不同深度天津原状软土的物理力学特性试验研究

受沉积年代和环境等因素的影响,不同深度下软土物理力学性能有所差异。为研究不同深度下其物理力学性能的变化规律及微观内部结构的差异,以天津滨海新区原状软土为研究对象,选取同层不同深度下原状软土(S1,S2和S3的取样深度分别为4.3~5.3m、8.3~9.3m和12.3~13.3m)进行物理力学试验和扫描电镜试验(SEM),分析其物理指标的概率特征,软土抗剪强度随深度的变化规律和微观结构的差异。结果表明:(1)随着原状软土深度的增加,含水率、孔隙比和液塑限呈缓慢下降趋势,S1、S2和S3的物理性质指标基本符合正态分布且变异系数较小;(2)S1、S2和S3在较低垂直压力作用下,其剪切位移—剪应变曲线均呈现弱硬化性。S3的抗剪切性能优于S1和S2,且含水率和天然密度对原状软土抗剪强度指标影响较大;(3)随着深度增加,软土内部结构更紧密,土颗粒形态清晰且以大颗粒为主,颗粒间的接触面增大。

不同龄期下粉煤灰水泥土的UU抗剪强度试验研究

针对不同养护龄期对于粉煤灰水泥土抗剪强度影响的问题,采用不固结不排水三轴剪切试验从宏观力学的角度分析养护龄期对粉煤灰水泥土的影响,结合SEM试验和XRD试验从微观角度分析试样内部结构与物质成分。试验结果表明:从宏观角度分析,粉煤灰水泥土的应力-应变曲线呈现应变软化型,试样的抗剪强度随养护龄期的增加逐渐增大且28 d的抗剪强度最大,同时,由于试样内部各物质之间的反应随养护龄期的增加而持续进行,龄期越长试样内部各物质之间的胶结作用越强,致使试样的内摩擦角和黏聚力随养护龄期逐渐增大;从微观角度分析,试样内部生成的结晶物质(钙矾石)与胶凝物质(C-S-H凝胶)等填充试样内部的大孔隙且相互黏结,导致试样愈加密实,抗剪强度增大。本文旨在为粉煤灰等材料固化黄土的抗剪强度提供试验依据,为粉煤灰等工业副产品在工程中的应用提供参考,对粉煤灰的利用和环境保护具有参考意义。

不同温控曲线对石灰改良黄土强度影响研究

青海季节性冻土地区工程建设受冻融循环作用和黄土湿陷性的双重影响,工程上常采用石灰与黄土拌和作为垫层材料以满足工程要求,但冻融循环作用依旧对地基土体的性能有所影响。为探究青海季节性地区气候变化对地基土所带来的不利影响,采用3种温控曲线(1#、2#和3#温控曲线)模拟了青海季节性冻土地区气候变化规律,通过无侧限抗压强度试验和SEM等微观试验,分析不同温控曲线对2∶8、3∶7灰土强度和微观结构的变化规律。结果表明3∶7和2∶8灰土的应力-应变关系均呈现应变软化型,0~6次冻融过程中试样的无侧限抗压强度随着冻融循环次数的增加逐渐降低,继续增加冻融循环次数后其强度有所上升;冻融循环6次时灰土内部孔隙分布相较于冻融20次时多,且随着冻融循环次数的增加颗粒间接触方式由点-点、点-面接触向面-面接触转变;1#温控曲线的微观定量参数较2#、3#温控曲线变化明显,经历1#曲线时试样内部孔隙更为圆滑,结构排列疏松,1#温控曲线对试样结构和强度的影响程度相对较弱。

木质素纤维黄土渗透性能影响因素研究

为了研究木质素纤维作为改良材料时木质素纤维黄土的渗透特征,通过恒水头三轴渗透试验和扫描电镜试验对不同木质素掺量(掺量为1%、3%、5%和7%)和养护龄期(龄期为0 d、3 d、7 d和28 d)的木质素纤维黄土进行试验,探讨不同条件时木质素纤维黄土的渗透性及微观差异。试验结果表明:木质素纤维黄土的渗透系数随养护龄期增加先增大后减小(趋于稳定),部分后期又增大;施加的围压越大,试样的渗透系数越小;木质素纤维掺量为3%时,渗透系数最小,木质素纤维掺量在1%~7%范围内,渗透系数先减小后增大;木质素纤维掺量越多,木质素纤维间聚集现象更明显,掺量较小时黄土与木质素纤维的复合效果越好。对木质素纤维黄土渗透性影响因素的显著性顺序为木质素纤维掺量>围压>养护龄期。

冻融循环作用下黄土无侧限抗压强度和微观规律的试验研究

青海地处多年冻土地区,属于青藏高原大陆性气候带,冻融循环是路基和地基基础的一种常见破坏因素,为研究冻融循环作用对青海地区实际工程的影响,揭示冻融循环作用对其损害的机理,通过对青海西宁地区原状黄土和重塑黄土进行冻融循环试验、无侧限抗压强度试验和电镜扫描试验,分析不同冻融温度和不同冻融循环次数对原状黄土、重塑黄土无侧限抗压强度和微观结构的影响。结果表明:当黄土经历0~6次冻融循环时,原状黄土和重塑黄土的强度逐渐降低,而8~10次冻融循环后其强度先增大后趋于稳定;原状黄土的强度随冻融温度降低而降低,而重塑黄土的强度随冻融温度降低先增大后减小;从微观角度分析,冻融温度的降低和冻融循环次数的增加,均导致黄土大颗粒逐渐分解为小颗粒,颗粒的排列方式发生改变。

西宁地区不同深度原状黄土湿陷性及微观机理研究

通过室内浸水压缩试验对不同深度西宁地区原状黄土的湿陷性进行了研究,并结合扫描电子显微镜(SEM)和颗粒及裂隙图像识别分析系统(PCAS),分析了不同埋深、不同上覆压力下的原状黄土湿陷性与内部微观结构的关系。结果表明:土体内部的大孔隙,架空结构及大量的直接点接触是本地区黄土具有湿陷性的内部条件;随着埋深的增大,在相同上覆压力及浸水条件下,湿陷性有逐渐减小的趋势,而在相同埋深情况下,在一定范围内,随着上覆压力的增加并给予浸水条件,黄土的湿陷性有着明显的提高,证明了外部荷载和浸水是黄土发生湿陷性的外部条件。

粉煤灰水泥土渗透性能的试验研究

为了研究粉煤灰掺量对水泥土渗透性能的影响,通过在粉煤灰水泥土中加入水玻璃激发粉煤灰活性,并制作不同固化剂配比的粉煤灰水泥土试块,在养护不同龄期后分别进行渗透试验以及电镜试验。试验结果表明:随着养护龄期的增加,所有粉煤灰水泥土试样的渗透系数都有显著的降低;水泥掺量为60%的粉煤灰水泥土较纯水泥土而言,在养护14 d前的渗透系数更大,但在养护28 d后的渗透系数则变得较低;渗透试验反压差对于养护龄期较短的试样影响较大;在微观角度,水泥土试样的内部孔隙结构与渗透系数之间有着明显的相关性。

木质素纤维改良黄土抗剪强度的试验研究

木质素纤维作为一种高效且绿色环保的新型改良材料,被不断用于土体改良的研究中。为探究影响木质素纤维改良黄土的因素,采用木质素纤维对青海西宁地区黄土进行改良加固,通过不固结不排水三轴剪切试验并结合扫描电镜试验研究了压实度、木质素纤维掺量和围压对木质素纤维改良黄土抗剪强度的影响规律。试验结果表明:木质素纤维改良黄土的抗剪强度随压实度和围压的升高而增大;当木质素纤维掺量为5%时,改良黄土试样的抗剪强度较高,而木质素纤维掺量为7%时,改良黄土试样的抗剪强度有所降低;木质素纤维掺量的增加使改良黄土的应力-应变曲线由硬化型向软化型转变;木质素纤维改良黄土的黏聚力和内摩擦角随压实度的增加均呈线性上升趋势,并根据试验结果建立了压实度与改良黄土抗剪强度指标之间的函数关系。本文旨在为木质素纤维改良黄土的抗剪强度研究提供试验依据。

粉煤灰地聚物强度特性及微观机理研究

为探究不同养护龄期和水玻璃模数下粉煤灰地聚物的力学性能,以发电废渣Ⅰ级低钙粉煤灰为原料,水玻璃和氢氧化钠的混合溶液为碱性激发剂,制备了不同养护龄期和水玻璃模数下的粉煤灰地聚物。常温养护后,进行了粉煤灰地聚物无侧限抗压强度试验、X射线衍射试验和扫描电镜分析。试验结果表明,粉煤灰地聚物的强度与水玻璃模数呈负相关,当模数为1.0时,地聚物试样的强度最高;粉煤灰玻璃体在碱性溶液中溶解后发生解聚-缩聚反应,生成了铝硅酸钠凝胶,且生成量随反应时间的延长逐渐增多;当模数为1.0且养护28 d时,粉煤灰地聚物试样具有紧凑且密实的微观结构。

基于微观定量分析的粉煤灰地聚物性能研究

为研究水玻璃模数对粉煤灰地聚物强度和凝结性能的影响,文中进行初终凝试验、无侧限抗压强度试验和微观试验,分析了不同模数(1.0、1.5、2.0、2.5、3.0)水玻璃对粉煤灰地聚物凝结时间和无侧限抗压强度性能的影响。结果表明:(1)水玻璃模数为2.0时,粉煤灰地聚物的凝结时间最短;水玻璃模数在1.0~1.5时,试样的无侧限抗压强度较高,水玻璃模数超过2.0时,与峰值强度相比其无侧限抗压强度降低约90%。为保证粉煤灰地聚物凝结时间较短且无侧限抗压强度较高,结合初终凝试验和无侧限抗压强度试验结果,宜选择的水玻璃模数为1.0~2.0;(2)水玻璃模数越低,试样内部结构相对密实,颗粒与水化产物的粘结程度越强,所能承受的抗压强度越大;(3)从微观定量参数发现,当试样的养护龄期越长且水玻璃模数越小,地聚物内部孔隙形态越圆滑;试样的养护龄期越长,内部颗粒间的排列变得无序,水玻璃模数越大,对内部各物质间聚合的抑制作用更为明显。研究结论为粉煤灰地聚物作为注浆材料提供试验依据,对粉煤灰的利用和推广具有一定的指导意义。

冻融循环作用下木质素磺酸钙改良黄土的力学特性研究

木质素磺酸钙作为一种绿色环保的改良材料,近年来被应用于土体加固领域。为探究木质素磺酸钙对黄土的固化效果,通过开展侧限浸水压缩试验、冻融循环试验、不固结不排水三轴剪切试验、扫描电镜试验和X射线衍射试验,分析冻融循环次数、掺量和围压对木质素磺酸钙改良黄土力学性质和微观机理的影响规律。研究结果表明:掺入木质素磺酸钙,可有效消除黄土的湿陷性。此外,改良黄土的应力-应变曲线随木质素磺酸钙掺量的增加向一般硬化型转变,而随着冻融循环次数的增加,应力-应变曲线向弱硬化型转变。改良黄土的破坏强度随木质素磺酸钙掺量的增加呈先增大后减小的趋势,木质素磺酸钙掺量为1%时破坏强度最高,各掺量改良黄土随冻融循环次数的增加先减小后趋于稳定,同时抗剪强度指标呈现下降的趋势。通过扫描电镜试验和X射线衍射试验,发现改良黄土内部有胶结物生成并填充了土颗粒间的孔隙,使土体密实度提高,进而提高土体强度;而冻融作用导致土颗粒的接触方式由面-面接触向点-点、点-面接触过渡。此外,木质素磺酸钙改良黄土中未发现有新的矿物成分生成,且冻融作用未造成土体矿物成分的消解。