黄土抗剪强度与耐崩解性能综合改良试验研究

为提高黄土高原治沟造地区挖填体力学特性与水稳定性,开展石灰、纳米二氧化硅、聚丙烯纤维和瓜尔豆胶改良黄土强度和崩解试验研究,对比分析其综合改良效果。结果表明:单一材料改良黄土性能仅在某一方面效果提升明显,如石灰和纳米二氧化硅显著提高黄土抗剪强度,提升幅度分别为36.3%~250.6%与9.0%~99.7%;但在提升黄土耐崩解性能方面改良效果有限;2种材料仅延缓了黄土崩解时间,对最终崩解量无影响。聚丙烯纤维和瓜尔豆胶显著提升黄土的耐崩解性,如瓜尔豆胶可将黄土的崩解率降低至11.5%以下,而聚丙烯纤维改良黄土较素黄土的崩解率降低幅度为11.2%~51.9%;但2种改良材料提升黄土强度性能效果不佳,强度提高幅度仅为1.5%~22.9%和2.8%~15.6%。石灰混合聚丙烯纤维、纳米二氧化硅混合聚丙烯纤维2类复合改良材料既提高黄土耐崩解性、又能提高黄土抗剪强度,克服了单一改良材料对黄土强度与耐崩解性综合性能提高有限的短板,达到黄土综合性能提高的改良目的;其中9%石灰混合0.6%聚丙烯纤维、2%纳米二氧化硅混合0.6%聚丙烯纤维2种复合材料掺比改良效果最优,使改良黄土抗剪强度最高分别提高了109.8%和68.3%、崩解率分别降低了61.3%和49.8%。

不同改良材料改良黄土试验对比研究

选取生石灰、纳米二氧化硅和聚丙烯纤维,通过开展直剪、崩解、吸水、水滴入渗和电镜扫描等试验,研究经不同材料处理后的黄土抗剪强度和水敏特性的改良效果和机理.试验结果表明:经不同材料处理后的黄土工程性质发生了不同程度的变化,改良土抗剪强度随着掺入比的增加而增强.经过生石灰和聚丙烯纤维处理后的黄土的耐崩解性得到增强,毛细吸水现象减弱.水滴入渗试验表明三种材料对于黄土斥水性的改良效果不明显.电子显微镜扫描(SEM)图像显示生石灰和纳米二氧化硅主要通过充填、包裹、胶结等方式提高黄土密实度和结构强度,而聚丙烯纤维通过锚固作用形成三维空间网络,与土颗粒形成联锁结构限制土颗粒的相对移动,进而优化黄土的力学特性.本研究为黄土改良在工程中的实际应用提供参考.

初始基质吸力对原状黄土水敏特性影响研究

选取延安市典型Q2原状黄土为研究对象,利用自制装置开展其非饱和状态下的水敏特性研究,定量评价初始基质吸力对黄土水敏特性影响规律.结果表明,非饱和状态下Q2黄土水敏特性变化差异显著,Q2黄土基质吸力随含水率增大而减小,吸湿、脱湿路径下的土水特征曲线滞回效应明显;随初始基质吸力增大,Q2黄土吸水速率及崩解速率均增大,表明其吸水能力及崩解性也逐渐增强.随着初始基质吸力不断降低,Q2黄土抗剪强度逐渐降低,强度呈现由硬脆性向软塑性转变规律,且抗剪强度曲线滞回效应显著,脱湿强度大于吸湿强度,脱湿样的抗剪强度参数大于吸湿样.

石膏岩溶蚀与强度特性试验研究

石膏岩在工程中使用广泛,其具有特殊的物理化学性质,常引发工程问题,因此研究石膏岩的溶蚀特性以及溶蚀前后强度、塑性、脆性等性质变化显得尤为重要。通过室内溶蚀试验分析其溶蚀机理,利用电镜扫描观察其微观结构,分析强度劣化机理,并通过单轴压缩试验,研究石膏岩在不同溶液条件下的软化性质。结果表明,不同溶液对石膏岩的影响不同。以石膏岩浸泡在纯水中为参照,NaCl溶液促进石膏岩的溶蚀量,使试样的强度降低,为纯水溶蚀后试样强度的40%,塑性变强,脆性减弱;冰醋酸溶液减少石膏岩的溶蚀量,强度少许增加,塑性变弱,脆性变强;氢氧化钠溶液可与石膏岩发生反应生成氢氧化钙,因此在前期可促进石膏岩的溶蚀,后期生成较多的氢氧化钙络合物附着在岩样表面阻止石膏岩继续溶蚀并使其强度变大、塑性变强。微观电镜图片显示,不同溶液对石膏岩的溶蚀程度以氯化钠溶液最为严重,其次分别为纯水、冰醋酸溶液、氢氧化钠溶液。单轴压缩试验时声发射活动发生次数与溶蚀量相一致。