F1离子固化剂加固泥岩填料强度特性及机理

针对红层泥岩易风化崩解、水稳性差和长期强度低等问题,选用新型离子固化剂Formula F1作为加固材料。以F1固化前后的甘肃红层泥岩土为研究对象,开展无侧限抗压强度试验、加州承载比(California bearing ratio,CBR)试验、膨胀试验、核磁共振试验,分析固化后泥岩强度特性、承载特性、膨胀性及微观孔隙的变化规律,并初步探讨了F1加固泥岩的固化机理。试验结果表明:F1离子固化剂能够通过离子交换反应破坏土体双电层结构,使土颗粒表面结合水膜厚度减小,泥岩的水敏性、吸水性和膨胀性降低,密实度、强度和承载力显著增加;经F1固化后,泥岩的塑限、液限均大幅减小,塑性指数先减后增;F1掺量为0.5 L/m^(3)时,相比于未加固泥岩,固化后泥岩的最优含水率和最大干密度分别增大了12.2%和5.8%,无侧限抗压强度从71.95 kPa提高至280.78 kPa,承载力明显增大,膨胀性指标降低。微观结构分析表明,固化后泥岩的孔隙数量减少,土颗粒间的聚集性增强,空间排列更为致密。

冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构的影响研究

冻融循环作用显著影响固化剂加固效果和固化土物理力学特性。为研究冻融循环作用对F1加固黄土强度与微观结构特性的影响,对不同掺量、不同冻融次数的F1固化黄土试样开展三轴不固结不排水试验及电镜扫描试验,探讨冻融前后F1加固黄土抗剪强度参数及微观孔隙结构变化规律。研究发现,F1可显著改善黄土持水特性和压实特性。当F1掺量为0.3 L/m3最佳掺量时,与黄土相比,F1固化黄土塑限和最优含水率分别减少2.65%和7.22%,液限和最大干密度分别增大7.92%和9.83%;F1显著增大黄土黏聚力与内摩擦角。0次和15次冻融循环时,与未冻融黄土相比,0.3 L/m3掺量F1固化黄土的黏聚力分别增大36.82%和16.64%,内摩擦角分别增大16.92%和4.63%;与黄土相比,冻融循环15次时F1固化黄土中微孔隙增大6.28%、小孔隙减少17.84%,孔隙面积比和平均分形分维数分别减小了20.4%和0.67%,表明经F1固化后黄土形成更加稳定的层状堆叠结构,显著改善冻融循环作用下微、小孔隙的演化和发育,提高密实度、增强力学性能和抗剪强度。