件对贯入曲线拐点前直线段斜率及贯入强度与无侧限抗压强度之间的关系没有明显影响。     

水泥半固化处理土工程性质研究

半固化处理是疏浚土等软土资源化利用的重要途径。目前国内外学者从物理性质、击实性质和强度性质方面对此类处理土进行了研究,但关于半固化处理土的掺入比的范围没有一个明确的界限或者确定方法。本文通过室内试验,基于处理土的含水量变化规律提出了确定半固化土水泥掺量界限范围的方法,并讨论了位于固化区和半固区处理土的物理力学性质。结果表明:处理土的含水量随水泥掺入比的增加而降低,掺入比较大时,含水量降低幅度趋于稳定。位于固化区与半固化区处理土物理力学性质具有明显的差异。     

海相软土场地水泥土劣化机理室内试验研究

将水泥土和周围土体作为研究对象,利用室内化学分析试验得到了离子浓度的时空分布规律,并从腐蚀离子干预水化反应进程和分解水化产物两个过程揭示了海相软土场地水泥土劣化机理。Ca^2+由水泥土向土体中扩散,Mg^2+、SO42^-及Cl^-从土体向水泥土扩散;随着水化反应的进行,Ca^2+不断生成,水泥土中足够多的Ca^2+是保证水化反应进行并维持水化产物稳定的必要条件,Ca^2+不断向土体扩散是水泥土劣化的原因之一;水泥土内部的SO42^-及Cl^-在浓度较低(分别低于9和15 g/L)时有利于水泥土强度的提高,浓度较高时则导致水泥土发生胀裂;水泥土中Mg^2+的存在会阻碍水化产物的生成并分解水化产物,但浓度较低(低于3 g/L)时,影响不明显;土体中Mg^2+、SO42^-及Cl^-浓度高于水泥土中的浓度,在水泥土表层与水化产物反应生成胶结性差及膨胀性高的物质,促使水泥土劣化。     

水泥土的长期渗透特性研究

实施了水泥固化粉土和高岭土的室内渗透试验,在分析水泥土灰水比和龄期对渗透性影响的基础上,提出了不含拟合参数的水泥土长期渗透系数预测式。试验结果表明,与原土种类无关,同一龄期水泥土的渗透系数随灰水比的增大线性减小;粉土水泥土的渗透系数大于相同灰水比、相同龄期高岭土水泥土的渗透系数;水泥土渗透系数随灰水比的降低速率与原土的种类及龄期有关,粉土水泥土渗透系数随灰水比的降低速率大于相同龄期高岭土水泥土的渗透系数降低速率;与原土种类无关,水泥土的渗透系数随龄期的增大逐渐降低,在龄期超过28 d后,渗透系数随龄期的降低速率减小。预测式预测的结果基本反映了水泥土渗透系数随龄期的变化规律。     

原土环境下水泥土强度衰减过程室内试验研究

在水土耦合的室内原土环境中,通过微型贯入、扫描电镜(SEM)、能谱(EDS)分析、X射线衍射(XRD)、离子含量及pH值测试等多种试验手段,研究滨海相软土场地形成的水泥土强度的分布规律及其衰减过程,并阐明水泥土劣化层和未劣化层的发展规律。结果表明:水泥土劣化深度随养护时间的增长和水泥掺入比的减小不断增大,至360 d时最大劣化深度达到11.9 mm,明显大于同龄期海水环境中养护的水泥土的劣化深度;与未劣化层相比,劣化层的孔径增大,孔隙增多,水泥水化产物减少;经原土养护相同时间,水泥土中pH值及主要离子含量分布规律与室内海水环境中的水泥土相似,其中pH值和Ca~(2+)含量随着试样深度的增大而增大,而Mg~(2+)、SO_4~(2-)、Cl~-含量随试样深度的增大而减小;水泥土中Ca~(2+)含量沿试样深度方向的分布规律与强度变化规律相似。在原土条件下,水泥土中Ca的溶出更加显著,导致后期水泥土强度衰减加剧。原土中水泥土强度衰减过程与海水中相同。     

场地环境变化引起的水泥土劣化深度及预测

长期处于腐蚀场地中的水泥土等加固体会发生强度降低、渗透性增大的劣化现象,劣化的发生严重影响加固体的使用寿命。研究水泥土劣化随时间的演化规律及对劣化深度的预测,对于腐蚀地基中水泥土桩的长期承载力预测具有一定的理论和实际工程应用价值。利用室内试验模拟研究了场地环境变化引起的水泥土劣化问题。试验结果表明:水泥土劣化深度随浸泡时间的增加而增大,浸泡前期劣化速度快,后期劣化速度降低;水泥土初始强度越低劣化速度越快,当水泥土超过28 d强度后,劣化速度增加变慢,且趋于稳定。本文基于试验结果,提出了根据28 d劣化深度推测长期劣化深度的预测式,根据试验数据回归得到的待定参数A约在0.2～0.8之间,与腐蚀场地形成的水泥土劣化问题的0.5～0.7不同。     

水泥土强度预测室内试验研究

强度是水泥土设计的重要指标,水泥土强度预测可以为工程设计提供理论依据。目前国内外学者均是利用室内试验研究水泥土强度特性,导入强度评价参数,建立水泥土强度预测公式,但是强度评价参数不同。本文利用一系列室内试验结果,提出综合参数和水泥土强度预测公式,并对比分析目前较常用的水泥土强度预测公式。研究结果表明:水泥土强度随水泥掺入比和养护龄期的增加而增加,随含水比的增加先升高后降低;水泥土密度不随养护龄期的改变而改变。灰水比与水泥土初始密度的比值是描述水泥土强度的一个合理参数,提出的水泥土强度预测公式预测结果与试验结果基本吻合。