热力加固对压实黄土工程性质影响的试验研究

为明确热力加固改变土体物理、化学性质和结构特征,影响强度、水稳等工程性质的具体过程,本文采用无侧限抗压强度、X射线衍射、压汞和扫描电镜等试验,研究高温(100~900℃)对杨凌压实黄土无侧限抗压强度和水稳性质的影响规律和作用机理。结果表明:与经100℃处理后土样的无侧限抗压强度(UCS)相比,经900℃处理后土样的UCS提高了1.15~5.26 MPa;当处理温度不低于500℃时,土样具有较好的水稳性;当处理温度为500~900℃时,伊利石、蒙脱石、方解石和石英等矿物含量变化较大;经700~900℃处理后土样的微孔(0.01μm<d<0.1μm)、超微孔(d<0.01μm)数量和孔隙分形维数明显降低;高温熔融促使土粒形成了一些致密结构;经高温作用,土粒发生移动和重排、形成新化合物,提高了土样的抗压强度和水稳性。研究成果可为热力加固法的应用提供数据和机理支持。

高温作用下分散土力学特性研究

为研究高温加热对分散土的力学特性的影响,采用直接剪切试验、崩解试验、渗透试验、颗粒分析试验和矿物分析试验,对不同温度下加热处理的分散土试样进行研究,并综合分析高温改性土体的内在机制。结果表明:加热处理后,分散土的黏聚力、内摩擦角及抗剪强度均大幅增加,渗透系数增大,崩解突变性消失,稳定性得到提高。加热400℃时,土样的黏聚力、内摩擦角、抗剪强度分别比常温状态下的土样提高了811%、154%和664%,此外,加热400℃的土样在水中不崩解,渗透系数比常温状态下增大12.6倍。这些变化主要归因于高温加热导致的土体失水收缩、矿物烧结形变以及分散性的减弱。高温加热是一种方便可行的分散土原位处置技术,具有良好的应用前景。

原位热力加固分散土的影响因素及其作用机理研究

分散土是一种水敏性特殊土,常采用石灰等土壤固化材料进行改性处理,但是对于边坡工程,由于改性处理的施工工艺复杂,使得改性成本较高且效果往往达不到设计要求。通过泥球、碎块、针孔、双相对质量密度计等分散性判别试验以及微观结构检测、X射线衍射、红外光谱分析等微观试验,研究了原位热力加固分散土的影响因素及其作用机理。试验结果表明,温度、加热时间、压实度对热力加固分散土具有显著的影响。随着温度的升高、加热时间的延长、压实度的增加,分散土的分散性逐步减弱,直至消除。加热温度低于200℃时,分散土的分散性虽然减弱,但具有可逆性;高于200℃以上时,分散土彻底失去分散性,且具有不可逆性。分散土经过高温处理后,通过颗粒失水凝聚、盐矿物形变胶结等作用,使得颗粒团聚结构增强,水溶性离子溶出量减少,土体碱性降低,双电层厚度减小,进而土颗粒间的引力大于斥力,分散性减弱甚至消失。研究结果表明,原位热力加固技术是一项很有前景的特殊土边坡稳定处置技术。

土体热加固方法的研究进展

热加固技术是一种历史悠久的土体原位处置技术,常用于软弱性或特殊性地基的处置,可提高土体的力学强度与改良土体的诸如湿陷、膨胀等不良工程特性。通过系统分析前人对土体热加固技术方面的研究,总结土体在高温下的性质变化,提出了热土的概念与分类,阐述了热加固的方法与机理,探讨了热加固对土体工程性能的影响及其作用规律,并结合热加固处置土体的工程实例,对热土研究领域的若干问题进行了分析与展望。