粉煤灰改良红层泥岩填料静三轴试验研究

红层泥岩的吸水软化和体积膨胀特性易造成路基翻浆冒泥现象及路基不均匀沉降等病害,在作为公路路基填料时应对其进行改良。本文选用粉煤灰作为改良剂,通过室内X射线衍射试验、化学成分测试和易溶盐等试验,分析红层泥岩和粉煤灰的成分组成及离子含量;通过无侧限抗压强度试验、室内变水头渗透试验和固结等试验分析了试样改良前后物理力学特性;通过常规三轴UU试验,研究了不同粉煤灰掺量对改良试样剪切应力-应变及抗剪强度的影响;分析了粉煤灰掺量为10%时,养护龄期对改良试验抗剪强度参数的影响。结果表明:该地区红层泥岩属低液限黏土,其易溶盐溶液中的SO42-离子含量最高,pH值呈碱性;三轴剪切试验中,改良和未改良试样均呈塑性破坏,试样粉煤灰掺量和龄期均对试样抗剪强度提高具有促进作用,且黏聚力增长幅度远大于内摩擦角;粉煤灰掺量为10%龄期28 d时,试样黏聚力较未改良未养护试样和10%掺量未养护试样分别提升37.9%和6.9%,内摩擦角分别增大了1.2°和0.7°。试样的静力学试验均验证了粉煤灰改良的可靠性。

水泥粉煤灰改良盐渍土最优配比研究

【目的】在传统水泥改良土的基础上加入粉煤灰复合改良盐渍土,粉煤灰固化盐渍土与“双碳”目标契合,具有积极的意义。【方法】设计三因素四水平正交试验分析改良剂掺量、养护条件、含水率对试样抗压强度及弹性模量的影响。控制水泥粉煤灰固定比例为1∶2,掺量及含水率水平为12%、14%、16%、18%,养护方式分别为清水、盐水、高温养护及标准养护。【结果】通过击实试验可得试验范围内水泥粉煤灰掺量对最大干密度的影响不大,最大干密度约为1.8 g/cm^(3),最优含水率介于14%~16%之间。改良土呈应变软化型,7 d及14 d龄期不同组别抗压强度最高为1.69 MPa、1.99 MPa,最小为0.34 MPa、0.55 MPa。【结论】试样随着掺量增大及火山灰反应、水化程度的加深应变软化特征明显;改良剂掺量为18%、含水率为16%、养护方式为高温养护时强度最大,三个因素对盐渍土强度的影响排序依次为养护条件>改良剂掺量>含水率,因素影响权重分别为养护条件57%、改良剂掺量24%、含水率19%;将抗压强度与回弹模量进行拟合,发现二者具有良好的线性关系。

污水环境下粉煤灰改良土力学特性研究

为了探究污水环境下粉煤灰改良土的力学变化特性,对特定配比的粉煤灰改良土进行了不同污水浓度环境和养护时间下的单轴抗压、剪切以及渗透试验。研究结果表明:相同养护龄期下,污水浓度越高,粉煤灰改良土的抗压、抗剪强度以及渗透率则均逐渐减小;清水环境下,粉煤灰改良土的强度随养护时间增加而逐渐增大,高污水浓度下,强度呈先增后减的趋势,而渗透系数在清水、低浓度污水以及高浓度污水下的变化特征分别为负幂函数降低、先减后增以及逐渐增大。试验结果对于粉煤灰改良土在工程建设领域的应用具有重要意义。

粉煤灰改良红层填料物理力学特性研究

兰州新区机场高速公路地层广泛分布的红层泥岩当被用作公路路基填料时,易出现翻浆冒泥现象及路基不均匀沉降等病害。因此,为改善该情况,选取废渣粉煤灰对该路段的红层泥岩进行改良研究。通过室内击实、液塑限及易溶盐等试验,分析红层泥岩和粉煤灰的基本性质;通过固结试验和无侧限抗压强度试验,研究粉煤灰掺量和养护时间对改良土的物理力学特性影响。结果表明,该地区红层泥岩属低液限黏土,其易溶盐溶液中的 SO离子含量最高,p H 值呈碱性;粉煤灰作为改良剂掺入,能小幅提高红层最优含水率,促进土颗粒凝聚,提升无侧限抗压强度,减小压缩系数,明显提高土体抗变形能力。

水泥+粉煤灰改良膨胀土路基动态力学特性试验研究

采用室内试验方法,在水泥+粉煤灰改良膨胀土基础上,掺入不同量的玄武岩纤维或天然砂对其进行进一步的改良,重点研究改良膨胀土在冲击荷载作用下的动态力学特性。研究结果表明:冲击荷载作用下,改良膨胀土应力—应变曲线分为弹性变形、塑性屈服硬化以及破坏变形三个阶段;当玄武岩纤维掺量为0.6%或者天然砂掺量为8%时,改良膨胀土的动态力学性能最佳;掺入玄武岩纤维的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而呈线性减小,掺入天然砂的改良膨胀土,其冲击破碎分形维数随掺量的增大而逐渐增大;玄武岩纤维对水泥+粉煤灰膨胀土路基动态特性的改良效果要略优于天然砂的改良效果。

干湿循环下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面本构关系

基于椭圆–抛物线弹塑性本构模型,研究了干湿循环条件下石灰粉煤灰改良膨胀土的双屈服面弹塑性应力–应变本构关系。首先,通过一系列三轴固结排水剪切试验,分别得到不同干湿循环次数下石灰粉煤灰改良膨胀土的偏应力q与轴向应变ε_(1)、剪应变ε_(s),以及轴向应变ε_(1)与体应变ε_(v)的试验曲线;然后,根据三轴试验结果拟合本构模型中的各参数与干湿循环次数之间的关系表达式;最后,引入考虑干湿循环次数的因子,建立考虑干湿循环的双屈服面弹塑性本构模型。研究表明:1)干湿循环作用下,偏应力q与轴向应变ε_(1)关系表现为应变硬化,与体应变ε_(v)表现为应变剪缩;q–ε_(1)、q–ε_(s)试验曲线都呈现出近似双曲线特征。2)干湿循环作用下,土体的偏应力q不断减小,体应变ε_(v)不断增大;干湿循环作用显著降低了石灰粉煤灰改良膨胀土体的抗剪切、抗压缩能力。3)体积屈服面、剪切屈服面在p–q平面上分别为椭圆、抛物线。干湿循环作用下,体积屈服面不断向原点靠近,剪切屈服面不断向p轴靠近;前9次干湿循环作用的影响较为显著,之后屈服面的变化趋于稳定。4)通过引入考虑干湿循环次数的因子所建立的双屈服面本构模型,可定量反映干湿循环作用对石灰粉煤灰改良膨胀土应力–应变关系的影响,以及双屈服面演化过程。该双屈服面本构模型的应力–应变预测值与试验值吻合度较高。

粉煤灰改良膨胀土抗剪强度室内试验研究

以宜昌市某公路沿线的膨胀土为原材料,采用宜昌热电厂产生的粉煤灰为外掺剂,在室内进行直接剪切试验,观察不同掺灰量对改良膨胀土的抗剪强度指标的影响规律。研究结果表明,掺粉煤灰改良膨胀土能提高膨胀土的抗剪强度,掺入粉煤灰之后,内摩擦角增大,黏聚力降低。掺粉煤灰改良膨胀土提高膨胀土的抗剪强度主要靠提高内摩擦角来实现。随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的内摩擦角先增大后减小,当掺灰量达14%时,内摩擦角达到最大值。随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的黏聚力逐渐降低,降低的趋势先快后慢。随着掺入粉煤灰量的增加,改良膨胀土的抗剪强度先增大后减小,当掺灰量达到14%时,抗剪强度达到最大值。结论为:掺灰量达14%时,改良效果最好。

粉煤灰改良高速公路路基填料的试验研究

改良土问题是高速公路路基的重要内容。通过土工试验和理论分析,研究了粉煤灰改良土的工程特性。结果表明:掺加粉煤灰可以改善土的级配,提高土的强度,减小土的汗水量,提高土的工程性能。

冻融循环下水泥和粉煤灰改良盐渍土的力学特性研究

为研究冻融循环条件下,水泥和粉煤灰改良盐渍土的力学特性,以张掖地区某道路工程路基填料盐渍土为研究对象,通过静三轴试验,研究了不同围压、不同冻融循环次数、不同改良剂掺量、不同含盐量对张掖盐渍土力学特性的影响。结果表明:经过多次冻融循环,盐渍土最大主应力差、黏聚力和内摩擦角均出现下降的趋势,首次冻融对其影响最大;随着盐渍土中含盐量的增加,土体黏聚力和内摩擦角呈减小的趋势;掺加改良剂能够改善盐渍土体骨架结构,降低土颗粒间的分散性,提高盐渍土的抗剪强度;分别掺加12%水泥和12%粉煤灰时,盐渍土破坏强度分别提升47.06%和24.44%,有效减缓了盐渍土冻融的劣化效应。

冻融作用下粉煤灰/石灰改良粉砂土静力特性研究

为研究粉煤灰/石灰改良季冻区路基粉砂土的静力特性,在高温养护条件下,基于不同冻融循环次数石灰改良粉砂土的常规三轴不固结不排水(UU)剪切试验,先对冻融前后石灰改良粉砂土的各项静力学指标进行了研究,探索了石灰改良季冻区粉砂土的最佳掺量,再按粉煤灰与石灰的不同掺量比将粉煤灰加入石灰最佳掺量下的改良粉砂土中.结果表明,与素土相比,石灰改良粉砂土的粘聚力、内摩擦角和抗剪强度均有明显增加,且当石灰改良粉砂土中的石灰掺量为6%时其增幅最大.与石灰改良粉砂土相比,粉煤灰/石灰改良粉砂土的粘聚力、内摩擦角和抗剪强度均有一定程度的改善,且当粉煤灰/石灰改良粉砂土中的粉煤灰与石灰的掺量比为4∶1时其改善最明显.

改良粉煤灰作多年生黑麦草栽培基质配方的效果

以多年生黑麦草株高、根数、根长、根冠比为试验指标,优化粉煤灰的改良剂配方。运用均匀设计试验法,采用砾石、污泥、秸秆、磷矿渣作为原料配制改良粉煤灰种植黑麦草,考察了影响株高、根数、根长、根冠比的因素,对试验结果进行了二次多项式逐步回归分析和多目标综合寻优。结果表明:污泥对株高产生极显著的促进效应,对根数、根长产生极显著抑制效应,砾石对根冠比产生极显著抑制效应,砾石与秸秆互作对株高产生极显著抑制效应,砾石与磷矿渣互作对根数产生极显著促进效应,秸秆与磷矿渣互作对根长产生极显著促进效应,砾石与磷矿渣互作对根冠比产生极显著抑制效应,污泥与秸秆互作对根冠比产生极显著促进效应。优化结果:粉煤灰、砾石、污泥、秸秆、磷矿渣的用量分别是800.00 g、360.00 g、30.00 g3、2.84 g、150.00 g。

橡胶颗粒改良粉煤灰土的土水特征曲线研究

随着我国公路建设的快速发展和公路等级的提高,涌现出越来越多的非饱和土的工程问题,研究基质吸力可以对非饱和土的抗剪强度、渗透系数、持水系数等做出预测,具有重要的工程实践意义。季冻区路基冻害对道路的使用性能造成了较大的影响,在我国路基冻害防治的研究也在一直进行,路基土在冻融循环作用下的研究也具有重要意义。本文通过滤纸法测定了橡胶颗粒改良粉煤灰土与粉质黏土的基质吸力,用Fredlund模型对两种土进行了土水特征曲线的拟合,并进一步测定了冻融循环下两种土的基质吸力,分析了冻融循环次数与基质吸力之间的关系。试验结果表明:两种土的基质吸力均随着干密度的减小而减小。冻融循环作用下,橡胶颗粒改良粉煤灰土的稳定性好于粉质黏土。

二灰改良风积土动力特性试验

在一系列室内动三轴试验的基础上,研究了二灰(石灰、粉煤灰)改良风积土在不同固结围压、固结比、掺灰比和振动频率条件下的动强度特性。通过试验和计算分析,在力学性质较差的风积土中掺入石灰、粉煤灰,其动强度明显提高,且主要表现为动粘聚力增加。其中,尤以掺灰比(石灰∶粉煤灰∶风干土)10∶20∶70,13∶27∶60的石灰粉煤灰土改良效果更为明显,其饱水动强度相对于素土而言提高近2～3倍以上。随着振动频率的升高,二灰改良风积土动剪应力呈现下降的趋势。

改良碳酸盐渍土路基填料的力学性质

针对吉林省西部地区的碳酸盐渍土,基于不同石灰、石灰+粉煤灰改良土的方法,通过界限含水率试验、击实试验、三轴剪切试验研究了石灰、石灰+粉煤灰改良碳酸盐渍土的工程特性和强度特征,并结合土的固结压缩试验分析探讨了改良盐渍土的变形特性。结果表明:掺加石灰和石灰+粉煤灰改良剂可以有效改善碳酸盐渍土的塑性和击实特性;碳酸盐渍土掺加改良剂后,使得石灰和石灰+粉煤灰改良土的抗剪强度有效提升,石灰改良土在掺量达到9%时强度有所降低,而石灰+粉煤灰改良土则随着不同土层不同含盐量的变化,使得改良效果有所不同;改良后的盐渍土由中压缩性土转为低压缩性土,随着养护龄期的增加土的压缩变形降低,采用合理的改良剂掺量能使得改良后的盐渍土压缩性达到最优。

高速公路路基填料粉砂土改良研究

高填方路基粉砂土填料改良工艺对填筑路基承载力、稳定性等具有重要影响,文章以某高速公路粉砂土改良方案为例,分析了试验路段的路基填筑粉砂土性能,设计了常规的水泥改良和石灰-粉煤灰改良方案,分别通过试验分析了经两种方案改良的粉砂土特性,提出了更适宜的石灰-粉煤灰改良方案。

改良盐渍土物理力学性质试验研究

盐渍土作为一种性质特殊的土体,在用作路基填料时表现出易溶陷、盐胀、腐蚀等问题。结合某铁路工程建设,采用石灰、水泥及粉煤灰对盐渍土进行改良试验研究,分析了石灰、水泥及粉煤灰掺量对改良盐渍土的击实特性及无侧限抗压强度的影响关系。结果表明:改良盐渍土的最优含水率随改良材料掺量的增加而增大;除水泥改良土的最大干密度随改良材料的增加而增大外,石灰、石灰粉煤灰、石灰水泥改良土的最大干密度均随改良材料掺量的增加而减小。改良盐渍土的无侧限抗压强度与龄期呈正相关关系。龄期一定时,因部分石灰水化和物理作用的不完全致使石灰、石灰粉煤灰及石灰水泥改良盐渍土的无侧限抗压强度随改良材料掺量的增加呈先增大后减小的变化趋势,而水泥改良盐渍土的无侧限抗压强度则随改良材料掺量的增加而增大。

粉砂土在高速公路路基填料中的应用研究

通过对京台高速公路(北京段)的土样进行分析,提出用常规的水泥改良和石灰-粉煤灰改良粉砂土的2种方案;然后针对传统水泥改良方案的不足,对石灰-粉煤灰改良提出了3种方案,并经过室内压缩试验、承载比试验以及现场试验段检测,最终认为石灰∶粉煤灰∶粉砂土=4∶8∶88时,改良效果最佳。