外加剂对桂林含有机质水泥红黏土力学性质影响的试验研究

红黏土是碳酸盐岩在湿热环境下经过风化作用形成的一种特殊性土,孔隙大、含水量高,而其结构性强且存在上硬下软的成层分布特征,上部为坚硬、硬塑状态,下部为软塑、流塑状态。水泥搅拌法因其有加固效果好、造价低、工期短、污染小等特点被广泛应用在处理软弱红黏土。近年来环境和工程地质条件不断恶化,造成大面积红黏土被有机质污染,严重影响地基的强度,但是研究表明合理使用外加剂可以改善被有机质污染红黏土的物理力学性质。本文从外加剂掺量和类型对抗剪强度、压缩系数、无侧限抗压强度等方面进行室内试验研究,得出外掺剂种类和掺量与它们之间的关系。结果表明:其间的相关性较好。     

Al2O3改良红黏土的力学试验研究

广西是我国铝业的生产大省,在生产金属铝的时候会产生污染物赤泥,由于赤泥结合的化学碱难以脱除,对地下水污染严重,大量的赤泥堆放,不仅占用了大片的土地,干燥的赤泥还会造成粉尘污染,有效地对赤泥进行回收利用已经成为当前迫在眉睫的任务。本次研究尝试使用作为赤泥主要成分之一的Al2O3的掺入,研究其对红黏土的物理力学性质的影响,本次试验采用掺入率分别为0、1%、2%、3%、4%,5个不同掺入比例Al2O3后的红黏土。对其进行液塑性试验,分析不同掺入率的红黏土的液塑性变化情况。通过击实试验,得出不同掺入率下红黏土的最大干密度、最优含水率。最后对红黏土重塑样进行三轴不固结不排水剪切试验,获得在同一含水率,不同掺入率、不同围压下的应力-应变关系曲线、弹性模量、抗剪强度参数的变化规律。试验结果表明：改良后的红黏土还是具有高液、塑限的特性,其状态为坚硬。随着掺入的Al2O3的量增加,其液限、塑限、塑性指数、含水率、最大干密度都降低;同等Al2O3掺入量的情况下,随着围压的增大抗剪强度增强,在同等围压下,随着Al2O3掺入量的增加抗剪强度呈先降低后增高的状态。     

外加剂与水泥掺量对有机质水泥红黏土强度的影响

在有不同外加剂的水泥加固条件下,通过三轴试验、压缩试验、无侧限抗压强度试验,探讨水泥掺量与水泥土黏聚力、内摩擦角、压缩系数及无侧限抗压强度之间的相关关系,并对试验结果进行回归分析。试验结果表明,无论在有无外加剂的条件下,水泥土黏聚力、内摩擦角、无侧限抗压强度都随水泥掺量的增加而逐渐增加,增加的幅度却逐渐变小,它们的变化趋势总体上是一致的,并且外加剂类型对它们的作用效果都表现为:高效减水剂复合早强剂早强减水剂无外加剂。但其压缩系数却随着水泥掺量的增加而近似于直线不断减小,在相同水泥掺量时,无外加剂的水泥土的压缩系数最高,早强减水剂的水泥土的压缩系数又分别大于复合早强剂、高效减水剂水泥土的压缩系数。高效减水剂对提高水泥土力学强度的效果最明显。     

非饱和红黏土三轴试验研究

红黏土强度特性直接关系到路基的稳定和边坡坡度的选取,是地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。以贵阳红黏土为例,对非饱和红黏土的强度特性进行了常规三轴试验研究。根据试验结果,分析了原状红黏土和压实红黏土的应力-应变关系及破坏类型,提出了压实红黏土的应力-应变关系曲线的数学模型,得出了压实红黏土抗剪强度参数与物理指标指标之间的关系。     

冻融循环对青藏红黏土物理力学性质影响试验研究

以红黏土为研究对象,使土样在封闭系统下进行不同次数的冻融循环作用,对冻融循环后的冻结土样进行粒度成分和物理力学性质测试,研究不同次数冻融循环作用下冻结红黏土粒度成分和物理力学性质的变化规律。结果表明：粉粒组和黏粒组质量含量受冻融循环作用次数影响较大。红黏土中颗粒在前10次冻融循环过程中向粒径小于0.001 mm及粒径在0.01~0.05 mm范围富集;冻融循环10次之后,随冻融循环次数的增加,粒径范围在0.002~0.005 mm的土颗粒含量明显增加,粒径范围在0.01~0.05 mm的土颗粒含量明显减小,其他粒径范围的土颗粒含量基本不受冻融循环次数的影响。红黏土的液、塑限大体上随冻融循环次数的增加而增加。冻融循环作用对红黏土等效黏聚力强度影响较明显,冻融循环作用10次以内红黏土等效黏聚力强度变化较大,在红黏土地区新修路基应考虑冻融循环作用引起的附加沉降影响。建议采用维亚洛夫或吴紫汪长期强度预报方程预测红黏土长期等效黏聚力强度。     

纳米石墨粉对红黏土力学性质的影响

对添加了纳米石墨粉的红黏土以击实进行了重塑样制备,设计了不同掺量纳米石墨粉在红黏土最优含水率下的三轴固结不排水试验;通过应力-应变曲线,分析了不同掺量纳米石墨粉对红黏土力学性能的影响,得出了抗剪强度和抗剪强度指标的规律,并采用SEM微观手段对其改善机理进行了分析。试验结果表明:抗剪强度和黏聚力C随纳米石墨粉掺量的增加先增加后减小,内摩擦角$\varphi $基本保持不变,得出适量的纳米石墨粉对红黏土的力学性质有显著的提高,最优掺量在1%~2%之间。研究认为,纳米石墨粉红黏土呈现出的力学性质,与纳米石墨粉对红黏土孔隙结构的影响、纳米石墨粉对红黏土颗粒的黏附胶结密切相关。     

柴油污染重塑红黏土直剪力学特性试验研究

广西红黏土分布区柴油泄漏对土体造成了一定程度污染,为研究轻质非水相非极性柴油孔隙液对红黏土力学性质的影响,本文以0#柴油为添加剂对其重塑样进行不排水快速直剪试验,测得了不同含水率、含油率、法向压力下红黏土抗剪强度及其参数变化规律。研究结果表明:在土-水-油系统中,非极性柴油孔隙液对红黏土强度影响相对较小,且受含水率影响。同一含油率时,红黏土抗剪强度、内摩擦角、黏聚力均随含水率增加而降低;同一含水率时,法向压力影响柴油作用模式,随含油率增加,抗剪强度参数变化较为复杂,当含水率为20%,红黏土内摩擦角、黏聚力反向波动变化;同一含湿率时,柴油比例的提高导致红黏土抗剪强度参数的增大。扫描电镜观察发现,非极性柴油孔隙液的介入,改变了水-土系统的静电及结构模式,导致红黏土强度发生变化,通过所建的“多尺度多阶段柴油作用微结构模型”,阐明了柴油孔隙液对红黏土强度特性影响的微观机理。     

水泥改良黄土力学特性试验研究

利用多种室内试验手段对重塑黄土和不同配合比（4%、5%、6%、7%）水泥改良黄土的物理力学性质进行了研究,试验结果表明：未经改良的黄土的力学性质不能满足高速铁路路基的设计要求,不能直接作为路基填料使用;水泥改良黄土的工程性质较重塑黄土有大幅度的提高;配合比达到5%及以上的水泥改良黄土的力学控制指标均能达到高速铁路对路基填料的要求;建议改良黄土路基填料的水泥配合比为5%~6%。     

富里酸污染红黏土抗剪强度试验研究

通过在红黏土中掺入不同含量富里酸粉末制样,并对试样采用蒸馏水饱和浸泡,对浸泡龄期为7 d、14 d和28 d的试样进行直剪试验,分析不同富里酸掺入量和浸泡时间对红黏土试样抗剪强度的影响。试验结果表明,富里酸的掺入会降低土样的抗剪强度,土样的黏聚力随富里酸掺入量增加而提高,内摩擦角则随富里酸含量的增加而逐渐降低,相同富里酸掺入量下,浸泡时间越长,黏聚力越大,内摩擦角则越小。富里酸分子的羧基、羟基、羰基、甲氧基等活性官能团与土体矿物表面形成吸附作用,使得富里酸包裹在土颗粒表面,对土颗粒间形成联结作用,从而影响土体的抗剪强度指标。     

红黏土崩解特性试验研究

为了研究不同含水率和温度下红黏土的崩解特性,将取自桂林的红黏土制备成不同含水率试样,通过自制的试验设备对红黏土进行崩解试验。考虑红黏土吸水增重的影响,每次崩解试验进行一次平行吸水试验,用吸水试验的结果修正崩解量-时间关系曲线,从而提出新的崩解量计算公式。本次试验探究在不同含水率和温度下红黏土的崩解特性。试验结果表明:崩解量随含水率的增加而减少,且含水率超过25%,红黏土在2 h内基本不发生崩解;崩解量随温度的升高而增加,但在自然环境下红黏土的崩解对温度不敏感。通过对含水率和温度的综合分析表明,在自然气候范围内,含水率是土体崩解的主要影响因素。     

水泥改良黄土力学特性试验研究

通过大量土工试验和理论分析,研究了水泥改良黄土的击实特性、压缩特性、强度特性以及影响因素,在列车重复荷载作用下的动力特性,论证了水泥改良黄土作为高速铁路路基基床底层填料的可行性。     

非饱和红黏土的强度特性研究

红黏土是一种富含胶结作用物质的塑性黏土,与普通黏性土相比,红黏土的强度特性更为复杂。通过直剪仪对不同含水率和不同含丙三醇溶液的重塑红黏土进行了抗剪强度试验,发现红黏土的强度、黏聚力随着溶液含量的增加出现了“双峰”值现象,且内摩擦角基本保持不变,用丙三醇溶液替代水溶液配制的土样其强度有了明显的降低。结合核磁共振仪对红黏土试样的孔径分布研究情况,基于Bishop提出非饱和土的有效应力原理,探讨了非饱和红黏土的强度随含水率变化出现“双峰”现象的影响机制,认为红黏土本身孔径大小分布特征起了非常重要的作用。     

红黏土工程性状的干湿循环效应试验研究

为研究湿热多雨气候条件诱发的干湿循环过程对红黏土长期性能的影响规律,对制样过程中干湿循环含水率变化幅度控制技术进行改进,制备不同干湿循环次数以及含水率变化幅度试样。利用固结排水三轴剪切与压缩试验,研究了干湿循环次数与干湿循环含水率变化幅度对压实红黏土工程性状的影响规律。结果表明,压实红黏土的黏聚力 与内摩擦角 均随干湿循环次数 的增加而衰减,首次干湿循环之后衰减效应最显著,其后较弱并趋于稳定, 的衰减程度小于c,且在低围压下的抗剪强度随干湿循环衰减更加显著;压缩模量E1-2随N的总体衰减规律与强度参数类似,但衰减幅度小于c而大于 ;随着干湿循环含水率变化幅度增大,压实红黏土c与E1-2略有减小, 基本不变,压实红黏土含水率在 4%变化范围内,具有相对稳定的力学特性。该研究表明,红黏土不宜直接用于填筑路床与边坡表层的填料,可以作为上下路堤堤心的填料,但必须采取防排水工程措施与边坡防护措施。     

浙西饱和红黏土的物理力学特性试验研究

本文在分析浙西红黏土矿物成分与化学成分的基础上,分别用单向固结仪和三轴仪对饱和红黏土原状样进行了一系列的压缩、剪切、蠕变试验,得到其压缩曲线、应力-应变曲线和蠕变曲线。根据测得的压缩曲线,确定了该土的压缩指数Cc、回弹指数Cs,对原状样压缩曲线的归一化整理后判断出原状饱和红黏土的结构性不强;根据三轴排水剪切试验结果,得出原状饱和红黏土在不同围压下因结构性的存在土体具有不同的破坏应力比,计算得到该土的临界状态应力比和黏聚力;根据原状饱和红黏土在不同固结压力下的蠕变试验结果,得到了该土的次固结系数Cα与固结压力关系,并确定了该土的Cα/Cc约为0.0124,本试验结果为浙西地区的工程建设提供了基本参数。     

基于正交试验法的纳米石墨粉红黏土抗剪强度试验研究

针对红黏土抗剪强度影响因素,采用三轴试验法不固结不排水试验,利用正交试验表格,安排本次试验方案,试验结束后,测试破坏后试样的微观结构,采用综合平衡法分析了含水率、掺量比、围压等因素对抗剪强度的影响敏感性,试验结果表明：干密度一定的条件下,纳米石墨粉掺量和含水率都是影响改良红黏土抗剪强度参数的显著因素;抗剪强度随着含水率和纳米石墨粉掺入比的增加,呈现先增大后减小的趋势;纳米石墨粉红黏土的应力-应变曲线具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;其微观改良机理表现为纳米石墨粉的添加改变了高岭石等黏土矿物的黏结性,致使石墨粉在孔隙中重新凝聚,孔隙减小,增加了土颗粒的胶结作用。     

铅离子污染对桂林红黏土力学性质影响的试验研究

桂北地区铅锌矿产资源的开采对红黏土土层产生了不同程度的污染,为研究铅离子污染对桂林红黏土力学性质的影响,对其重塑样进行三轴不固结不排水剪切试验,测试获得了不同铅离子浓度、作用时间、围压下的应力-应变关系曲线、弹性模量、抗剪强度参数的变化规律。研究结果表明：铅离子污染对桂林重塑红黏土的力学性质有着显著的影响,随着铅离子浓度的增加,土体力学性质随之衰减,并在浓度最大值（1.0%）时达到最低;铅离子污染红黏土应力-应变曲线均呈硬化型,但是随着铅离子浓度的增大,以及围压的增大,其硬化的趋势均有所减弱;弹性模量、抗剪强度随着浓度的变化有着明显的衰减,但是抗剪强度参数在所选的作用时间梯度内其变化并不明显,说明铅离子污染能够在较短时间内完成对土体结构的主体破坏。     

纳米石墨粉红黏土改良机理试验研究

为了探寻纳米石墨粉对区域性红黏土的改良机理,利用TSZ-1型三轴试验仪进行正交试验设计,选用扫描电镜法对试样进行微观结构测试,采用单因素方差分析法分析了纳米石墨粉掺量对红黏土力学特性的敏感性,试验结果表明:纳米石墨粉掺量是改良红黏土抗剪强度参数的显著性影响因素;改良红黏土的主应力差与轴向应变曲线之间整体呈双曲线关系,具有明显峰值应力,表现为应变硬化特征;改良红黏土的抗剪强度可采用线性的Mohr-Coulomb准则来描述;内摩擦角参数表现为随着纳米石墨粉掺量增大基本保持不变,而黏聚力参数具有随掺量的增加先增加后减小的特性;纳米石墨粉对红黏土改良的宏观力学性质,与其对红黏土孔隙结构的影响及红黏土矿物颗粒的黏附胶结密切相关。     

干密度与含水率对重塑红黏土抗剪强度参数影响研究

为探究了解桂林重塑红黏土抗剪强度特性,利用三轴试验研究饱和及未饱和重塑红黏土的干密度、含水率对土体抗剪强度的影响。试验结果表明:相同最优含水率下的饱和重塑红黏土的黏聚力与干密度的二次多项式拟合曲线呈凹状,未饱和土的黏聚力与干密度的二次多项式拟合曲线呈凸状,两者黏聚力曲线在1.41 g ·cm-3附近两者差值最大;饱和重塑红黏土的内摩擦角与干密度的二次多项式拟合曲线呈凹状,未饱和土的内摩擦角与干密度的二次多项式拟合曲线呈凸状,两者在干密度为1.35 g ·cm-3附近差值最大;未饱和重塑红黏土的含水率对抗剪强度参数影响显著。     

高温下红黏土热导率的变化规律试验研究

目前国际上对高温下土壤热导率的试验和模型预测研究比较缺乏,通过KD2 Pro测试两种红黏土在较广温度范围（5~90℃）和含水率范围内的热导率,并选择IPCHT模型预测高温下体积含水率-热导率的变化规律。测试结果表明,两种红黏土的热导率对体积含水率的敏感程度与温度有关,且热导率均随温度的升高而增大,在90℃时热导率最高可达5℃的3~4倍。60~90℃范围内热导率随体积含水率的变化存在明显的临界含水率（对应土壤的塑性指数）,但相同温度、体积含水率下,柳州红黏土中水汽潜热传输效应较桂林红黏土要明显。模型预测研究表明,除粉砂质黏壤土外,高温下IPCHT模型预测效果均不理想,经传质增强因子ξ修正后,柳州红黏土以及细砂的热导率预测值和实测值均相符得较好（RMSE < 30%）,但桂林红黏土的整体预测效果仍较差。     

反射波法检测水泥搅拌桩的可行性和方法研究

水泥搅拌桩作为桩基础的一种特殊形式,在软土地基地区已被广泛应用。由于其桩身纵波波速远低于混凝土桩的波速,且长径比一般较小及桩身均质性等问题,所以应用于混凝土桩的小应变反射波检测方法是否可以应用于对水泥搅拌桩进行检测,在测桩界尚存在分歧意见。作者从理论上分析了反射波法的本质,指出波阻抗差异,分辨率和波长的关系是反射波法的要害。本文讨论了长径比的实际意义及其与一维波动理论的关系．提出了水泥搅拌桩“桩身质量“的新观点。从理论分析和实际检测结果资料的讨论出发．肯定了反射渡完全可以对水泥搅拌桩进行检测,并总结了实际检测过程中的方法技术。