干湿循环下石灰黄土垫层透水性和强度变化试验

针对西安大明宫国家遗址公园御道工程透水混凝土灰土垫层的设计要求,分别进行了干湿循环10次下石灰黄土35 d龄期时单轴抗压强度试验、变水头渗透性试验和快速直接剪切试验。试验结果表明:若忽略含水量的影响,灰土快速直接剪切试验抗剪强度和渗透系数均随干湿循环次数增加呈指数型衰减,且较快趋于稳定收敛,其拟合曲线和公式均与实测数据吻合良好;若忽略试样含水量的影响,石灰黄土35 d龄期单轴抗压强度随干湿循环次数变化规律不太明显,单轴抗压强度变化不大,说明该石灰掺量(干石灰占干土料百分比为15%)下处理马兰黄土得到的石灰黄土35d龄期单轴抗压强度在干湿循环下的稳定性较好。

压实石灰黄土力学特性试验

通过对公路上广泛使用的灰土比为10%(重量比)、压实度为95%的压实石灰黄土进行三轴试验,测得了不同围压下压实石灰黄土的应力-应变曲线、体积变形曲线及侧向变形曲线,获得了压实石灰黄土的初始切线模量、初始切线体积模量、初始泊松比、峰值强度、峰值应变、残余强度和抗剪强度参数等力学指标。结果分析证明邓肯-张模型不适用于压实石灰黄土,可以使用改进的Saenz公式来表示其应力-应变关系。

压实石灰黄土压缩特性试验研究

通过击实试验,获得了不同石灰掺量石灰黄土的最大干密度和最佳含水量。通过对不同压实度、石灰掺量和龄期的压实石灰黄土进行压缩试验,得到了各参数对压缩变形的影响规律及施工中选择依据。绘制出不同压实度石灰黄土的归一化压缩曲线,从而可方便地计算不同压实度石灰黄土路基的沉降。发现侧限割线模量和压力成正比,表明侧限压缩割线模量分析法适用于压实石灰黄土。给出了计算压实石灰黄土路基沉降的3种方法。

土工格栅加筋石灰黄土强度和刚度特性试验研究

为处理黄土地区桥头跳车问题,文中提出采用土工格栅加筋石灰黄土填筑桥头路堤的方案,首先对石灰黄土完成三轴试验,确定了合适的石灰掺量;然后采用无侧限抗压试验和回弹模量试验分别对土工格栅加筋石灰黄土的强度和刚度特性进行研究,着重研究强度和刚度的主要影响因素及其影响规律。通过对比分析试验结果,得出以下结论:①对于文中采用的黄土,当采用石灰进行稳定时,经济合理的石灰掺量为5%~7%。②采用土工格栅加筋的石灰黄土与纯黄土相比,其抗压强度与回弹模量均有显著提高。③试件中的加筋层数越多(即加筋层间距越小)时,土工格栅加筋石灰黄土的抗压强度与回弹模量越大。当加筋层数达到一个较高值后,再增加格栅层数对抗压强度的提升较小。

冻融循环作用下石灰改性黄土的力学特性试验研究

对石灰改性黄土进行击实试验,得到改性黄土的石灰掺量分别与最优含水量和最大干密度的变化规律。同时在冻融循环作用下,利用三轴剪切仪对石灰改性黄土进行固结排水剪切试验,以此研究冻融循环下石灰改性黄土的力学特性。结果表明:随石灰掺量增大,最优含水量也逐渐增大,最大干密度却呈减小的趋势。不同石灰掺量下,冻融循环后改性黄土的应力应变关系曲线随冻融循环次数的增加由弱硬化型向弱软化型过渡,最后趋于强软化型。随冻融循环次数的增加,破坏强度呈下降趋势,石灰掺量为6%且冻融次数10次时,围压越大,破坏强度衰减率越小;石灰改性黄土的黏聚力随冻融循环次数的增加而降低,最终趋于稳定,而内摩擦角几乎保持不变。石灰掺量一定时,随冻融循环次数增加,结构性参数减小,且变化趋势不大;冻融循环次数一定时,随石灰掺量的增加,结构性参数呈减小的趋势;同时,随着围压不断地增大,结构性参数也呈减小趋势,结构性参数与轴向应变关系曲线随着围压的增大由强软化型向弱软化型过渡。

非饱和石灰改良黄土的渗水系数预测

针对黄土地区大部分黄土处于非饱和的状态,采用石灰改良非饱和黄土以解决非饱和黄土渗透性的问题。利用非饱和固结仪测得压实黄土和石灰改良黄土的土水特征曲线,采用Van Genuchten模型对试验数据进行拟合,同时测得饱和压实黄土和石灰改良黄土的饱和渗水系数,基于测得的土水特征曲线,采用Childs&Collis-George预测非饱和石灰改良黄土的渗水系数的模型,得到非饱和石灰改良黄土的体积含水率以及基质吸力和渗水系数之间的关系曲线,并通过微观结构来分析验证其机理。结果表明:压实度对非饱和石灰改良黄土土水特征曲线影响明显,压实度越大,进气值越大;石灰改良黄土的饱和渗水系数小于压实黄土;同一压实度,非饱和石灰改良黄土的渗水系数随体积含水率的增大而增大,随基质吸力的增大,呈先迅速减小后趋于平衡的趋势,吸力一定时,压实度越大,非饱和渗水系数越小;且渗水系数与基质吸力可用幂函数表示。为石灰改良黄土地基和路基等工程提供数值计算基础和理论支持。

石灰粉煤灰黄土工程性质试验研究

为了深入研究石灰、粉煤灰黄土在路基工程中的应用,进行了3组配比石灰、粉煤灰黄土击实试验,不同龄期强度试验,干湿循环作用下、冻融循环作用下及不同饱水时间强度试验。分析试验数据得出:石灰、粉煤灰黄土强度随龄期增长而缓慢增长,180d强度可达到3.5~7.5MPa;28d龄期石灰、粉煤灰黄土经过10次冻融循环后强度降低率在32%~47%之间,经过10次干湿循环后强度降低率在17%~35%之间,4~6次冻融循环或干湿循环后强度基本趋于稳定;28d龄期石灰、粉煤灰黄土经过4d饱水后强度降低率在15%~24%之间,2d饱水后强度基本上趋于稳定。结果表明:28d龄期以上的石灰、粉煤灰黄土已经完成50%左右的强度增长,且强度较高,具有较好的水稳定性和冻融稳定性。0.05∶0.15∶1和0.05∶0.2∶1配比的石灰、粉煤灰黄土力学指标比较接近,0.05∶0.1∶1配比的石灰、粉煤灰黄土力学指标较差,在工程应用中应优先考虑0.05∶0.15∶1和0.05∶0.2∶1配比。

高速铁路石灰改良黄土路基填料试验研究

基于高速铁路对路基变形的严格要求,路基填料改良已成为高速铁路必须解决的问题。通过大量的土工试验和理论分析,研究了石灰改良黄土的强度机理、压缩特性、水稳定性、强度特性以及影响改良土工程特性的主要因素。

养护时间对石灰固化黄土化学性质的影响

利用多功能水质监测仪对黄土进行石灰固化试验,研究养护时间对石灰固化黄土化学性质的影响。通过测定不同养护时间(14d、28d、60d)的化学性质指标,分析养护时间对石灰固化黄土氢离子浓度指数(p H)、总溶解固体(TDS)、可溶盐浓度(EC)、氧化还原电位(ORP)的影响。为更准确进行研究,试验设置两组不同浓度的土水比。综合分析得到:随养护时间增长,石灰固化黄土的p H值单向降低,但一直呈碱性;总溶解固体(TDS)、可溶盐浓度(EC)、氧化还原电位(ORP)三者随养护时间增长呈非线性变化且具有相关性,均为先升高后降低,在28d时达到峰值,但变化幅度不同;不同土水比对石灰固化黄土的化学性质指标变化趋势无影响。

石灰改良黄土路基填料抗冻性能分析

根据现场路基温度和湿度,采用冻胀率试验和冻融循环试验研究了石灰改良黄土路基填料抗冻性能。结果表明:路基土体上部易发生冻结,最低温度和最高含水率分别为-11.3℃和19.3%;石灰改良黄土冻胀率受温度、压实度、含水率及石灰剂量影响,当温度从-3℃降到-6℃时,冻胀剧烈,冻胀量占试样总冻胀量的63%~73%;在冻结温度为-15℃、含水率≥21%条件下,冻胀率与含水率具有良好的线性关系;冻融循环作用下,改良黄土加州承载比(California bearing ratio,CBR)和无侧限抗压强度随冻融作用次数的增加逐渐减小,冻融作用5次后CBR和抗压强度趋于稳定,而石灰剂量为3%的改良黄土冻融作用1次后CBR不满足路基填料设计要求。建议该地区路基填料抗冻性能研究的冻结温度≤-11℃、含水率≥19%,改良黄土石灰剂量≥5%。

非饱和石灰黄土土水特征与压缩湿陷特性研究

针对西北地区非饱和黄土存在的增湿湿陷问题,利用非饱和固结仪对石灰改良黄土进行无应力测吸力和控制基质吸力的压缩试验,研究了不同石灰含量及不同干密度石灰改良黄土土水特征、压缩特性,以及增湿变形和湿陷变形特性。研究结果表明:石灰含量对非饱和黄土的土水特征曲线影响不大,但干密度对石灰改良黄土的土水特征曲线影响较大;压缩指数和屈服应力都随着吸力的增大而增大,回弹指数随吸力的变化几乎不变;同一竖向压力下,初始吸力越大,湿陷系数越大,湿陷起始压力都随着初始吸力的增大而减小,而最大湿陷系数和最大湿陷压力却都在增大;当石灰含量超过3%时,ds(p=200 kPa)小于0.015,说明石灰改良黄土已基本消除湿陷性,具有工程应用意义。

石灰改良黄土渗透性与孔隙结构的关系研究

土是一种具有多孔介质的岩土工程材料,其微观孔隙结构决定着宏观渗透性。为了研究渗透特性与孔隙结构之间的依存关系,以石灰改良黄土为研究对象,首先对不同石灰掺量下的改良黄土进行室内变水头渗透试验,随后选取有代表性土样进行扫描电镜(SEM)试验,并利用Image-Pro Plus 6.0(IPP)图像处理软件统计不同石灰掺量下改良黄土的微观孔隙结构参数,结合室内渗透试验结果建立宏观渗透特性与微观孔隙结构之间的联系。结果表明:随着石灰掺量的增加,充填于大中孔隙的结晶胶结物不断增多,对应微观图像中大中孔隙的数量、面积、面孔隙度及大孔的平均直径逐渐减小,而微小孔隙的数量、面积及孔隙的分形维数呈上升趋势,孔隙结构趋向复杂化,使得有效渗流通道占比减小,从而降低了土体渗透性,说明微观孔隙结构参数与宏观物理性质存在密切联系,在一定程度上可以反映宏观物理性质的变化。

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。

石灰改良黄土膨胀特性及其影响因素试验研究

为分析石灰改良黄土的遇水膨胀特性和影响因素,在室内配制不同掺比的灰土填筑一维土柱模型,研究浸水条件下石灰改良黄土的膨胀变形规律,分析压实度、初始含水率和灰土比等因素对石灰改良黄土膨胀特性的影响。试验结果表明:各因素影响下,灰土的累积膨胀变形曲线均可分为初期微量沉降阶段、快速膨胀阶段、慢速膨胀阶段、趋于稳定阶段;压实度和初始含水率对石灰改良黄土的膨胀变形有较大影响,灰土的累积膨胀量与压实度正相关,与初始含水率负相关,且初始含水率对灰土膨胀的影响比压实度更明显;在最优含水率附近夯填时,2∶8和3∶7灰土的膨胀率较小,压实度从0.87增大为0.97时,2∶8和3∶7灰土的膨胀变形分别增大了5.1倍和1.8倍;灰土的累积膨胀变形随石灰掺量的增大呈现出先增大后减小的4阶段变化规律,且快速膨胀阶段和慢速膨胀阶段土体的膨胀变形分别约占累积膨胀量的90%和10%;当石灰掺量较大时,将有大量的Ca(OH)_(2)晶体吸附在土粒周围,增大灰土孔隙率,而灰土的部分膨胀变形将填充这些孔隙,导致3∶7灰土的膨胀量小于2∶8灰土。

石灰改性黄土在山区公路路基工程中的应用

黄土地区山区公路路基沉降是最为常见病害之一,并影响路面及构造物耐久性和稳定性,通过石灰改性黄土对路基进行换填,不但材料轻质降低路基自重,而且减轻运营期间的养护维修工作,是山区公路建设的一项重要工程措施。本文就石灰土改性黄土强度的形成机理及增加强度特性的方法进行分析说明。

细粒式钢渣改良黄土路基研究

为实现钢渣的全粒度应用及提高利用率,小于等于3mm的细粒式钢渣可作为黄土路基稳定材料使用。设计对照组水泥稳定黄土和石灰稳定黄土,并通过无侧限抗压强度和CBR承载比评价,以确定细粒式钢渣稳定黄土的可行性和最佳掺量。结果表明,随着钢渣掺量增加,钢渣稳定黄土的最大干密度增大,最佳含水率减小。石灰稳定黄土最佳含水率最大,钢渣稳定黄土最小。钢渣稳定黄土的无侧限抗压强度随钢渣掺量增加而增大,10%钢渣掺量的无侧限抗压强度大于3%水泥稳定黄土和6%石灰稳定黄土。水泥稳定黄土CBR承载比远大于钢渣稳定黄土和石灰稳定黄土,且黄土膨胀量最小,最大仅为0.14%,钢渣稳定黄土膨胀性最大,且随钢渣掺量的增大而增大,最大为1.2%。10%钢渣稳定黄土CBR大于6%石灰稳定黄土,10%钢渣膨胀量小于6%石灰稳定黄土,大于7%石灰稳定黄土。10%钢渣掺量可替代6%石灰掺量稳定黄土路基,综合分析选择10%作为最佳细粒径钢渣稳定黄土掺量。

改良黄土路基填料的试验研究

在黄土中掺入不同比例的石灰进行改良,并对改良土进行大量的土工试验和理论分析。研究表明:在黄土中掺入石灰可使含水率的控制范围变宽;石灰的掺入能有效的降低黄土的压缩性;相比重塑黄土,石灰改良土具有更好的强度特性和水稳定性,可以较好地满足高标准铁路建设需要。

石灰土作为垃圾填埋场底部防渗衬垫的渗透试验研究

以兰州地区的黄土土样为试验材料进行试验,分析黄土压实性能的变化规律以及围压的变化对石灰改性黄土渗透规律的影响,为石灰改性黄土是否可以作为垃圾填埋场防渗衬垫的研究和应用提供参考。研究认为,石灰改性黄土的最大干密度随着石灰掺入比的增加而减小,而最优含水率随石灰掺入比的增加而增大;随着石灰掺入比例的增加,石灰改性黄土的渗透系数减小。石灰的掺入比为20%的改性黄土可满足垃圾填埋场底部防渗垫层的规范要求。

高速公路路基石灰改良土试验研究

文章通过室内土工试验和理论分析,对石灰改良黄土的物理性质、应力-应变关系及压缩特性进行了研究。试验验结果表明:石灰改良土最大干密度随着石灰掺合比的增加而逐渐减小,最优含水率逐渐增大;石灰改良黄土的应力-应变关系曲线存在明显的应力峰值点,石灰改良土表现出明显的脆性破坏;石灰改良土压缩系数<0.1 MPa^(-1),即属于低压缩性土。

石灰改良陇东黄土静、动模量及其影响因素试验研究

为了研究石灰改良湿陷性黄土前后的静、动回弹模量变化及其影响因素,以G69银百高速甘肃宁县段路床填料湿陷性黄土为研究对象,通过室内承载板试验、动态三轴试验,首先研究含水率、养护龄期对改良前后黄土静态回弹模量的影响;然后分析了改良前后黄土动态回弹模量随围压σ_(3)和动应力σ_(d)的变化规律,并利用SPSS回归分析建立了改良前后黄土动态回弹模量与围压σ_(3)和动应力σ_(d)的双变量耦合模型;最后基于贝克曼梁法和落锤法现场实测结果评价路床改良效果。结论表明:改良前后黄土静态弹(性)模(量)随含水率的增加均减小,随养护龄期增加均增大,养护28 d时黄土静态弹模增加了38.26%、灰土增加了158.67%;改良前后黄土动态弹模E_(d)与围压σ_(3)、动应力σ_(d)均正相关,且主导变量均为围压σ_(3);随养护龄期增加,5%灰土的静、动模量呈二次递增函数发展;5%石灰改良黄土的路床回弹模量、静动弯沉值均满足设计要求。