振杆密实法加固粗粒混合土模型试验

中国中西部地区粗粒混合土分布广泛,但其松散性和不均匀性导致这些散体材料难以作为构筑物的地基。以提高粗粒混合土地基的承载力和消除不均匀性为主要目标,提出使用振杆法处理粗粒混合土地基,以室内模型试验为主要研究手段,分别进行了振动加固试验、轻型动力触探试验和密度测量试验,并在试验过程中实时监测振动和沉降指标,探究了振杆密实法对粗粒土的加固效果,分析了k值(d90/振杆直径)和振动频率对加固效果的影响。结果表明:振动处理后,式样的轻型动力触探击数平均可达13击,较处理前提高了11击,试样底部的平均压实度可达81%,相应的承载力提高200 kPa以上,经振杆密实法处理后变为低压缩性地基土;当k值在1/2.0时,加固效果优于k值为1/10.0的情况,前者的地基承载力和沉降率比后者分别高出50 kPa和7%左右;粗粒混合土在14 Hz振动频率下的地表振动速度较大,可达36 mm/s,对采集到的振动数据进行了希尔伯特-黄变换(HHT),其HHT能谱图显示振动频率在14 Hz附近时,地震响应较大;以正三角型布置加固点位,群点作用可以有效地消除地基土的不均匀性,地基土的不均匀系数K从试验前的26.40减小到1.39。振杆密实法可为粗粒混合土地基处理提供新思路,也可为现场施工提供关键参数依据。

桂林市压实混合土填料承载力研究

桂林地区的混合土以其独特的地区特征、复杂的工程力学性质而引起许多学者的注意,而压实混合土作为地基填料的工程借鉴经验极为缺少。结合桂林市三个工程实例,利用浅平板静力载荷试验分别对三个不同地基的承载力进行计算,研究表明:在没测到极限承载力的情况下,可利用麦随基威克司法与双曲线法,通过多试验点求平均值的方法进行外推,得到的极限承载力与常规选择安全系数方法相近;对比分析三种地基的承载力,混合土填料经碾压后压实效果明显,承载力高,在作为良好的土方填筑材料时,具有一定的工程经验和经济效应。

纳达水库沥青混凝土心墙混合土石坝设计

纳达水库大坝为沥青混凝土心墙混合土石坝,为了充分利用开挖弃渣料,设计对坝体断面进行了合理分区,有效地解决了沥青混凝土心墙与坝体填筑料之间的变形协调问题。针对土、石混合坝壳料无明确的压实填筑标准,设计提出了级配分析结合现场试验、填筑标准及施工工艺控制的综合控制方法,解决了采用现行规范设计控制标准不适用本工程的质量控制和评价问题。纳达水库沥青混凝土心墙坝坝壳料采用全断面土、石混合料筑坝,属国内近百米级坝壳料采用任意料筑坝的先例,该大坝的建成蓄水为后续类似工程提供借鉴。

黄原胶固化砂-黏土混合土的一维固结压缩特性试验研究

生物聚合物黄原胶作为一种新型环保固土材料,可有效提高土体强度,但其对于土体变形的影响未见报道。文中研究了黄原胶固化砂-黏土混合土的一维固结压缩特性,发现黄原胶与细粒形成黄原胶-细粒基质,具有较大刚度,可减小土体压缩性,在混合土细粒含量较高时效果尤其显著。

饱和砂-黏及砂-粉-黏混合土动孔压特性

含细粒砂土在吹填土中广泛分布,其在长期服役过程中可能经受波浪及车辆荷载的循环作用,掌握含细粒砂土动孔隙水压力的变化特性对于评价吹填土在循环荷载作用下的安全性及稳定性尤为重要。通过对饱和重塑砂-黏混合土及砂-粉-黏混合土开展室内固结不排水循环三轴试验,研究了不同黏粒含量、细粒含量、黏粉比和孔隙比下砂-黏混合土及砂-粉-黏混合土动孔压的发展特征。结合不同混合土内部颗粒赋存状态光学显微镜图像及颗粒赋存状态理论,揭示了黏粒含量、细粒含量、黏粉比和孔隙比对混合土动孔压发展的影响规律及影响机理。试验结果表明:对于砂骨架孔隙比与孔隙比恒定的砂-黏混合土来说,随着黏粒含量的增加,动孔压在振动后期的波动性增长趋势分别增强、减弱;对于砂-粉-黏混合土来说,随着细粒中粉粒含量增多(黏粒含量减少),FC=5%试样动孔压在振动后期的波动性增长趋势呈现非单调变化规律,不同孔隙比下FC=10%试样动孔压在振动后期的波动性增长趋势单调增强;提出了适用于砂-黏混合土以及砂-粉-黏混合土动孔压发展的Mod-Baziar模型,该模型不仅扩展了动孔压的预测范围,而且具有更高的预测精度,其可以更好反映动孔压的整体发展趋势以及孔压在振动后期的细节变化;当采用Mod-Baziar模型分别对不同孔隙比下的纯砂、砂-黏混合土以及砂-粉-黏混合土动孔压进行预测时,模型中各个参数的取值范围依次增大。初步分析认为上述试验结果是由不同颗粒间复杂的黏结、摩擦及填充作用所致。

钢渣混合土基层材料干缩及抗冻性能研究

为了解钢渣混合土基层材料在环境作用下的响应特性,分别以失水率、干缩应变、干缩系数和冻融质量损失率、冻融残留强度比为指标,开展了干缩和冻融循环试验研究。研究发现,随着钢渣占比的增加,钢渣混合土28 d干缩系数、冻融质量损失率均有所减小,冻融残留强度比先增后减,在钢渣占比50%(质量分数)时达到峰值96.1%,说明合适的钢渣占比既能抑制钢渣混合土的干缩,又赋予其较好的抗冻性能;随着水泥掺量的增加,28 d干缩系数、冻融残留强度比增加,冻融质量损失率减小,表明水泥掺量的增加不利于钢渣混合土的干缩性能但有利于其抗冻性能;土壤固化剂的掺入能改善钢渣混合土的干缩和抗冻性能。SEM分析表明,钢渣占比为50%、水泥掺量为5%配合比的钢渣混合土结构更紧密,8次冻融循环后整体性更好。通过对比不同基层材料的干缩系数和冻融残留强度比发现,钢渣混合土的干缩性能劣于水泥稳定碎石但优于水泥石灰稳定土,抗冻性达到甚至超过水泥稳定碎石。

含砂量对砂−细粒混合土一维蠕变行为的影响

利用一维固结蠕变试验研究了宁夏中部黄土高原淤地坝前砂−细粒混合土的蠕变特性,结合压汞试验结果探讨了含砂量对其蠕变特性的影响作用机制。借鉴Yin-Graham一维等效时间线弹黏塑模型的理论框架,同时考虑一维条件下蠕变的有限性和蠕变系数的衰减性,建立了适用于描述淤地坝前砂−细粒混合土应力−应变−时间关系的经验蠕变模型。研究结果表明:含砂量小于28.57%时,次固结系数和次固结变形与含砂量呈负相关,细颗粒决定着砂−细粒混合土的蠕变性;含砂量超过28.57%后,次固结系数和次固结变形随含砂量增加逐步增大,砂−细粒混合土的蠕变性和砂性土相似。所建模型的预测曲线和一维蠕变试验曲线吻合良好,说明该模型适用于一维条件下砂−细粒混合土蠕变特性的描述。

掺入植物纤维和废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土力学性能研究

为了解决废弃轮胎颗粒造成环境污染的问题,我们尝试利用弃轮胎作为建筑材料。其具有质量小、减震性能好、吸声强等优点,在减少环境污染的同时还可以在一定程度上降低工程建设成本。对于节约资源、保护环境和可持续发展具有重要意义。植物纤维是一种环境友好型的材料。它不仅具有来源广、可再生、无污染、价格低等优势,而且天然植物纤维较高的强度与较轻的密度轻质、增强土体剪切强度和取材方便等特性,而且低碳环保、促进资源可持续发展。本实验通过单掺和双掺实验表明:掺入轮胎颗粒可以降低土体的质量,但抗压强度也有所下降,掺入适量的(0.25%左右)植物纤维可以提高土体的粘聚力,从而提高土体的抗压强度,这对于今后的工程有一定的参考意义。

濒临敏感构筑物混合土地层结构场地基坑降水实践

河流相形成的混合土地层结构具有各层段强度不均匀、透水层与不透水层混杂的特征,在基坑降水期间,常因降水引起的地面沉降在基坑周边敏感构筑物中产生安全事故。为了消除安全事故,以南方城市某地铁车站为例,提出了适合濒临敏感构筑物混合土地层结构场地基坑的降水试验目的、试验参数、试验步骤以及试验监测、监测数据分析等。上述降水实践不仅有利于基坑支护结构的施工,确保土方安全开挖,而且有利于对基坑场地周边敏感构筑物的保护。

基于正交试验的磷石膏混合土力学性能试验研究

磷石膏是磷化工行业的副产物,为增加磷石膏的利用途径,采用正交试验设计不同百分含量的磷石膏、水泥、粉煤灰与土混合养护制成混合土试件,通过无侧限抗压强度试验研究其抗压性能。结果表明,磷石膏、水泥和粉煤灰3个因素对混合土无侧限抗压强度的影响都比较显著,随着磷石膏含量的增加,混合土无侧限抗压强度前期逐渐增大,后期逐渐减小;混合土无侧限抗压强度随水泥含量的增加而增大,但增大的速率随水泥含量的增加逐渐减小;随着粉煤灰含量的增加,混合土无侧限抗压强度前期逐渐增大,后期逐渐减小,但增大和减小的趋势不明显。影响混合土抗压强度各因素的主次排序为水泥>磷石膏>粉煤灰,磷石膏、水泥和粉煤灰的含量分别是25%、25%和20%时,混合土试件的抗压强度最大,为最优水平含量组合。试件受养护时间的影响较大,而由试验误差引起的试验结果变化不明显。研究成果可为磷石膏用作路基和基层填料提供参考。

聚苯乙烯颗粒对轻质混合土的影响

在室内试验的基础上,对轻质混合土密度、抗压强度、压缩变形特性等进行了分析,结果表明:EPS颗粒含量变化对降低轻质混合土的密度作用效果显著;EPS颗粒含量对混合土抗压强度的影响很小,抗压强度主要取决于水泥的含量;在压缩变形特性方面,荷载小于混合土压缩屈服应力时EPS颗粒含量对混合土的压缩变形量影响较小。由此认为EPS颗粒在降低混合土密度方面具有一定的优越性,但对混合土的抗压强度、压缩变形量影响不明显,所以将混有EPS颗粒的轻质混合土作为填土材料具有很好的应用前景。

土石混合土层注浆固结体崩解特性研究

为研究元阳老虎嘴滑坡区梯田土石混合体注浆后固结体崩解特性,本文对元阳梯田土石混合体进行室内模型注浆后取样养护,再进行室内干湿循环崩解试验分析。结果表明:注浆固结体的崩解主要是未受浆液胶结或胶结弱的石块或土颗粒的崩解损失,且距离注浆孔越远,崩解掉落损失的土块直径越大;固结体前3次崩解的崩解速度最快,之后崩解速度变缓;注浆压力变大,崩解率会变小,但注浆压力增大幅度仅为0.1 MPa时对固结体的崩解改善作用并不是很明显;存在一个介于0.8~1.0之间的临界水灰比,当水灰比小于临界值时,同一压力下固结体崩解率随水灰比增大而减小,反之当水灰比大于临界值时,同一压力下固结体崩解率随水灰比增大而增大;对于注浆压力大的注浆固结体,养护时间变大能改善固结体崩解性,注浆压力小时养护时间对崩解性无影响。建议此次工程选择注浆压力0.45 MPa、水灰比0.8的注浆参数,固结体抗崩解性最好。

轮胎颗粒混合土动力特性参数影响规律试验研究

废旧轮胎碎片颗粒与砂土混合用作路基或挡墙填料、建筑物基础隔震体系等具有质轻、土压力小、减震隔振效果好、耐久性优良、费用低廉的特点。通过室内数字化动三轴试验，重点对比研究了废旧轮胎颗粒含量及围压对混合土及纯砂土动强度、动弹性模量和等效阻尼比等主要动力特性参数的影响规律。结果表明，在相同围压和动剪应力比条件下，混合土动强度相对纯砂土略有降低（最大降低量约20 kPa，即约8%）；所有配比混合土动弹性模量均小于纯砂，且减小效果显著，最大减小量约22 MPa（即约60%）；混合土等效阻尼比先随轮胎颗粒含量的增大而增加，之后又随之减小，临界含量值介于30%～40%之间，混合土等效阻尼比相对纯砂土最大增加量约91%。结果证实，混合土剪切刚度有效降低，可以发挥减震隔振的优势。

轮胎碎片-砂混合土抗剪性能优化试验研究

废旧轮胎碎片-砂混合土有诸多优点,作为轻质填料目前已有应用。对轮胎碎片-砂混合土进行系列剪切试验,探讨碎片含量和纵横比、密实度等不同因素对混合土抗剪性能的影响规律。研究结果表明,加入轮胎碎片后,混合土摩尔-库仑包线呈非线性,且随碎片含量增加,抗剪强度、内摩擦角相应增加,非线性特征更明显。通过优化轮胎碎片纵横比、增加碎片含量和密实度,混合土内摩擦角可以增加8%～89%。其他条件相同时,单纯改变轮胎碎片宽度对抗剪性能影响不明显,但纵横比影响很大,对于给定宽度的轮胎碎片,仅有惟一的某个长度值使得混合土内摩擦角达到最大,且最大值可达65°。

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土强度特性试验研究

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土(RST轻质土)是一种由原料土、废弃轮胎橡胶颗粒、水泥和水混合而成的新型轻质填筑材料。它不仅可以减小资源浪费和环境污染,还具有轻质高强的优点,可以改善填土的工程性质。为了研究其抗剪强度特性,对不同配合比的废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土,进行常规三轴固结不排水剪切试验,得出了固结不排水剪破坏形态及应力应变曲线、孔压应变曲线形态。结果表明随着橡胶颗粒含量的增加,RST轻质土的应力应变曲线从软化型向硬化型过渡。试验还得出了材料配比对固结不排水剪切试验下RST轻质土的抗剪强度、抗剪强度指标及孔隙水压力系数的影响规律,并从强度机理和土体骨架结构的角度分别解释了材料配比影响抗剪强度指标和孔隙水压力系数的原因,结果表明RST轻质土的强度可以用灰土比进行线性拟合。研究成果可作为进一步研究这种新材料本构关系的依据。

锯末混合土场地模型振动台试验研究

在北京工业大学九子振动台台阵系统上开展了一系列锯末混合土场地模型试验,试验中模型箱采用装配式连续体刚性模型箱,其尺寸为7.7 m(长)×3.2 m(宽)×1.2 m(高),输入地震动时程采用El Centro地震动记录和天津地震动记录,地震动输入方向为水平横向和水平纵向。通过场地模型振动台试验,验证了设计的模型箱的较小的"边界效应"影响程度,同时考察了锯末混合土场地模型的动力特性及其变化规律。对部分试验结果,包括场地反应的地震动峰值加速度及其动力放大系数、加速度时程及其频谱,进行了具体分析。试验结果表明:本次使用的装配式连续体刚性模型箱边界效应处理效果良好,同一水平面上不同部位土体反应的加速度仅有较小差异;随着地震动输入强度的增大,同一测点反应的峰值加速度总体上在增大,但其加速度动力放大系数总体上呈现减小的趋势,反应的频谱组成从较高频率向较低频率移动。这些结果说明,随着地震动输入强度的增大,土体由于刚度发生变化而相对变软,土体模量逐渐降低。

黄土–粉土混合土对Pb(Ⅱ)的静平衡和动态吸附特性

竖向防污屏障是防止地下水土污染的主要屏障。天然土是屏障最主要的材料来源。以天然粉土为母土,黄土为添加剂,以重金属Pb(Ⅱ)作为污染物的代表,通过粉土–黄土混合土对Pb(Ⅱ)的静平衡吸附和动态吸附试验研究黄土作为添加剂对天然粉土的改良效果。试验考虑了黄土添加量、溶液pH值、反应时间以及重金属初始浓度等对吸附的影响。结果表明添加黄土可以有效改善天然粉土的吸附效果,混合土对Pb(Ⅱ)的吸附容量随黄土添加量的增加线性增长,添加20%黄土的混合土的吸附容量达天然粉土的2倍;添加黄土可减少混合土对重金属的吸附时间,在相同时间内减少迁移量。通过扫描电镜和XRD等手段揭示了黄土对Pb(Ⅱ)的吸附主要是方解石与Pb(Ⅱ)发生界面沉淀作用生成白铅矿;粉土对Pb(Ⅱ)的吸附主要是长石等矿物棱角处经风化水解形成的–OH基团对Pb(Ⅱ)的阳离子交换作用。黄土由于高方解石含量在对Pb(Ⅱ)的吸附方面表现突出,可以作为一种添加剂加入天然土层中,以增强屏障对重金属的吸附阻滞效果,减少环境污染。

废弃轮胎橡胶颗粒轻质混合土无侧限抗压强度试验

为了研究以废弃轮胎橡胶颗粒作为轻质材料的拌合轻质混合土的配比和强度的关系,通过室内土工试验,分析了橡胶颗粒含量、水泥含量、含水量和养护龄期对该混合土的无侧限抗压强度的影响以及橡胶颗粒含量、水泥含量对其应力—应变曲线形态的影响。得到了试样强度和变形随混合土配合比变化的规律。试验表明,在一定范围内改变这种混合土的配合比,可以调节混合土的强度和和易性,使其满足工程应用的需要,为下一步研究这种新型材料的本构关系和轻量性奠定基础。

废弃轮胎橡胶颗粒混合土无侧限抗压强度试验研究

为了分析废弃轮胎橡胶颗粒混合土(RST混合土)的工程特性,采用无侧限抗压强度试验对RST混合土的无侧限抗压强度进行研究。首先,对组成RST混合土的原材料的物理特性进行分析,然后,进行RST混合土试样的配比方案设计和制备方法研究,进而采用无侧限抗压强度试验,研究养护龄期、胶粒土比、灰土比以及水土比对RST混合土无侧限抗压强度的影响规律。研究结果表明:在28 d的养护龄期内,RST混合土的无侧限抗压强度随养护龄期的延长而增大,且灰土比约为10%的RST混合土试样的无侧限抗压强度对养护龄期尤为敏感;RST混合土的无侧限抗压强度还随胶粒土比的增大而减小,随灰土比的增大而增大;RST混合土无侧限抗压强度对应的最优水土比约为25%。

聚苯乙烯轻质混合土的压缩变形特性试验研究

聚苯乙烯轻质混合土是一种新型的填土材料,国内对其压缩变形特性的试验研究较少。在无侧限抗压强度试验基础上,分析了聚苯乙烯轻质混合土的破坏应变、变形系数与抗压强度的关系;依据单向固结压缩试验,分析了不同配比条件混合土的压缩变形特性,得到压缩屈服应力和压缩模量,可为工程应用提供参考依据。