多源固废土壤固化剂固化粉土质砂力学性能试验研究

粉砂土易松散难压实,遇水易崩解,在填筑路基时易出现各种病害,严重影响公路的使用性能。采用水泥和石灰固化的粉砂土具有较高的强度和良好的路用性能,但水泥和石灰生产成本高且生产过程排放大量二氧化碳,环境污染严重。为改善粉砂土力学性能,降低固化成本及环境污染,将电石渣、粉煤灰等工业固废制备成固化剂,用于固化粉土质砂,并探究了固化剂掺量、压实度、养护龄期等因素对固化土力学性能的影响。试验结果表明:1)固化土的CBR、无侧限抗压强度和劈裂强度随固化剂掺量的增大先升高后降低,10%固化剂掺量的固化土力学性能最佳;固化土的CBR、无侧限抗压强度和劈裂强度都随压实度的增长而增加;2)固化剂掺量≥2%的固化粉土质砂,能满足《公路路基设计规范》(JTG D30—2015)规定的上路床的填筑要求;3)固化剂掺量≥6%的固化粉土质砂,能满足《公路路面基层施工技术细则》(JTG/T F20—2015)规定的底基层的强度要求。

不同制样方法条件下粉土质砂力学特性的试验研究

北疆供水一期工程渠基膨胀土受环境影响力学特性衰减严重并导致渠坡发生滑动破坏现象,采用粉土质砂对膨胀土进行换填处理,运行一定年限后渠坡仍发生滑动破坏。为深入分析渠坡破坏机理,采用静压、吸水、饱和-脱水三种制样方法模拟换填渠道完建期、通水期、停水期粉土质砂换填料力学状态,通过开展直剪、压缩、电镜扫描试验,从宏-微观角度分析其力学特性规律及物理机制。研究结果表明:(1)宏观力学试验:不同制样方法试样随着含水率增加,c、φ、E_(s)值整体呈现下降趋势,压缩指数呈上升趋势,回弹指数呈波动变化。随着含水率增加,吸水试样c、φ、E_(s)值始终小于另外两种制样方法试样,静压与饱和-脱水试样c、φ、E_(s)值之间的关系以最优含水率(ω=12.2%)为界限存在明显差异,当ω≤12.2%时,饱和-脱水试样c、φ、E_(s)值高于静压试样;当ω>12.2%时,静压与饱和-脱水试样c、φ、E_(s)值无明显差异。(2)微观物理机制:受结合水膜、易溶盐、黏土矿物等因素的影响,粉土质砂经历吸水/饱和-脱水后孔径会发生扩张/收缩,相较于静压试样,吸水/饱和-脱水试样中、大孔隙占比增加/减少,小孔隙占比减少/增加,宏观上表现为c、φ、E_(s)减小/增加,其中当ω>12.2%时饱和-脱水试样只是微孔隙发生变化,因此宏观上与静压试样强度指标无明显差异。由此表明经历吸水或饱和-脱水后粉土质砂换填料孔隙结构变化复杂,强度不稳定,是渠坡发生滑动破坏的一个重要诱因。(3)函数关系预测:通过建立静压与吸水、饱和-脱水试样强度指标之间的函数关系,预测换填渠道不同时期粉土质砂力学指标大小及规律,得出静压试样与吸水、饱和-脱水试样c、E_(s)值呈指数相关,φ值呈线性相关;采用粉砂土对静压与饱和-脱水试样c、φ值间的关系进行验证,发现其函数形式与粉土质砂一致,表明这可能是砂土共有的性质。研究结果可为北疆供水一期工程粉土质砂换填渠道的安全运行提供参考。

温度循环条件下粉土质砂的物理力学特征研究

为研究夏季极端高温天气对粉土质砂物理力学性质的影响,以重庆市某边坡土体为研究对象,通过室内试验模拟分析在夏季高温条件下日间暴晒,土温升高;夜间冷却,土温降低的循环过程对粉土质砂的力学特征的影响。试验结果表明:经过多次温度循环作用土样的含水率与密度不断下降;土样内聚力随温度循环次数升高;土样的内摩擦角基本保持稳定,不会随温度循环产生明显变化。当温度循环达到18次以后土样密度下降速度变快,而内聚力达到最大并开始保持稳定。在升温-冷却循环条件下土样抗剪强度增大,这主要是由内聚力增大所导致,因此内聚力是对温度循坏最为敏感的抗剪强度指标。试验结论为进一步研究温度循环对粘性土物理力学特征的影响和极端高温气候条件下的岩土工程设计施工提供重要参考。

广东粉土质砂的力学特性试验研究

选取广东粉土质砂(SM)为研究对象,在一系列室内试验基础上,研究该土的渗透、变形和强度等力学特性,并探讨粉土质砂的应力应变关系和邓肯模型参数。试验成果表明:粉土质砂在压实和胶结程度高的条件下,其渗透性较低,压缩性中等,抗剪强度极高;其应力-应变关系表现有明显峰值和应变软化特征,在剪应力作用下土体开始表现为剪缩特性,当变形达到一定值后,表现出剪胀特性;此外,土体的本构关系能较好地采用邓肯模型来反映。研究结果为解决粉土质砂的工程问题提供了很好的基础和依据。

管井井点降水在粉土质砂地层高水位深基坑施工中的应用

新疆叶尔羌河民生引水枢纽工程代表性地层主要以粉土质砂为主,新建泄洪闸与溃坝之间导流堤在深基坑开挖过程中揭露地下水位远高于设计阶段勘察地下水位,为确保工程顺利进展,结合现场实际地质情况,采用管井井点降水措施对新建泄洪闸与溃坝之间导流堤施工部位进行施工降水,起到良好的降水效果。从管井井点的降水原理与特点、降水设计、成井施工和降水过程的检测监控等几个方面介绍了管井井点降水技术,阐述了管井井点降水在地下工程中的应用,得出了降水成功、作业面干燥、边坡无坍塌的结论,确保了工程顺利实施。

石灰稳定粉土质砂底基层成型分析

石灰稳定粉土质砂作路面底基层在施工中存在着成型差、压实度不均匀、强度形成缓慢等问题。本文从土质、结构层材料配比、季节因素、施工工艺、工序控制等方面对其进行了探索与分析，并从碾压方式、混合料拌和与闷料时间、压实机具结合、养生方法等方面提出提出了相对应措施。

塔里木盆地绿洲区粉土质砂崩解特性试验研究

土的崩解性是评价河堤稳定性的重要参数,针对塔里木盆地绿洲区河堤多采用就地取粉土质砂修筑的工程背景,通过自制的崩解仪进行了不同含水率条件下粉土质砂的崩解试验,分析了粉土质砂的崩解形式以及含水率对崩解效率的影响,即(1)粉土质砂崩解时土壤颗粒散落较均匀,同时伴有气泡产生,崩解完成后呈摊泥状态;(2)崩解系数-时间曲线形态与土壤含水状态有关,含水率较低时,崩解系数-时间曲线呈线性;含水率较高时,崩解系数-时间曲线呈非线性关系,崩解系数随着时间的增加而减小;(3)粉土质砂崩解效率与土壤的含水状态有关,含水率越低,试样崩解效率越大,当含水率接近最优含水率时,崩解效率趋于稳定。

厚粉土质砂层灌浆对高围堰变形及防渗墙应力的影响

结合松塔水电站上游围堰,针对复杂深厚覆盖层基础上高土石围堰大变形和防渗墙高应力问题及其改善措施进行分析研究。采用非线性有限元方法,研究分析了粉土质砂层及其灌浆措施对围堰大变形和防渗墙高应力的影响,并对不同灌浆范围进行了计算分析。计算结果表明,覆盖层中厚粉土质砂层对围堰变形及防渗墙应力影响很大,通过局部灌浆可以很好地解决防渗墙高应力的问题;但对于围堰的大变形问题,必须大范围灌浆才能起到明显作用。上述所得结论可以为同类工程的设计施工提供参考。

寒区渠道粉土质砂换填料力学特性试验研究

膨胀性渠基土性质受外部环境影响易发生劣化,由此造成膨胀土渠道边坡失稳破坏。为解决这一难题,人们采用粉土质砂对膨胀性渠基土进行换填。本文开展湿干循环、冻融循环及湿干−冻融耦合循环下粉土质砂换填料三轴剪切试验,研究粉土质砂换填料的应力−应变关系、弹性模量、破坏强度和抗剪强度指标的变化特征,对比分析粉土质砂换填料与膨胀泥岩的力学特性,从颗粒级配的角度揭示粉土质砂换填料强度演化特征的形成机理。研究结果表明:湿干循环、冻融循环和湿干−冻融耦合循环过程使得粉土质砂换填料的力学性能指标出现一定程度的衰减,其衰减幅度为0.3%~10.0%,显著低于膨胀性渠基土的最大衰减幅度(约40%);相较于膨胀性渠基土,寒区复杂环境下粉土质砂换填料的力学性质更加稳定;粉土质砂换填料的颗粒级配受湿干循环、冻融循环和湿干−冻融耦合循环的影响程度较低,可见复杂环境下粉土质砂换填料的内部结构较稳定。

黑沙蒿与粉土质砂根-土及土-土界面摩阻特性

以鄂尔多斯上湾煤矿塌陷区水土保持先锋灌木之一黑沙蒿和粉土质砂为研究对象,通过直剪试验和根-土复合体单根拉拔试验,探究土壤质量含水率、根径对黑沙蒿根-土界面及土-土界面摩阻特性的影响。结果表明:在土壤埋深72 cm和144 cm左右,2种剪切界面的抗剪强度值均随质量含水率增加呈先增后减趋势;黑沙蒿根-土复合体最大拉拔力与根径呈明显线性正相关,其抗剪强度随根径增加而减小;土壤质量含水率从3.94%增至19.94%,黑沙蒿根-土界面摩擦系数由0.48减至0.38,土-土界面摩擦系数由0.43减至0.35;2种剪切界面的黏聚力随土壤质量含水率增加呈现先增后减趋势,土壤质量含水率为11.94%时,黑沙蒿根-土界面黏聚力峰值为4.51 kPa,土-土界面黏聚力峰值为4.56 kPa。

齐泰高速公路粉土质砂施工工艺探讨

本文结合齐泰高速公路A21合同段现场工程实际采用粉土质砂作为路基填料,总结了高速公路粉土质砂施工工艺,对同类工程施工具有一定的指导意义。

粉土质砂碾压工艺控制

湖南省衡炎高速二合同段内土质较差，绝大多数为粉土质砂，其保水性强、吸水性大、失水性弱、吸水后承载比降低，压实度、强度难以有效控制，通过多种松铺厚度、含水量、碾压机械以及遍数组合，通过试验路总结出各项数据，证明在适宜的松铺厚度、含水量区间、碾压遍数下，素土压实度等指标勉强可达到路基93区压实度要求，但是94、96区土必须经过戗5％白灰或3％水泥改良后方可达到相应压实度及强度要求。

李家峡水库区粉土质库岸运移模式研究

李家峡水电站已安全运行发电21a。通过对该水库塌岸全面调查,发现水库区部分粉土质库岸塌岸宽度难以用目前已有的塌岸理论解释。在现场详细观察的基础上,从颗粒在水中的启动流速、颗粒下沉速率、运移距离、泥沙的临界启动风速等方面进行分析论证,提出李家峡水库区部分粉土质库岸塌岸有异于常规水下自然休止角的塌岸模式,为类似水库塌岸预测及岸坡灾害治理提供依据。

低液限粉土质砂水泥土在路床填筑工程中的应用

针对低液限粉土质砂不能直接应用于路基填料的问题,阐述了基于津石高速公路工程实例采用物理改良的方法对低液限粉土质砂掺配粉质黏土进行的改良优化研究。通过施工过程的质量控制,在保证质量的前提下,大幅度降低了成本,保证了施工顺利完成,有效降低了对自然资源的破坏程度,有利于自然生态环境的保护,所取得的经验可为今后类似工程借鉴。

粉土质砂路基填筑方案的选择

对粉土质砂填筑路基进行了试验,总结并选择施工方案。

新长线粉土质路基综合绿色防护

介绍新沂—长兴铁路粉土质路基填料工程性质,受雨水冲刷破坏的路基状态,对路基进行防护措施探索,突出以综合绿色防护为主的效果。

西北地区粉土质含砂性土路基填筑施工分析

我国西北地区多为荒漠区，筑路材料缺乏。一些地区修建公路时，粉质土因工程性质差很少使用甚至弃用，因此进行大规模土方远运，造成成本大幅提高，工期延长。本文结合宁夏境内的盐中高速公路建设，对西北地区的粉质砂土路基施工进行了专题研究，获取一些经验供参考。

管棚法在粉土质砂层输水隧洞中的应用

新疆JH县境内HST输水隧洞经工程地质勘探,出口进洞段须穿越粉土质砂层,由于粉土质砂层自稳时间较短,开挖过程中易出现坍塌。为保证工程质量、安全,本文结合工程实际较详细的介绍了管棚法在粉土质砂层洞段的应用。根据安全监测成果看取得了较为理想的效果,希望能为类似工程提供些许参考。

振冲碎石法在局部夹粉土质砂卵石地基处理中的应用

振冲碎石法作为一种较为成熟的地基处理方法,已得到广泛应用。本文针对某电站坝址河床深厚砂卵石层并局部夹有粉土质砂透镜体地基特点,经试桩分析后,采用冲击钻引孔后振冲的施工方法进行地基处理,试验检测结果表明,砂土液化问题得到有效解决,地基承载力明显提高,为类似工程积累了经验。

沉积成层饱和粉土质砂振动孔压发展规律的试验研究

具有层状结构砂土的力学特性有别于纯净的砂土或含有一定细粒含量均匀混合砂土,利用自行制作的土样制备箱采用水中沉砂法制备沉积成层粉土质砂,通过动三轴液化试验研究这种沉积成层饱和粉土质砂的振动孔压发展规律。试验结果发现：对于沉积成层饱和粉土质砂,孔压一般达不到有效固结压力,仅为有效固结压力的70%~80%,而相应的轴向双幅应变可达到0.05左右;当围压为50 kPa时,其振动孔压发展模式可用反正弦函数表示;当围压为100,200 kPa时,其振动孔压发展模式都可用双曲线函数表示。