水泥改性膨胀土在侵蚀环境下的干湿循环效应研究

为了研究水泥改性膨胀土在复杂环境条件下的稳定性及耐久性,设计了室内模拟试验,探讨了纯净水、不同浓度及不同种类的化学溶液在干湿循环作用下对水泥改性膨胀土的侵蚀效应。从初始至破坏状态,记录了试样的宏观裂隙开展过程及体积的变化情况,对比分析了相应的荷载位移曲线及峰值强度,得到了水泥改性膨胀土在不同侵蚀环境下的力学特性随干湿循环次数的变化规律,并对相应的作用机理进行了分析。试验结果表明,侵蚀环境的干湿循环作用对水泥改性膨胀土的力学特性有明显的影响,且随着侵蚀溶液的浓度和干湿循环次数的递增而变得愈加显著。

南水北调中线工程膨胀土渠段改性土施工中存在的困难及对策研究

膨胀土水泥改性后换填是"十一五"期间提出的针对膨胀变形引起的渠坡破坏模式的处理方案之一。由于改性土施工技术难度大,施工工艺较复杂,国内施工队伍缺少现场改性土施工的实践经验,且在大规模膨胀土输水渠道中应用尚属首次,因此,该技术在实际施工中存在一定的困难和问题,为此,国家"十二五"科技支撑项目设置"膨胀土水泥改性处理施工技术"研究课题对其开展专门研究。以南水北调中线工程鲁山—郑州段膨胀土渠段的现场科研和施工工作为基础,分析膨胀土渠段改性土填筑施工中存在的料源、施工工艺、检测方法及检测标准等普遍存在的问题,通过开展现场试验和室内研究,提出了相应的解决方案和建议,研究成果可直接应用于南水北调中线总干渠膨胀土渠段的大规模施工。

水泥改性膨胀土防护边坡效果分析

膨胀土具有吸水膨胀、失水收缩的性质,给工程带来极大的危害。为研究水泥改性膨胀土防护边坡效果,选取膨胀土及不同水泥掺量的改性膨胀土进行胀缩特性试验研究。研究结果表明南阳中膨胀土水泥改性的最佳水泥掺量为6%。将其作为防护加固材料换填南水北调中线渠道边坡的表层,并利用测斜管和变形管等仪器设备对其防护效果进行现场监测。监测结果表明:水泥改性膨胀土回填覆盖坡面表层可以解决膨胀土渠坡的浅层失稳问题。

水泥改性土施工碎土工序预算定额编制研究

水泥改性土生产工艺有土料翻晒、碎土、改性土拌制、运输、碾压、削坡等工序，其中碎土工艺是针对膨胀土处理施工增加的特殊工艺，在国家颁布的水利工程定额中无此子目。通过对碎土工序人工、材料、机械的消耗量进行分析研究，确定碎土工序预算定额。根据定额成果，测算每方碎土单价在4～5元左右。本预算定额已经由南水北调中线干线工程建设管理局颁布实施。

大气影响带对膨胀土边坡稳定的影响及对策

以南水北调中线南阳某段膨胀土渠坡工程为依托,针对大气影响带深度对膨胀土边坡的影响及应对措施,采用GTS-NX岩土有限元数值计算软件建立有限元模型并进行边坡抗滑稳定分析。结果表明,当大气影响急剧层深度大于1.0 m后,边坡安全系数明显下降,当深度到达2.0 m,边坡接近极限平衡状态,水泥改性土换填厚度宜取2.0 m。

钢渣粉水泥改良膨胀土干湿循环下力学性能及机理分析

膨胀土是一种具有多裂隙性、超固结性和反复胀缩性的非饱和土。在干湿气候交替变化的环境中会因其湿胀干缩的变形导致工程事故的发生,通过化学改良法改善水土间相互作用,可达到改良膨胀土工程特性的目的。利用钢渣粉作为新型固化剂,与水泥组合改良膨胀土,研究改良膨胀土在干湿循环条件下力学特性变化规律及其改良机理。将纯膨胀土(Es)、水泥改良膨胀土(Es-C)、钢渣粉-水泥改良膨胀土(Es-SSP-C)和钢渣粉-水泥-NaOH改良膨胀土(Es-SSP-C-N)4种土体进行不同次数干湿循环作用后,进行体积变化率试验、不固结不排水三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验。试验结果表明,改良土体的体积变化率较未改良土试样有了相当大的减小;改良膨胀土强度有大幅度提升,并且其强度关系总有Es-SSP-C-N>Es-C>Es-SSP-C>Es;在干湿循环作用下改良土仍能保持较高的强度水平,且随循环次数增加强度有所提升。利用扫描电镜(SEM)和能谱分析(EDS)技术对4种土体在干湿循环次数变化时的微观形貌和物相成分进行分析,发现水泥和钢渣粉水化致使土体颗粒变得密实,水化硅酸钙(C-S-H)和水化铝酸钙(C-A-H)等水化产物逐渐增多,弱化了干湿循环中水的侵蚀作用,确保其强度在干湿循环过程中保持稳定。

渠道水泥改性土换填施工技术及质量控制

膨胀土对工程危害极大，一般不能作为基础或填筑料使用，但通过掺入水泥进行改性，使其丧失膨胀潜能、提高土体强度，就可以作为填筑料使用。现主要介绍了南水北调中线一期工程磁县三标部分膨胀土渠段进行水泥改性土换填施工时，科学控制原料选择、拌和制备、运输摊铺、碾压检测等各个环节，有效地保证了施工质量，加快了施工进度的经验，同时给出施工过程中的注意事项。

引江济淮工程膨胀土地段渠坡生态处治技术

围绕引江济淮工程膨胀土地段河渠边坡水泥改性土换填层易碱化板结、植物难以生长和局部弱膨胀土渠坡的简化处理等工程实际问题,以生态优先、技术创新为原则,采用现场试验、室内单元体测试和数值分析等手段,开展系统的研究工作。研发一种改善水泥改性土种植效果的生态基材,提出一种新型膨胀土双层护坡结构,并研究提出根据实际土层膨胀特性和含水状态进行弱膨胀土边坡的处理原则。现场中试和运用效果表明:研发的生态基材能适应水泥改性土的种植需要,使边坡实现良好的绿化效果,双层护坡结构较好地实现了膨胀土边坡防止降雨入渗和水分蒸发的双重防护要求;同时,还可利用砂土层的压重效果,抑制土层的膨胀变形。研究成果为引江济淮的工程设计和后期运行管理提供了技术支撑,同时,也为膨胀土地段渠坡生态处治探寻了新的方向。

低温下水泥改性弱膨胀土抗压性能试验与分析

对合肥地铁建设中所遇到的弱膨胀土,为了得到冻结水泥土的最佳水泥掺量,进行了8种不同掺入比和-10℃与8℃下的无侧限抗压强度试验。定义了水泥掺入效率,定量地研究了不同掺入区间水泥掺量对无侧限抗压强度的影响。根据试验结果,水泥改性和冻结都能明显提高土体强度,冻结条件下,水泥掺量超过15%后掺入效率由7%降到3%以下。8℃条件下,水泥掺量15%时水泥土无侧限抗压强度达到峰值。根据所得应力-应变曲线,水泥的掺入较大地降低了土体的延性,曲线由应变硬化型变为应变软化型。冻结能有效提高水泥土延性,其峰值应变由2%提高到7%以上。研究从强度和受力变形特性两方面总结了温度和水泥掺量对改性弱膨胀土性质的影响,证明了水泥改性和冻结法对土体的联合加固效果。

水泥改性膨胀土的工程实践

在膨胀土地基基础底面以下一定深度范围内,用水泥改性膨胀土进行换填,其抗渗性能、力学性能指标得到了大幅提高,改性后的膨胀土已基本不具备膨胀性能。工程实践证明:采用此种方法处理地基的建筑物建成运营10年后,效果良好;采用水泥改性膨胀土地基,不仅基本消除地基土的胀缩性能,而且具有较好的隔水效果,阻止地基土中水分的蒸发和雨水的渗入。

时间因素对水泥改性膨胀土压实度影响的试验研究

膨胀土的膨胀性会给以膨胀上为材料的工程的稳定性带来较大影响.南水北调中线一期工程南阳段采用弱膨胀土添加水泥改性换填的方法来处理膨胀土渠坡(底).分析了水泥和土拌合后,其含水量和水泥含量会随着时间的延续而降低,从而造成质量控制指标——压实度检测结果产生误差的机理,并通过室内试验进行了验证.

水泥改性土及水泥土处理膨胀土地基技术

南水北调工程一期工程陶岔—沙河南淅川段膨胀土的分布范围较广,鉴于膨胀土遇水膨胀、失水收缩的特性,膨胀土地基需要处理后才能使用。根据地基土自由膨胀率的不同,添加不同比例的水泥,通过控制成品的离散系数和压实系数,以及控制过渡层的施工技术,达到改良膨胀土地基的目的。实例验证表明,采用水泥改性土或水泥土处理膨胀土地基可明显改善地基的性质,施工效果良好。

黏性土和纤维对风积沙改性土热膨胀特性的影响

风积沙改性土的热膨胀特性对评价风积沙改性土路基温度稳定性至关重要。通过在风积沙中掺入不同质量的水泥、黏性土或聚丙烯纤维制成不同配比的改性土,测试改性土的热膨胀系数,研究外加材料的掺入量对改性土热膨胀特性的影响。试验结果表明:改性土的平均线膨胀系数随着水泥掺入量的增加总体呈增大趋势,随着聚丙烯纤维掺入量的增加而减小,随着黏性土掺入量的增加而增大。聚丙烯纤维的掺入可有效降低改性土的热膨胀系数。研究成果可为进一步优化改性土提供研究方向,为高温差沙漠地区工程建设中风积沙改性土温度裂缝的控制提供试验依据。

基于植被恢复的水泥改性膨胀土换填土复合改良试验研究

以引江济淮工程膨胀土边坡表层采用的水泥改性膨胀土换填土层为研究对象,为探究各因素和水平对狗牙根的发芽、生长状况和根系展布的影响规律,以4种添加剂(泥炭、保水剂、有机肥、土壤改良剂PAM)和压实度为5个因素,各取4个水平,开展了多指标多因素正交试验。采用发芽率、生长高度、覆盖度、根系入土深度和含根量5个指标对狗牙根生长效果进行综合评价。试验结果表明:影响狗牙根生长因素的重要性由高到低依次为有机肥、压实度、保水剂、泥炭、土壤改良剂(PAM)。有机肥和泥炭含量对狗牙根生长和土壤改良具有良好的促进作用,而土壤压实度越高,狗牙根生长越差;为确保狗牙根较好生长,压实度不宜过高,建议不超过86%。对于膨胀土边坡表层采用的水泥改性膨胀土换填土层,适合狗牙根生长的最优改良方案为:泥炭掺量取9%、保水剂掺量取0.05%、有机肥掺量取1.5%、土壤改良剂(PAM)掺量取0.05%,压实度控制为66%。研究结果对引江济淮工程膨胀土地区采用水泥改性膨胀土换填土层进行生态修复具有指导意义,分析和评价方法亦可为其他区域采用水泥改性膨胀土换填土层进行生态修复提供参考。

水泥改性土削坡弃料利用问题研究

水泥改性土换填处理膨胀土边坡施工时,需要超填形成台阶状边坡再按照一定坡比削坡成型,由此,将产生大量的水泥改性土削坡料,如果直接废弃,既会造成浪费又会大量占地。为解决水泥改性土削坡弃料的再利用的问题,在南水北调中线工程水泥改性土填筑施工现场,分别对中膨胀改性土料(水泥掺量6%)和弱膨胀土改性土料(水泥掺量3%)的削坡弃料进行取样试验,通过测试改性土弃料的压实、强度、胀缩和渗透特性等,分析改性土弃料再次作为填料的可能性。研究结果表明,水泥改性土削坡弃料膨胀性、物理特性、强度和变形性能均满足填筑土料要求,仅需要更大的压实功即能达到预期的效果,水泥改性土削坡弃料可以作为改性填料使用。

南水北调中线一期工程膨胀土渠坡处理措施

根据南水北调中线工程南阳段膨胀土的工程地质特性,对膨胀土渠坡的运行环境、处理措施、处理厚度及应注意的问题进行了现场试验研究。研究成果表明：采用换填非膨胀土或水泥改性土是处理膨胀土边坡行之有效的方法;弱膨胀土渠坡的换填厚度0.6~1.0 m、中膨胀土换填厚度1.0-1.5 m、强膨胀土换填厚度1.5-2.0 m。研究成果可用于南水北调中线工程膨胀土渠段的设计与施工。经处理的膨胀土边坡可以较大程度减轻其工程危害。

水泥改良膨胀土在路基工程中的应用

膨胀土广泛分布于我国西南地区,一般需要经过改良处理后才能用于工程建设中。当在膨胀土段修铁路、公路时,膨胀土一般都会被丢弃,造成巨大浪费的同时,还会影响环境。本项目将化学改良后的膨胀土用作路基填料,为保护环境、节约施工成本,取得了成功的施工经验。在室内试验研究不同水泥掺量时,确定改善膨胀土时,水泥的最佳掺量,如膨胀土自由膨胀量、无侧限抗压强度、边界含水量等指标,并结合现场路基填筑路拌法试验段总结出最佳虚铺厚度、压实机械、压实遍数等参数。

水泥改性膨胀土基本特性试验

通过无侧限抗压强度试验、收缩试验、X射线衍射(XRD)试验、压汞(MIP)试验、扫描电镜(SEM)测试,从宏观力学特征、物相构成演变以及微观结构特性三方面,对水泥改性膨胀土进行系统研究。结果表明:掺入水泥可以有效改善膨胀土的土体强度和胀缩特性;掺入水泥使得膨胀土微观结构发生显著变化,随水泥掺入量的增加,水化反应产生的C-S-H凝胶态产物总量逐渐增多,将土体颗粒粘联胶结形成较大的絮状体,优化土体孔隙结构,改性膨胀土土体内孔径小于100 nm的微细孔体积分数逐渐增大,说明水化产物的总量是决定水泥改性膨胀土微观孔隙结构特征、土体强度及收缩特性的关键因素。

水泥改性土作业面存在的问题及工程处理措施

在南水北调中线工程膨胀土地区,挖方渠道边坡设计一般要求采用一定掺量、一定厚度的水泥改性土换填进行保护。对膨胀土边坡进行水泥改性土换填时,常常会遇到作业面换填工作中止、边坡土体风化干裂、换填层冲刷破坏及地下水导排不畅等问题。若对上述问题处理不当,有可能对边坡换填质量产生影响,较严重时可能引起渠坡发生变形破坏危及渠道安全。针对水泥改性土作业面在施工中存在的问题进行了深入分析研究,提出了相应的工程处理措施,并总结出施工过程的要点,对今后的膨胀土工程建设具有一定的指导意义。

南水北调磁县段工程膨胀土处理施工质量控制

南水北调中线工程穿越膨胀土（岩）渠段长，处理技术难度大，质量要求高，是南水北调中线工程的主要质量控制难点之一。由于膨胀土处理施工技术应用于南水北调中线这种大规模的输水渠道工程实践经验较少，膨胀土处理程序复杂，施工难度较大。现结合南水北调中线磁县段工程膨胀土渠段的施工，从工程质量控制方面进行了分析，希望能为类似工程施工提供实践经验。