冻融循环下低液限盐渍化粉土力学特性研究

为了研究冻融作用对低液限盐渍化粉土强度的影响,对不同初始含水率低液限盐渍化粉土进行冻融循环试验后,开展不固结不排水(UU)剪切和扫描电镜(SEM)试验,从宏微观角度揭示低液限盐渍化粉土强度的劣化机理。结果表明:未冻融时,含水率的改变不会引起低液限盐渍化粉土应力-应变曲线形态发生变化,均表现为软化型;在冻融作用下,含水率小于14%时试件的曲线形态不会发生改变,呈现软化型,高含水率的试件其应力-应变曲线形态会向着硬化性转变;通过分析冻融和含水率与破坏强度的关系,发现低液限盐渍化粉土破坏强度随含水率的提高呈现线性衰减,破坏强度随冻融循环次数的增加呈现指数型衰减,前3次冻融过程中破坏强度的衰减速率和幅度最大,随后趋于稳定;随着围压的增大,试件的应力-应变曲线会由软化型向硬化型过渡;在微观结构方面,冻融作用会改变土颗粒之间的接触形式,造成孔隙和裂隙的发育,冻融过程中微观结构的变异规律和宏观力学指标的劣化具有一致性。结合土体损伤力学,构建了冻融作用下的低液限盐渍化粉土黏聚力损伤劣化模型,冻融过程中的劣化度符合双曲线关系,最终劣化度A_(c)与含水率呈指数型关系,劣化速率B_(c)与含水率呈线性关系。

高液限红黏土用作路基填料的改良方法研究

为解决广西玉湛高速公路中高液限红黏土难以作为路基填料的技术难题,本文对该地区红黏土的物理力学性质进行了试验研究,并且开展了掺加河砂、山脚砂和消石灰的3种红黏土改良试验研究。研究结果表明:随着掺砂量的增大,掺河砂改良红黏土的液限、塑限、塑性指数和毛细管水上升高度都随之降低,而加州承载比CBR值随之增大;当掺砂量为15%时,掺河砂改良红黏土的液限和CBR值都满足规范要求,可以作为高速公路下路堤填料,但是如果作为高速公路上路堤和路床的填料,则需要进一步提高掺砂量。随着掺砂量的增大,掺山脚砂改良红黏土的最优含水率、液限、塑限、塑性指数随之降低,而最大干密度和CBR值随之增大;掺砂量为30%时,掺山脚砂改良红黏土的CBR值、液限和塑性指数都满足规范要求,可以作为路基填料。掺加4%消石灰时,红黏土的CBR值、液限和塑性指数虽都满足相关规范关于路基填料的要求,但是液限已非常接近规范限值,因此建议消石灰掺量取6%。现场填筑试验段结果表明,掺山脚砂或掺加消石灰改良高液限红黏土的方案都是可行的,改良土的液限、塑限、塑性指数和CBR值都有明显的改善,均可作为高速公路路基的填料。

温度对高液限土吸附结合水及其变形影响的试验研究

为研究温度变化对高液限黏土吸附结合水含量的影响及高液限黏土路堤的变形规律,该文选取海南高液限黏土为主要研究对象,并与湖南低液限砂土进行对比研究。通过核磁共振试验,探究温度对高液限黏土吸附结合水含量的影响规律;通过温控固结仪开展固结试验,分析温度对高液限黏土路堤变形的影响规律;借助分子动力学模拟软件,从微观层面探究温度对高岭石吸附水分子影响机制。结果表明:温度由5℃上升至45℃,高液限黏土中吸附结合水减少4.3个百分点,远大于低液限砂土减少量(1.4个百分点)。恒定温度、相同荷载路径下,高液限黏土孔隙比随温度升高变化较大,而低液限砂土几乎不受影响,说明高液限黏土温敏性更强。恒定压力下,温度升高对高岭石吸附水有削弱作用;相同的升温路径下,压力越大高岭石吸附的水分子量越多。

公路路基低液限黏土填料的压实控制指标优化分析

低液限粉质黏土是一种广泛分布的土壤,具有特殊的物理力学性质。作为公路路基填料,其压实状态直接影响路基的稳定性和承载力,因此需要合理地选择和控制压实指标。基于此,研究了低液限粉质黏土压实度K与振动压实值VCV、地基系数K30及动态变形模量Evd三种指标的关系,在此基础上优化了压实状态的控制指标。对某高速公路的一个路段进行了现场试验,用灌砂法测量压实度K,用连续压实系统测量VCV,用平板载荷测试仪和动态荷载试验仪分别测量K30和Evd。试验结果显示VCV、K30和Evd三项指标之间也有较强的线性相关性,说明三个指标评价低液限粉质黏土路基的压实情况是可行的。

磷酸镁水泥加固低液限粉土的pH和电导率响应与孔隙特征研究

为了探究磷酸镁水泥(Magnesium phosphate cement,MPC)对黄河淤积低液限粉土的加固问题,本试验研究不同MPC占干土的掺量、镁磷比(m(M/P))及硼酸与氧化镁比(m(BA/M))对粉土初始pH、电导率的响应;探究选定m(M/P)、m(BA/M)下不同龄期和不同MPC掺量固化土的无侧限抗压强度、pH、电导率与水化产物的变化规律,并基于CT扫描技术重构了三种不同MPC掺量下固化土的孔隙网络模型,结合XRD物相分析,揭示其固化机理。结果表明:随着MPC掺量的增加,m(M/P)较小时固化土的初始pH逐渐减小,而m(M/P)较大时pH先增大后减小。MPC掺量和m(M/P)一定时,随着m(BA/M)的增加,pH在m(BA/M)为某一值(2%)时降为最低,随后逐渐增大。考虑到低液限粉土的低用水量与促进后期水化需求,选择偏酸性配比(m(M/P)=1,m(BA/M)=2%)与低于15%MPC掺量较为合适。pH随着龄期和MPC掺量的增加而增加,电导率变化规律则与pH相反,二者呈负指数的关系,且能定性地表征水化情况。力学试验结果表明MPC能使粉土强度大幅提升,龄期与MPC掺量的增加均使固化土的强度增长。XRD与CT扫描结果表明,MPC固化机制为各龄期均出现的鸟粪石和MgO胶结在土粒之间形成交互结构,且随着MPC的掺量增加,土颗粒间的粘结更加紧密,形成的土骨架提升了宏观力学强度,同时扩大孔隙空间,增加了孔隙率,增强了孔隙间的连通性,导致渗透性增大,因此工程应用时可通过改善孔隙结构进一步提升固化性能。

改良低液限黏土在高速公路路基施工中的应用

为研究改良低液限黏土在高速公路路基施工中的应用,论文结合实际工程,阐述了石灰改良低液限黏土路基填筑施工技术的工程特性,分析其改良机理,通过室内试验确定石灰最佳掺量为6%;重点对石灰改良低液限黏土路基施工技术要点进行研究,并结合试验路段进行施工质量检测。结果表明,低液限黏土改良后用作路基填筑材料可有效提升路基的稳定性和结构强度。

高液限黏土改性材料在路基填筑施工中的应用

为探究高液限黏土改性后直接作为路基填料应用的可靠路径,首先以某高速公路合同段为例,提出掺灰改性的处治思路;其次对其含水量和击实功下的干密度、强度、压实度、饱和度等指标取值情况展开室内试验;随后在此基础上确定高液限黏土最佳含水量取值范围,提出路基填筑控制标准;最后对土料改性、施工放样、掺灰拌和及碾压等路基填筑施工要点进行分析。结果表明,高液限黏土掺灰改性的处治思路在社会效益和经济效益方面均优于弃置处治,在土料资源较为匮乏的地区具有推广应用价值。

水泥改良高液限红黏土的强度特性及影响因素分析

以工程实践为基础,采用最为广泛的水泥作为改良剂,深入分析了水泥改良高液限红黏土的改良效果和影响因素,系统研究了水泥改良高液限红黏土的击实特性和强度指标,发现了水泥掺量6%、养护龄期21 d时,路基红黏土的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角分别提高80.2%、102.9%和23.2%,并确定了标准化施工条件下水泥改良高液限红黏土的最优配比(6%)和最佳方案,验证了水泥改良高液限红黏土的可行性和合理性。

高液限黏土质砾承载比强度特性试验研究

高液限黏土质砾属于非均匀、非均质、非连续的混合多相特殊地质材料,其承载比(CBR)强度特性较一般细粒黏土或粗粒填料有较大差异。因此,以我国西南地区某高速公路典型的高液限黏土质砾为研究对象,开展了不同含水率、不同细粒土含量和不同击实功下的CBR试验研究。其结果表明:高液限黏土质砾的CBR强度受颗粒组成、含水率和击实功等因素的综合影响,仅改变单一因素并不一定能提高CBR值;高液限黏土质砾的CBR强度变化比纯黏性土剧烈,受含水率影响更为明显;若不计算砾石的吸水量,高液限黏土质砾中黏土的含水率超过其液限时,黏土起着润滑作用,将明显降低高液限黏土质砾的CBR值;当高液限黏土质砾在最佳含水率时,其CBR值大于8%,可用于路基各层位的填筑;高液限黏土质砾路基碾压施工过程中,需突破以最佳含水率作为碾压含水率控制标准的传统模式,可在对其细粒土含量、压实度、含水率等因素综合考量的基础上,确定最优的碾压参数控制标准。该研究成果可为高液限黏土质砾的合理有效利用提供理论和技术支撑。

山地风电场多雨地区高液限黏土环境中道路路基施工技术

广西钦州白马山风电场风场道路施工过程中,通过实验研究将高液限黏土的含水率降到可用范围以内,并运用到风电场道路路基建设中,主要解决了高液限黏土等不良材料实用性低的问题,高液限黏土作为路堤填料或路堑土,对路基的强度和稳定性具有很大的不良影响,由于整个风电场大部分区域内均存在这类型土,为保证风电场道路路基的施工质量,需采用高液限黏土环境下风场道路路基施工技术,本文通过对多雨地区高液限黏土环境中道路路基施工技术的研究,为后续高山风电风场道路施工领域提供一定的经验。

高液限黏土质砾路基碾压参数影响分析

高液限黏土质砾作为混合多相特殊路基填料,具有天然含水率高、亲水性强、施工难以压实等不良工程特性,如何通过控制碾压参数来确保路基的压实质量成为高液限黏土质砾能否直接作为路基填料的关键问题。为此,以西南地区某高速公路典型的高液限黏土质砾为研究对象,系统研究了与高液限黏土质砾路基结构设计和填料需求相匹配的压实施工技术,提出了基于路基平衡含水率和长期性能的高液限黏土质砾路基压实质量控制标准与碾压参数。研究结果表明:通过控制压实机械、碾压方式、碾压遍数、松铺厚度、碾压含水率等碾压参数,高液限黏土质砾可直接用作下路堤填料;高液限黏土质砾路基的压实度控制标准应不低于85%,碾压含水率宜控制在35%以内;压实机械以14 t的中型压路机为宜,碾压方式以静压或静压+弱振为主;碾压遍数不少于3遍,应在填料明显软弹前停止碾压;松铺厚度不宜超过25 cm。路基在经历约6个月自然沉降期后趋于稳定,工程质量可以得到保证。研究成果可为高液限黏土质砾的合理有效利用提供理论和技术支撑。

磷石膏-钢渣-矿渣固化低液限粉质黏土力学性能及耐久性能研究

为改良低液限粉质黏土的力学与耐久性能,提出了以磷石膏-钢渣-矿渣(PSG,Phospogypsum-Steel slag-Ground granulated blast-furnace slag)为材料的全固废固化剂对低液限粉质黏土进行固化,并与同掺量的P.O 42.5普通硅酸盐水泥固化土进行对比。研究了不同PSG掺量(5%、10%、15%)和不同龄期对固化土无侧限抗压强度、劈裂强度、水稳定性、干缩变形和抗冻融循环能力的影响,并通过电镜扫描(SEM)和X射线衍射(XRD)分析了其微观固化机制。试验结果表明:随着固化剂掺量的增加,固化土的最大干密度增大,最优含水率减小。PSG固化土具有较高的后期强度和水稳性能,28d的抗压强度达到了5.28MPa,水稳系数达到93.5%。90d的累计失水量和干缩应变分别为71.3g和1.12×10^(-3),比水泥固化土的79.6g和1.28×10^(-3)降低了10.43%和12.5%。20次冻融循环后,PSG固化土的强度损失为21.65%,比水泥固化土的27.25%降低了5.6%。微观测试发现大量絮凝状C-S-H胶凝物质和针棒状AFt在PSG固化土中出现,这些物质通过填充孔隙、包裹土颗粒和搭接骨架,提高了土体的强度,增强了土体性能。

新拌不同液限淤泥固化土流动性试验研究

流态固化淤泥可用于基坑肥槽、道路路基等浇筑工程,其流动性是保障施工质量的重要因素,但不同液限新拌固化淤泥流动性缺乏系统研究,开展相关研究具有重要实践意义。通过对6种不同液限(w_(L)=27.2%~62.0%)淤泥与固化淤泥开展流动度与黏滞性试验,揭示了固化材料掺量、含水率、液限三因素对淤泥和新拌流态固化淤泥流体流变特性的影响规律,并建立了流动度和黏滞剪切力的计算方法。研究表明:固化材料的掺入使新拌固化淤泥流动性下降明显,但掺入量超过5%后,降低幅度减缓,超过10%后,流动度基本保持不变;初始含水率越大,新拌固化淤泥流动性越好;含水率在w_(L)附近时,固化淤泥流动度变化较小,超出w_(L)一定倍数后,其流动度才明显增大,且w_(L)越小,该数值越大,当含水率超过一定限值后,流动度增速减缓,该限值与土体w_(L)呈正相关关系。在此基础之上,提出了淤泥和新拌淤泥固化土流动程度与淤泥w_(L)间的幂函数关系,建立了不同w_(L)新拌固化淤泥剪切力双曲计算模型。成果可为新拌固化淤泥的设计和施工提供参考。

低液限粉质黏土公路路基压实控制指标的对比优化

本文研究了低液限粉质黏土路基压实中压实度K与振动压实值VCV、地基系数K 30和动态变形模量E vd之间的相关性,在此基础上优化了压实状态的控制指标.结果表明,随着压实遍数的增加,K-VCV,K-K 30,K-E vd之间线性拟合式的斜率下降,截距上升,且相关系数增加,较好的线性关系有利于基于VCV、K 30或E vd指标对路基压实状态进行评价与控制.压实完成后,采用VCV、K 30、E vd三项力学响应指标评价低液限粉质黏土路基压实状态的一致性较好,据此优化了对低液限粉质黏土路基中上、下路床与上、下路堤压实状态的控制要求.

改良低液限黏土在高速公路路基施工中的应用

为研究石灰改良低液限黏土在高速公路路基施工中的应用效果,通过试验确定石灰的最佳掺量,并在路基填筑完成后对施工质量进行检验。分别选择0、4%、6%、8%四种石灰掺量的改良低液限黏土试样开展试验,最终确定6%为最佳石灰掺量。完工后路基压实度和弯沉值检测结果表明,路基施工质量满足设计要求,路基稳定性良好,改良方案可行。

基于BR-BP神经网络的高液限黏土改性剂掺量预估方法

【目的】为预测在不同湿度、温度、初始含水率环境下高液限黏土降水至稳定含水率所需的水泥和石灰改性剂掺量,【方法】以广西来都高速的高液限黏土为研究对象,结合室内湿法击实试验、液塑限试验及改进CBR试验,设计考虑初始含水率、改性剂掺量、温度、湿度4因素5水平的正交试验对稳定含水率的影响,基于贝叶斯正则化(BR)算法的改进BP神经网络,建立了考虑多因素的高液限黏土改性剂掺量预估模型,将该模型与传统人工神经网络的预测结果进行比较,并采用现场试验验证了该模型预测结果的可靠性。【结果】结果显示:以湿法最佳含水率21%作为降水目标值是可行的,所提出基于改进BP神经网络的改性剂掺量预估模型较传统的人工神经网络预测结果更为精确。【结论】结果表明:通过该方法预测施工现场不同工况下所需石灰、水泥掺量,现场焖料后含水率和模型计算的稳定含水率均低于21%,石灰、水泥改性土填筑碾压后路堤压实度均可达到94%以上。研究成果对于高液限黏土改性剂掺量预测及路堤填筑技术具有借鉴意义。

杭州湾新区深部高液限黏土工程特性研究

宁波杭州湾新区地处长江入海口南侧,地质环境和水动力条件复杂,沉积环境多变。该区地表以下40~60 m范围内普遍分布有高液限黏土层,该层土常处于建筑工程深基础持力层范围内,研究该层土的工程地质特性对杭州湾新区的开发建设具有重要的社会经济价值。从常规土工参数汇总、数理统计分析、结构性、损伤模型参数、三轴CU试验等方面研究杭州湾新区深部高液限黏土的工程特性,结果表明:(1)杭州湾高液限黏土物理性质表现为天然含水率高、孔隙比大、液限高等特征,但力学性质接近于宁波地区冲湖积的第二层硬土层;(2)通过数值计算软件检验,各物理力学参数基本呈良好的正态分布,可将物理指标参数视为常量,力学指标作为变量,同时需要考虑时空变异性和区域性;(3)根据试验结果定量计算,杭州湾高液限黏土为欠固结土、高灵敏度较强结构性黏土,且原状土多呈现应力软化特征,而重塑土呈现应力硬化特征。

贵州高含水率高液限黏土压实控制方法研究

为了验证研究贵州湿润多雨地区高液限黏土路基压实控制方法,对贵州省凯羊(凯里至羊甲)高速公路高含水率高液限黏土开展湿法重型击实、CBR强度、土的基本物理性质、固结试验、热重分析试验及试验路段试验,并分析凯羊高速公路高液限黏土的路用性能。研究结果表明:高液限黏土并不是击实功越大越好,过大的击实功反而降低了其CBR强度;土体的压缩系数随含水率的增大而增大,但在高含水率状态下其压缩系数都能满足规范要求;贵州凯羊高速公路高液限黏土的干密度在压实过程中会出现峰值,达到峰值之后继续碾压压实度不升反降;该文从吸附结合水可归为高液限土中固相一部分的角度计算凯羊高速公路高液限黏土的压实度控制标准,其结果与凯羊高速公路建设中实际提出的压实控制标准一致,验证了压实度标准的实用性和合理性。

高液限红层填料填筑铁路路基可行性研究

结合玉溪至磨憨铁路某一红层软岩区段案例,分析使用高液限红层D组填料路基填筑的方案及处理方法,论证高液限红层D组填料在车站大面积填筑的可行性;开展填筑压实试验,检验填料处理方法的合理性。研究表明:设计采用翻挖晾晒、增设隔水层等措施填筑高液限红层填料具有显著的合理性和可行性,可为红层地区大型车站的填料设计提供重要的参考,同时也为红层地区的普速铁路基床底层或高速铁路路堤本体使用高液限红层填料的可能性提供技术支撑。

生石灰改良低液限黏土压实特性试验研究

以吉林省长春市双阳区低液限黏土为研究对象,通过室内击实试验研究了不同石灰掺入比对改良低液限黏土最大干密度和最优含水率的影响。试验结果表明:随着生石灰掺入比的增加,最优含水率呈现增大的趋势,对应的最大干密度呈现减小的趋势;通过一元二次方程对击实含水率进行拟合发现,随着石灰掺入比的增加,改良土达到96%压实度所需的施工含水率范围出现明显增大的趋势,石灰掺入量从3%增加到9%,施工含水率的范围相对于原状土增加了30.2%~108.1%,方便工程沿线填土的利用。