海水环境下水泥土强度衰减过程室内试验研究

针对滨海相软土场地形成的水泥土的强度衰减问题,采用天然海水作为腐蚀介质对水泥土进行一维浸泡试验,通过微型贯入试验、扫描电镜（SEM）试验、能谱（EDS）分析、X射线衍射（XRD）试验、离子含量及pH值测试等多种试验手段研究水泥土强度的分布规律和衰减过程。根据贯入阻力随贯入深度的变化规律将水泥土分为劣化层和未劣化层。结果表明：随着养护时间的增长和水泥掺入比的减小,水泥土的劣化深度不断增大,至360 d时最大劣化深度达到8.7mm;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;水泥土的pH值和Ca2+含量随着试样深度的增大而增大,Mg2+、SO42-、Cl-含量随试样深度的增大而减小。经海水养护后,水泥土中Ca2+含量沿试样深度方向的分布规律与强度变化规律相似。在本试验条件下,水泥土的强度衰减是海水中侵蚀性离子抑制水泥土强度增长过程和促使水泥土强度降低过程的共同结果,在此过程中Ca以离子形式溶出,最终导致水泥土的劣化深度不断增大。     

海洋环境中不同龄期的镍渣-水泥复合固化土抗渗性研究

为了研究侵蚀时间对海洋环境中镍渣-水泥复合固化土渗透性的演化规律,本文采用加压型渗透装置对镍铁渣粉水泥固化土进行抗渗试验,研究固化土在不同浸泡龄期条件下抗渗性能的变化规律。研究结果表明：早龄期时海洋环境对水泥固化土的抗渗性能影响较小,其渗透系数与清水环境的渗透系数基本一致,而28d龄期后海洋环境下水泥固化土的抗渗性能大幅度降低,且随龄期增长而降低。然而将镍铁渣粉掺入到固化土能缓解海洋环境对其抗渗性能的劣化,并得到40%的较优掺入值,研究成果可为水泥固化土长期渗透特性提供参考。     

腐蚀性场地形成的水泥土的劣化研究

水泥土等加固体的劣化可以分为场地环境变化引起已有加固体的劣化问题和在腐蚀性场地形成的加固体的劣化问题。前一个问题是加固体形成一段时间后因外界环境变化而受到侵蚀的问题;后者是加固体在腐蚀性环境中产生强度的同时发生劣化的问题。为了研究加固体在腐蚀性场地的劣化问题,开发了一种能够近似模拟加固体形成环境的养护装置。在试样筒中制备加固体后立即将加固体连同试样筒置于养护筒,并只允许加固体顶面与腐蚀性环境接触,达到一定龄期后实施微型贯入试验及化学成分分析试验,初步研究了海水及其压力对滨海沉积软土场地形成的水泥土劣化的影响。结果表明：海水环境下水泥土的劣化进展较快;劣化深度有随水压力增大的趋势;劣化的发生与 Ca ²⁺ 的溶出有关, Ca ²⁺ 浓度随水泥土深度的变化趋势呈现一定的规律性。     

水泥土搅拌桩止水帷幕工程特性研究

水泥土搅拌桩作为基坑止水帷幕已经得到了广泛应用,为了更深入的理解作为止水帷幕的水泥土的工程特性,通过对不同水泥掺入量的水泥土无侧限抗压强度和渗透系数的室内试验研究,利用CBR-1承载比试验仪和TSS-2柔性壁三轴渗透仪对水泥土进行了无侧限抗压强度和渗透试验,分析了养护龄期及水泥掺入量对水泥土的无侧限抗压强度和渗透系数的影响。试验结果表明,水泥土的无侧限抗压强度随养护龄期和水泥掺入量的增大而增大,并通过曲线的拟合,得出了无侧限抗压强度的预测公式;渗透系数随养护龄期和水泥掺入量的增大而减少,通过数据对比得出28天之后水泥土渗透系数主要是受水泥掺入量的影响。     

软土地基水泥土工程性质的试验研究

针对3种不同含水量的软土试样进行了水泥土配方试验,测试水泥土的强度、重度和弹性模量,并分析了各影响因素对强度的影响.通过研究发现:水泥土强度随龄期、水泥掺量的增大而增大,随土体含水量增大而降低,水泥土在前28d强度随龄期增长速度较快,28～90d内增长速度减缓,28d强度约是90d时的70%～80%;水泥土重度比原状土增大约7%～9%;水泥土的弹性模量为水泥土抗压强度的94～214倍,且水泥掺量越大,倍数越大.最后依据本文测试结果得到了水泥土强度预测公式,可为同类工程参考.     

海相淤泥水泥土力学性能室内试验研究

为了进一步了解淤泥水泥土的特性以及为软基施工提供数据参考,通过选取水泥搅拌桩施工现场具有代表性的海相淤泥为研究对象,对不同水泥掺量和养护龄期下的水泥土无侧限抗压强度、压缩试验及渗透试验展开研究,最终得到水泥土的各项力学特性指标,并初步探讨了无侧限抗压强度与渗透系数和压缩系数之间的相关性。结果表明：水泥土无侧限抗压强度和压缩模量随养护龄期增长和水泥掺入量的增大逐渐增加,而水泥土的压缩系数和渗透系数则逐渐降低。水泥土无侧限抗压强度在0.5～2 MPa范围时,渗透系数和压缩系数随无侧限抗压强度的增大而迅速降低;无侧限抗压强度达到2 MPa以上后,变化幅度趋缓。     

偏高岭土及龄期对水泥土强度影响的试验研究

通过对3 d、7 d、14 d、28 d、60 d、90 d龄期下5种偏高岭土掺入比的水泥土强度研究,得到了用粉质粘土制得的水泥土当中强度达到最佳时的偏高岭土掺入比,并结合水泥土和偏高岭土的作用机理,解释了掺入偏高岭土后的水泥土强度随偏高岭土掺入比变化的原因。此外,通过软件Origin 8.6对不同偏高岭土掺入比下水泥土强度随龄期的变化规律进行了统计分析,得到了在同一偏高岭土掺入比下水泥土无侧限抗压强度与龄期的统计公式。     

水泥土抗剪强度试验研究

通过进行水泥土的抗剪强度室内试验,研究了水泥掺入比,土的种类,养护龄期对水泥土抗剪强度的影响。试验结果表明：同一种土样在相同龄期条件下,粘聚力与内摩擦角在掺入比30％以前随掺入比快速增长,40％之后变化缓慢,其最优掺入比为30％～40％,工程实践中,考虑经济性,这一比例可适当降低;不同土样配成的水泥土,抗剪强度的提高不尽相同;掺入比相同的同一土样,随着龄期的增加,抗剪强度明显增加。     

小龄期夯实水泥土无侧限抗压强度试验研究

结合工程实际,在饱水养护条件下,进行夯实水泥土无侧限抗压强度室内试验,研究小龄期水泥土无侧限抗压强度随养护龄期、水泥掺入比的变化规律,分析水泥土强度与龄期、水泥掺入比的定量关系,结合试验数据拟合得出不同水泥掺入比条件下水泥土强度与龄期的经验公式,并探讨水泥土轴向应力应变曲线的变化趋势与水泥土的破坏方式随养护龄期的转变,从而进一步完善饱水条件下小龄期夯实水泥土强度演化发展理论,促进水泥土在实际工程中的推广应用,对工程施工有一定指导意义。     

水泥土渗透系数影响因素的试验研究

为探究水泥土渗透系数的影响因素,将不同含量的水泥掺入到土中进行试验,测试了水泥土的渗透系数。详细分析研究了渗透压强、酸碱环境、孔隙比、水泥含量和龄期对水泥土渗透系数的影响,探讨了多种因素下水泥土抗渗性能的变化情况。试验结果表明:当渗透压强大于150 kPa时其对渗透系数的影响较小,渗透系数随渗透压强的变化量基本保持不变;而pH和孔隙比对渗透系数的影响较大,渗透系数随pH的增大而减小,随孔隙比的增大而增大;渗透系数随水泥含量的增大而减小,二者呈较好的指数关系;此外,渗透系数随龄期的增大而呈下降趋势。     

碳化作用对水泥固化/稳定化铅污染土渗透特性的影响

采用人工配制铅污染土的方法制备不同水泥掺量和不同铅浓度的土样,开展碳化前后水泥固化/稳定化铅污染土的渗透试验,并分析试样的宏观渗透系数和微观孔隙结构之间的内在联系。研究结果表明,水泥掺量增加会降低试样的渗透系数;水泥掺量为7.5%时,碳化作用下渗透系数提高;水泥掺量为15%时,碳化作用下渗透系数降低。铅浓度越高,试样的渗透系数越高,而碳化作用又会增大试样的渗透系数。水泥掺量增加会显著降低试样的孔隙率;碳化作用使得试样中孔径小于0.1μm的孔隙增多,大于0.1μm的孔隙减少。     

活性MgO碳化固化土的渗透特性研究

碳化固化法是一种低碳搅拌处理软土的创新技术,碳化反应生成的产物能有效降低固化土的孔隙率。在已有研究的基础上,着重研究碳化土的渗透特性,以利于其工程应用。采用室内渗透试验,系统研究了活性MgO掺量、碳化时间、初始含水率和CO_2通气压力对MgO碳化粉土和碳化粉质黏土渗透系数的影响规律,并与相同固化剂掺量、相同初始含水率下水泥固化土的渗透系数进行了对比。结果表明:活性MgO碳化土的渗透系数随MgO掺量的增加而降低,与相同掺量下水泥固化土的渗透系数处于同一数量级;MgO碳化粉土的渗透系数明显大于碳化粉质黏土的渗透系数;当MgO碳化粉土和粉质黏土碳化6.0 h时,相应的渗透系数达到最小(10-6);通气压力对MgO碳化土的渗透系数影响不大,在通气压力为200 k Pa时渗透系数较小。因此,活性MgO碳化土具有与水泥固化土相近的抗渗性能,有良好的推广应用前景。     

Mg2+和SO42-相互影响对水泥土强度影响的试验研究

水泥土搅拌桩周围环境中的Mg2+和SO42-对水泥土及其桩体的力学性能具有很大的影响。通过模拟试验的方法探讨了在不同硫酸镁溶液环境下不同龄期的水泥土表观和抗压强度变化规律,得出了水泥土表面腐蚀程度随着腐蚀时间的增长和硫酸镁浓度的增大而增加,水泥土抗压强度随硫酸镁浓度的增大而减小;分析了硫酸镁溶液的Mg2+浓度和SO42-浓度随时间的变化关系,得出随着时间的增长Mg2+浓度呈减小趋势,而SO42-浓度则呈抛物线型。研究认为:水泥土强度改变与环境中的Mg2+浓度和SO42-浓度密切相关。在此基础上建立了水泥土环境下考虑Mg2+浓度和SO2-4浓度相互影响的水泥土强度模型,经对比预测值与实测值,证明两者比较接近,该关系具有一定的可行性,可供工程设计参考。     

软弱夹层对水泥土单轴压缩影响研究

为探究软弱夹层厚度比对水泥土试样单轴压缩力学参数和破坏模式的影响规律,借鉴含单夹层盐岩的制样方法制备含不同软弱夹层厚度比的单夹层水泥土试样,进行室温和冻结状态下的单轴压缩试验。在室内试验研究的基础上采用PFC2D对水泥土单轴压缩进行模拟,分析试样受荷后的细观力学响应机制。最后建立软弱夹层与荷载耦合作用下水泥土单轴压缩损伤本构模型,探讨软弱夹层厚度比对试样损伤变量演化的影响。研究结果表明:(1)室温和冻结状态下水泥土试样单轴抗压强度和弹性模量均随着软弱夹层厚度比的增加呈负指数规律衰减;破坏应变随软弱夹层厚度比增加呈抛物线变化规律。(2)PFC2D模拟得到的不同软弱夹层厚度比的水泥土试样单轴压缩力学参数以及破裂模式与室内试验结果比较吻合,数值模拟和室内试验均表明软弱夹层厚度对试样破坏模式影响较大。(3)软弱夹层与荷载耦合作用损伤本构模型能够较好地描述室温和冻结状态下含软弱夹层水泥土试样在单轴压缩荷载下的应力-应变关系,软弱夹层的存在使试样变形过程中损伤程度差异明显。软弱夹层厚度比越大,在很小的轴向应变时试样总损伤变量就达到很大值,试样很快就出现破坏。     

水泥砾质土渗透特性试验研究

为研究水泥砾质土渗透特性,改进了常规三轴试验装置,并在该装置上进行了水泥砾质土三轴渗透试验,分析了水泥掺入比、掺砾量、压实度和渗透压对水泥砾质土渗透特性的影响。研究结果表明:水泥砾质土的抗渗性能随水泥掺入比的增加而得到较大幅度的提高;当掺砾量在30%~50%范围时,水泥砾质土的渗透系数在10~(-7) cm/s数量级,且满足土石坝心墙抗渗要求;相同掺砾量下,水泥砾质土渗透系数随着压实度的增加而降低,尤其是压实度≥98%时,其抗渗性能得到大幅度提高;在相同应力状态下,水泥砾质土渗透系数k_(20)与渗透压力比P(渗透压力p/大气压力pa)符合双曲线模型,且该双曲线可转换成P/k_(20)与渗透压力比P之间的线性关系。该研究成果为水泥砾质土应用于高土石坝心墙提供科学支撑。     

上海地区浅层粉土渗透性与土体各参数的关系

研究浅层粉土的渗透性对水利工程及各类基坑开挖工作有重要意义,但受各方面条件制约,对于风险较小的工程一般不采用可获得精确渗透系数值的测试手段。笔者对上海地区大量实际工程数据进行了统计,定性分析了上海地区浅层粉土渗透性与孔隙比、粘粒含量、静探P_S值、不均匀系数等在一般勘察工作中较易获得的各项土体参数的关系,各项分析成果表明影响粉土渗透性的根本因素是土体中是否有足够的渗流路径。根据土体渗透性与各项指标的关系,对室内试验结果进行适当修正,使勘察报告提出的渗透系数建议值更为贴近实际工况,为后续的设计、施工工作打好基础。     

污水环境对水泥土力学性能的影响试验研究

由于多数地下水泥土工程直接与地下腐蚀性介质环境接触,必将导致水泥土材料的逐步劣化甚至失效破坏。以某市区工地附近明渠排放的污水作为侵蚀性介质,制作了不同水泥掺量的水泥土试件,通过对比试验,研究了污水环境和清水环境下不同水泥掺量、不同龄期的水泥土抗压强度和抗剪强度。结果表明,在污水或清水环境下,相同水泥掺量水泥土30 d 龄期的抗压强度几乎相等,随着龄期的增加其抗压强度均逐步增大,但污水环境下其抗压强度增长的幅度明显小于清水环境,90 d 后清水环境的水泥土抗压强度不再增长,而污水环境的抗压强度开始降低;污水环境和清水环境下的水泥土内摩擦角和黏聚力随龄期、水泥掺量的增加均逐步增大,污水环境下龄期90 d后的内摩擦角和黏聚力均开始降低。     

疏浚土工程特性的试验研究

水泥固化土是近年来用于堤防防渗、提高边坡稳定性及提高抗冲刷能力的一种新技术，为了提高水泥土的应用水平，通过室内试验研究了水泥土的渗透系数、无侧限强度与水泥掺人比、水灰比、龄期的关系，认为满足堤防工程渗透稳定与边坡稳定的最佳水泥掺量比大于8％。