基于MICP技术改良的膨胀土膨胀特性试验研究

为了探究微生物诱导碳酸钙沉淀(MICP)技术改良膨胀土膨胀特性的效果和作用机理,利用产脲酶菌CGMCC 1.368 7,开展了MICP拌和法处理膨胀土的膨胀特性试验。通过正交试验研究了反应液配比和Ca²⁺浓度对MICP拌和法处理膨胀土自由膨胀率、无荷膨胀率、CaCO₃百分生成量的影响及其变化规律,揭示了MICP改良膨胀土的微观机理。结果表明:经MICP拌和法处理后,膨胀土的膨胀特性得到显著改善;当反应液配比为1∶1、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,膨胀土自由膨胀率最大降低了44.4%;当反应液配比为1∶3、Ca²⁺浓度为2.0 mol/L时,体膨胀率减小了92.2%,膨胀含水率降低了24.9%。MICP技术通过胶结土颗粒、充填土体孔隙和离子置换作用,降低膨胀土颗粒的亲水性,减小土颗粒间的排斥作用,减弱膨胀土的膨胀势。研究成果验证了基于MICP技术拌和法改良膨胀土膨胀特性的可行性。     

水泥改性膨胀土基本特性试验

通过无侧限抗压强度试验、收缩试验、X射线衍射(XRD)试验、压汞(MIP)试验、扫描电镜(SEM)测试,从宏观力学特征、物相构成演变以及微观结构特性三方面,对水泥改性膨胀土进行系统研究.结果表明:掺入水泥可以有效改善膨胀土的土体强度和胀缩特性;掺入水泥使得膨胀土微观结构发生显著变化,随水泥掺入量的增加,水化反应产生的C...     

石灰与水泥改性加固膨胀土对比试验研究

为探究石灰和水泥改性两种方法加固膨胀土的效果,以蒙-华铁路三荆段为例,采用现场采样和室内试验,对膨胀土样品的颗粒分布和力学特性进行了分析,研究了两种改性加固方法不同掺和比例的加固效果,分析内摩擦角、黏聚力、剪切强度等指标的变化规律,对两种加固方案的效果进行了比较,并通过电镜扫描分析了加固后的微观结构,揭示加固机理。结果表明：MHTJ-19和MHTJ-21两个区段的膨胀土在黏性矿物成分、颗粒级配和力学参数方面一致性良好,不存在系统差异。石灰和水泥改性显著提升了膨胀土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度,其中水泥改性效果更佳。电镜扫描图像分析显示,这两种改性方法通过颗粒凝聚作用提高了膨胀土的力学性能和降低了膨胀性。研究成果可为重载铁路工程路基设计和维护提供参考依据。     

水泥改性膨胀土膨胀率试验研究

为探讨水泥改性膨胀土的膨胀率的影响因素,文中采用击实、滴定等室内试验方法测得水泥改性膨胀土的膨胀率,在大量试验的基础上,对各种因素对水泥改性膨胀土膨胀率的影响进行详细分析,结果表明,增加适量的水泥对减小膨胀土的膨胀特性,改善土体结构,节约投资和指导施工具有重要的意义。     

膨胀土水泥改性试验研究

膨胀土是一种特殊的黏性土,具有遇水膨胀、崩解、软化,失水收缩、干裂、硬化等工程特性,膨胀土掺入水泥后其工程特性会发生改良。选取南水北调中线工程南阳段中膨胀土,进行水泥改性研究。通过改性后的自由膨胀率试验,确定水泥的最佳掺量;通过胀缩特性试验,研究水泥改性对降低膨胀潜势的改良效果;并通过无侧限抗压强度、压缩等力学性质试验,研究水泥改性对抑制膨胀土强度软化、模量减小的效果。为膨胀土现场水泥改性的设计施工提供科学的、有价值的依据。     

水泥改性膨胀土强度与变形特性试验研究

以驷马山中-弱膨胀土为研究对象,以水泥作为改性材料,通过室内常规三轴试验,研究水泥改性膨胀土的强度与变形特性。试验结果表明:掺入水泥后,能提高膨胀土的塑限,降低塑限指数和自由膨胀率;水泥改性膨胀土三轴应力-应变曲线存在弹性、非线性强化、应力软化等三个阶段,并随围压的增大,由软化型逐渐向硬化型发展;峰值强度、残余强度均随围压的增大而增大,试样为剪切破坏形态,剪切破坏角符合摩尔-库伦理论计算值。     

膨胀土电化学改性试验研究

为了研究改善膨胀土性质的方法,同时了解膨胀土改善后的性质,通过以羟基铝溶液为电解液的电化学试验方法对膨胀土的性质进行改善,将改性后的试样土分为A区(阳极区)、C区(阴极区)和M区(中间区)3个部分,并分别对3个部分试样土以及原状土进行宏观和微观试验分析。试验数据分析得到:电化学改性后的试样土的黏粒含量减少而粉粒含量增多,比表面积和孔径减小,颗粒间连接更紧密,内摩擦角增大,同时土颗粒的持水量减少,亲水性减弱,自由膨胀率大大降低。试验结果表明:膨胀土的性质变化是由[Al₁₃]⁷⁺的离子交换和局部pH值变化等使带电土颗粒的扩散双电层变薄、颗粒间斥力变弱导致的,试样土A,C,M区的改善效果差异是受到外加电场对双电层的影响和土体微结构的各向异性等因素造成的。     

膨胀土碾压试验技术方案研究

针对南水北调中线一期工程总干渠的膨胀土问题,专门对膨胀土试验段工程进行了试验研究.工程填筑料种类较多,包括非膨胀土、土工格栅填土、水泥改性土、土工袋填土等.介绍了碾压试验的场地布置.分别对上述4种填土的碾压试验进行了说明.根据试验情况,通过技术、经济比较分析,对技术方案进行调整,以期得到经济、合理的技术参数.     

土质改良法改性膨胀土试验研究

膨胀土作为一种区域性特殊土,它含有大量的亲水矿物,在湿度变化时发生较大体积变化,当其变形受到约束时可产生较大的内应力,土的不良工程性质会对路基和边坡造成严重破坏,目前国内外对膨胀上作过很多处治方法的研究,文章采用土质改良法,即向膨胀土中掺入不同比例的非膨胀土,并对混掺后的改良土进行了一系列的室内试验研究,得到不同配合比改良土的物理、力学指标,通过对其数据的比较与分析,找到符合工程技术要求且经济的改良方案和掺量。     

水泥改性膨胀土击实试验研究

根据实际工程中水泥改性膨胀土填筑压实度达不到设计要求的问题,通过一系列击实试验成果资料的对比分析,得出随着膨胀土掺加水泥拌和后击实试验时间不同对最大干密度和最优含水率的影响规律,提出了应采用和现场碾压工况相匹配的击实试验参数,用于现场压实度检测,解决了施工填筑质量的控制问题。     

加筋纤维膨胀土的试验研究

为了研究加筋纤维对膨胀土胀缩性及力学性能的影响,进行了大量的室内试验,研究了纤维的含量对膨胀土的胀缩性、压缩性、应力应变曲线及抗剪性的关系。研究表明：膨胀土的收缩性随纤维含量的增加而显著降低;纤维膨胀土的应力应变曲线随纤维含量的增加,破坏时的极限应变增大,破坏后的应力降大大减小;纤维膨胀土随纤维含量的增加,其内聚力增加而内摩擦角减小,当纤维含量增加到一定程度时,内摩擦角增大,而内聚力减小。     

仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土试验研究

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩等不良工程性质,常采用石灰、水泥等土壤固化材料对其进行改良,但这些传统的土壤固化材料存在着污染环境、拌合不均匀等问题。以陕西省汉中市强膨胀土为研究对象,对仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土进行了自由膨胀率、无荷膨胀率、收缩、直接剪切、酸碱度和碳酸钙含量测定、粒度分析和扫描电镜试验等物理、力学、化学和微观结构试验。试验结果表明,仿岩溶碳酸氢钙可较好地降低膨胀土的胀缩性,并提高土体的抗剪强度,且仿岩溶碳酸氢钙与膨胀土的最优配比为6∶1;改良土中吸附的交换性Ca²⁺含量降低,碳酸钙含量增多,细粒含量降低,粗粒含量增多,内部孔隙减少;仿岩溶碳酸氢钙改良膨胀土的机理在于溶液中含有H⁺、Ca²⁺、HCO₃^-、CO₃^2-等离子,同时溶解有饱和的二氧化碳气体,通过离子交换作用,溶液中的H⁺置换了土颗粒吸附的Ca²⁺,减小了双电层厚度;通过岩溶作用,新形成的碳酸钙具有沉积胶结和填充作用,颗粒间联结强度和团粒化作用得到增强,从而降低了土体胀缩性。由此可见,仿岩溶碳酸氢钙对膨胀土具有良好的改良作用。     

膨胀土及袋装膨胀土干湿循环试验研究

对南阳膨胀土分别进行了有荷载与无荷载两种情况下不同循环次数的变形与强度特性试验,同时进行了将膨胀土装入编织袋而形成的土工袋的平行试验.结果表明:膨胀土在干湿循环过程中的胀缩变形过程不完全可逆,其绝对胀缩率峰值随干湿循环次数的增加而逐渐减小;膨胀土的抗剪强度指标c值随循环次数的增加逐渐减小,ψ值变化不大;土工袋有抑制膨胀土胀缩变形的作用,其抗压强度值随循环次数的增加而逐渐减小.     

聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的胀缩特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和失水收缩的特性,容易引起上覆构筑物的破坏。通过颗粒分析试验、界限含水率试验、自由膨胀率试验、膨胀率试验、收缩试验和扫描电镜试验,对聚合氯化铝(PAC)改性膨胀土的物理与胀缩特性进行了研究,并与硅酸钠改性土对比。结果表明:掺入PAC的膨胀土,黏粒含量降低,亲水性减弱,液限降低,塑性指数显著下降;在一定掺量范围内,PAC改性后膨胀土的自由膨胀率、无荷膨胀率、有荷膨胀率、线缩率、体缩率等胀缩性指标降低;大量的絮状物通过填充土体中的孔隙与胶结土颗粒,使土体结构性得以改善。PAC改性膨胀土的机理在于其在水介质中可电离产生大量高价[Al]^m+和[Al_m(OH)_n]^3m-n絮凝物,这些生成物通过离子交换、电中和、架桥吸附和絮凝网捕作用,降低表面电荷,使黏土颗粒相互聚集,降低膨胀土的胀缩性。     

压实膨胀土抗拉强度试验研究

膨胀土干湿循环过程中土体内部干缩裂缝的产生与其抗拉强度有关,且其在抵抗干缩裂缝发育时产生重要作用,所以在研究膨胀土胀缩机理时,必须考虑抗拉强度的影响。对南京高淳膨胀土压实圆柱样采用轴向压裂法进行抗拉强度试验,研究不同压实度、不同初始含水率、不同制样方法、饱和度以及吸力对压实圆柱样抗拉强度的影响。结果表明压实膨胀土的抗拉强度随着压实度的增大而增大,随着含水率的增大而减小;失水和吸水对压实膨胀土抗拉强度有削弱作用且吸水的削弱作用更加明显;试样从非饱和状态转变为饱和状态时抗拉强度减小极为明显,减小比率高达80%。     

水泥改性膨胀土干密度与自由膨胀率试验研究

掺加一定比例的水泥对膨胀土进行改性是目前处理膨胀土的主要方法之一,通过在南水北调中线一期工程总干渠膨胀土试验段工程（南阳段）施工现场进行室内不同水泥掺量比的系列试验,研究不同水泥掺量、击实试验前后掺加水泥的膨胀土放置时间对水泥改性土干密度、自由膨胀率的影响,用以更好的指导工程施工。试验表明,随着水泥掺量的增大,水泥改性土的最大干密度逐渐减小;随着水泥改性土放置时间的增长,自由膨胀率逐渐变小并最终趋于稳定,水泥对膨胀土膨胀性的改良是一个渐进的、长时间的过程。     

水泥石灰复合改良膨胀土试验

南水北调东线穿过的苏北中部地区的开挖渠道和泵站(泗洪站、邳州站和刘老涧二站)都存在膨胀土问题。若泵站地基直接坐落在膨胀土层上,泵站运行过程中可能存在地基土不均匀胀缩变形而引起泵站建筑物破坏问题。在东线存在的更普遍问题是泵站开挖出的膨胀土综合利用问题,如刘老涧二站开挖出8万多m3膨胀土,堆放在现场需要占用宝贵的耕地,而泵站上下游引水渠道的挡土墙后又需要大量符合要求的填土。将开挖废弃的膨胀土改良后作为挡土墙后的填土,是一项综合利用工程,现研究了膨胀土综合改良方法和改良土的力学性质。     

高等级公路工程中的膨胀土研究

结合宁—连一级公路相应试验资料，对路基膨胀土进行工程地质研究，认为塑性图是判别、划分膨胀土胀缩等级的可靠手段；路基土经击实后胀缩性有明显提高，施工应采用重型击实标准；掺６％～８％生石灰是膨胀土的理想改良措施，中、弱膨胀土经改性处理后可作为高等级公路的路基填料。