细砂填料改良技术的试验研究

秦-沈客运专线某标段的路基填料由洁净、均匀而级配不良的细砂组成,为满足《秦-沈线铁路路基施工技术细则》[1]的质量要求,施工单位在对该填料进行大量的改良对比试验基础上,探索出了经济合理的细砂改良技术方案,按此配方及施工工艺完成了数百万方的路基施工填筑任务,为细砂改良积累了大量的技术数据和宝贵经验。通过对细砂填料改良的试验研究,发现了文献[1]的某些规定和检测指标尚须进一步商榷和改进。笔者从理论和实践上对匀粒细砂改良的必要性、文献[1]双指标控制标准等问题提出了质疑,揭示和阐述了匀粒细砂K30值偏小的内在原因和填料强度随填筑深度的变化规律。     

单轴压缩胶结充填体声发射参数时空演化规律及破裂预测

为了研究胶结充填体在荷载作用下的时空演化规律,利用WAW?300微机电液伺服万能试验系统与DS2系列全信息声发射监测系统,监测了胶结充填体试样在单轴压缩过程中的应力、应变变化规律和声发射活动,根据振铃计数率、能率的阶段性特征,将加载过程声发射参数变化规律分为3个阶段:上升期、平静期和活跃期,进而研究声发射参数时空演化规律;并利用振铃计数率、能率参数,结合尖点突变理论,进行胶结充填体破裂预测。研究表明:(1)单轴压缩条件下,胶结充填体属于延性破坏,裂纹贯穿属于剪切贯穿;(2)通过声发射参数演化规律及定位演化特征,分析得出胶结充填体在加载中是由局部破坏向整体失稳演化;(3)运用尖点突变理论进行胶结充填体破裂预测,并构建了破裂预测模型,预测结果与试验结果一致。研究结果可为人工矿柱稳定性监测和破裂预测提供依据。     

白垩系红砂岩冻结融化后的力学性质试验研究

西部煤矿冻结建井穿越岩层以白垩系、侏罗系等富水弱胶结地层为主,在温度场和地应力场的耦合作用下冻结壁岩体经历了一次完整的冻融过程。以白垩系富水弱胶结红砂岩为研究对象,充分考虑红砂岩冻融过程中受到的温度场与地应力场耦合作用环境,基于力学试验得到白垩系弱胶结红砂岩冻结融化后的力学性质及冻融过程中的地应力对红砂岩力学参数的影响,对白垩系弱胶结红砂岩冻融劣化机理及冻融过程中地应力的影响机制进行了分析。冻融过程中围压分别设置为0、2、4、6、8 MPa,冻结温度分别设置为?5、?10、?15 ℃,融化温度统一设置为20 ℃。试验结果表明,白垩系弱胶结红砂岩胶结差、强度低,对冻融作用非常敏感,仅经历一次冻融后单轴抗压强度即下降28.39 %;冻融过程中的地应力提高了白垩系弱胶结红砂岩孔隙裂隙的约束能力,使冻结作用可以尽可能地向次级微孔隙发展,随着冻结程度的加深,红砂岩内部冻胀力进一步增加,损伤加剧,故而融化后的力学参数相对于无围压冻融进一步降低。研究结果为西部地区煤矿冻结建井井壁设计提供了指导。     

水泥及其外加剂固化天津海积软土的试验研究

天津滨海新区广泛分布的海积软土很难直接满足工程建设需要。使用目前较为普遍的水泥系固化剂固化时,欲获得较高的强度必须提高固化剂的掺量。这样,势必增加工程造价。以水泥为主剂,同时掺入一定量的NaOH作为辅剂,对此种地基处理方法进行深层次理论探讨、微观结构分析以及现场验证试验。结果表明,水泥土掺适量的NaOH加固天津海积软土效果甚佳,值得在工程中推广使用。     

水泥土结构特性的定量化研究

采用电阻率测试技术,通过测试水泥土在强度增长以及压缩过程中的竖向、水平向电阻,探求水泥土在强度增长过程和压缩过程中电阻率特性参数--平均结构因子F、平均形状因子f以及各向异性系数A变化的基本规律,分析了F, f, A与水泥土物理力学特性之间的关系,证实了这3个参数能对土的结构性进行定量分析。     

水泥土在侵蚀环境中的试验研究和等效分析

拱北隧道是港珠澳大桥连接线的重要组成部分,隧道基底采用水泥土加固体处理。在加固体所处的环境中,由于地下承压水与海水相连,海水中所含的侵蚀性离子易对加固体产生一定的影响。通过室内试验和理论推导,研究侵蚀环境下水泥土的力学性能和耐久性。自制水泥土试块并模拟侵蚀环境,水泥土试块在侵蚀环境中浸泡时间分别为90、180、270 d,对浸泡后的水泥土试块进行无侧限抗压试验。试验结果表明：在侵蚀环境的影响下,水泥土试块强度的最大值出现在90～ 270 d之间。浸泡时间超过90 d,氯化镁和氯化钠的混合溶液（MCN）使水泥土试块的抗压强度表现出明显的衰减响应。在低浓度（1.5 g/L和4.5 g/L）条件下,MSN中的硫酸镁与水泥土中的3CaO•2SiO2•3H2O充分反应,使水泥土的抗压强度达到最高值,同比情况下对水泥土的抗压强度损伤最小。在相同的浓度下,氯化镁对水泥土试块的抗压强度影响比硫酸镁大。从化学动力学基本原理出发,基于硫酸镁与水泥水化产物的化学反应过程,推导得出侵蚀性溶液浓度与侵蚀时间之间的关系式(C1/C2)β=t2/t1,即当水泥土被侵蚀后达到同等抗压强度时,侵蚀性物质浓度的反应级数次方与侵蚀时间成反比。根据公式,可以通过较高浓度的侵蚀性溶液对水泥土试样浸泡较短时间条件下的强度试验结果,预测分析较低浓度的侵蚀性溶液对水泥土试样浸泡较长时间条件下的水泥土强度。最后结合试验数据对理论结果进行了验证。     

硫酸钠对水泥土的强度及微观孔隙影响研究

通过不同含量的硫酸钠水泥土抗压强度测试,分析硫酸钠对水泥土X射线衍射（XRD）物相成分改变的化学反应过程,对比分析经Image-ProPlus6.0（IPP）软件处理前、后的微观扫描电镜试验（SEM）图像,计算放大200倍下SEM图像的孔隙平均直径分布规律,探讨硫酸钠对水泥土宏观强度与微观孔隙的影响规律。结果表明,硫酸钠充分参与了水泥土的固化过程,促进了Ca(OH)2、CaSO4、CaCO3与C-A-S-H等水化产物的生成;水泥土强度随硫酸钠含量增加而增大,在含量等于9g/kg时达到最大值;硫酸钠使水泥土的孔径分布发生改变,放大200倍下水泥土微观图像孔隙率随着硫酸钠含量的增大呈减小趋势;当硫酸钠含量小于9g/kg时,生成的水化产物使水泥土的结构呈现较强的粒状-镶嵌-胶结结构,对强度有利,当硫酸钠含量较大时,水化产物产生的膨胀力大于胶结力,使其强度下降。     

Triaxial behaviour of a cemented gravely sand, Tehran alluvium

Cemented coarse-grained alluvium is present in a vast area of Tehran city, Iran including its suburbs. This deposit consists of gravely sand to sandy gravel with some cobbles and is dominantly cemented by carbonaceous materials. In order to understand the mechanical behaviour of this soil, a series of triaxial compression tests were performed on uncemented, artificially cemented and destructured samples. Hydrated lime was used as the cementation agent for sample preparation to model the Tehran deposit. The tests were performed on cemented samples after an appropriate time for curing. The tests on cemented samples show that a shear zone appears as the shear stress approaches the peak shear strength. During shearing these samples undergo dilation at confining stress lower than 1000kPa. However, the uncemented and destructured samples show contraction during shearing. Peak shear strength is followed by strain softening for all cemented samples. The shear strength increases with increasing cement content but the influence of the cementation decreases as the confining stress increases. With increasing cementation the stress-strain behaviour of samples tend towards the behaviour expected of high-density soils. Test results indicate that the failure envelope for cemented samples is curved and not linear.     

疏松砾岩砾石中的张裂缝系

在加里福尼亚的萨尔顿地堑区和以色列阿拉瓦裂谷的较新地层中，具杂基支撑结构，胶结疏松的砾岩中的砾石内普遍发育规则的张裂缝系。张裂缝倾角大都很陡，彼此近于平行，且只在砾石内部发育，不切穿基质．张裂缝系的走向在区域上与当地的水平压应力方向吻合良好，是构造压应力下的产物，可作为构造应力的标志，它对我国西北新生代勘探程度较低的地区可起判别构造压应力方向的作用。