不同纳米黏土改良黄土试验结果对比分析

应用正交法设计试验,定量地分析了改良黄土抗压强度、抗剪强度指标以及渗透系数的影响因素和影响大小,得到了改良黄土的最优掺量。另外,通过扫描电镜试验探究纳米黏土材料对黄土的改良机理。研究表明:(1)影响改良黄土抗压强度因素有纳米黏土掺量、含水率和养护龄期,影响黏聚力、内摩擦角、渗透系数的因素有掺量、干密度、围压;(2)在不同影响因素下,纳米蒙脱土比凹凸棒土更能有效提高黄土的抗压强度;(3)当材料掺量小于等于1%时,凹凸棒土改良黄土的抗剪强度指标总体高于纳米蒙脱土抗剪强度指标,渗透系数则相反,而当掺量大于等于2%时,则相反;(4)当凹凸棒土材料掺加量为1%、纳米蒙脱土材料掺量为2%时,改良黄土表面最为致密,孔隙最少。

大豆脲酶诱导碳酸钙沉积与黄原胶联合防风固沙室内试验研究

大豆脲酶诱导碳酸钙沉积技术(SICP)是一种新型环保生物加固土体技术,黄原胶是一种新型环境友好型土体改良材料,将大豆脲酶诱导碳酸钙沉积技术与黄原胶相结合,对前者进行优化改进。通过表面强度试验发现,黄原胶能提高SICP固土所得表面强度,且表面强度随着大豆脲酶胶结液浓度和黄原胶浓度上升而上升。通过风沙吹蚀试验,测定试样在不同强度不含沙风蚀和含沙风蚀下的质量损失率并观测表面硬壳破损情况,发现仅用SICP技术处理的试样具有较好的抵抗风沙侵蚀能力,黄原胶的加入进一步优化了其抵抗能力,降低了试样质量损失率,且表面硬壳层保存更加完好。此外,试验考虑风夹带沙侵蚀作用,由于沙颗粒的冲击和磨蚀,含沙风蚀破坏作用强于净风吹蚀,处理所得强度最低的试样在15 m/s不含沙风蚀1 h工况下,质量损失率仅为3.8%,而在同等含沙风蚀工况下,质量损失率达66.7%,说明考虑风沙吹蚀是必要的。同时发现,经过处理的土体,其抗风能力和表面强度之间有较强的正相关性。通过SEM扫描电镜试验观察其微观结构,发现胶体的包裹黏结和持续硬化,可能使得碳酸钙与土颗粒之间的胶结更为紧密。

含天然微裂隙岩石的力学特性试验研究

为研究含天然微裂隙岩石的劈裂力学特性及微观结构,对含天然微裂隙岩石进行单轴压缩试验、劈裂试验与SEM扫描试验。分析了微裂隙岩石单轴压缩试验及劈裂试验的破坏形式、抗拉强度的变化规律,并对劈裂破坏形式中岩石较为破碎部分进行微观结构分析。研究结果表明:在单轴压缩试验中,天然微裂隙岩石破坏形式主要表现为张拉破坏、沿天然裂隙面剪切破坏以及拉剪复合破坏;天然微裂隙倾角对岩石抗拉强度影响较大,其抗拉强度随微裂隙倾角增大而增大;岩样发生劈裂破坏后较为破碎的部分,其劈裂力学特性主要受天然微裂隙岩石的微观结构决定,其微观结构主要分为根状结构、雾区结构、台阶结构3种形式,根状结构微裂隙岩石的力学性质最差,台阶结构微裂隙岩石的力学性质最好。研究成果可为天然微裂隙岩石的力学特性理论研究及其工程应用提供参考依据。

滨海地区SMA-13沥青混合料低温抗裂性能

选用聚酯纤维作为外掺剂,干法制备聚酯纤维掺量为0%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%的SMA-13半圆试件,分别开展0、2、4、6、8次硫酸钠-干湿循环下半圆弯曲(SCB)试验,并以清水-干湿循环作为平行对照组。随着干湿循环次数的增加,盐-干湿循环试件组和平行对照组试件的低温性能均降低;盐-干湿循环对试件的影响>清水-干湿循环对试件的影响,且清水-干湿循环后试件的低温性能劣化幅值较小;聚酯纤维掺量为0.4%的试件宏观评价指标断裂韧性KIC在各溶液干湿循环条件下均有较好表现,且实测数据均高于其他掺量纤维。结合SEM扫描电镜试验可知,掺量为0.4%的聚酯纤维能形成较好的纤维网状搭接结构,有利于试件整体性的提升和荷载的均匀传递。

增压式真空预压加固吹填超软土微观结构特征分析

先进行常规真空预压法(CVP)和增压式真空预压法(AVP)两组模型试验,分别对吹填超软土进行加固处理,对比分析其加固效果。再利用电镜扫描试验(SEM)和压汞试验(MIP)分别对两种方式加固后的吹填超软土进行微观结构测试,分析在两种加固方式下吹填超软土微观结构特征的变化,并通过Image-Pro Plus图像处理技术进行定量分析,模型试验结果分析表明增压式真空预压的加固效果优于常规真空预压,从土体骨架颗粒形态、骨架颗粒接触形式和骨架颗粒间孔隙3个角度说明了增压式与常规真空预压加固后土体的微观结构特征变化,微观结构定量分析表明,与常规真空预压相比,增压式真空预压加固后土体的孔隙数量、扁平度K、形状系数ff更大;土体的孔隙率、分形维数D更小;定向概率熵Hm没有明显的变化规律;孔径分布增量的峰值位置在左侧,说明增压式真空预压加固后土体的小孔隙数量更多。从微观角度证明了增压式真空预压法的加固效果优于常规真空预压法。

层理白云岩力学特性及隧道围岩位移特征研究

为探究贵阳地区层理白云岩力学特性及受层理影响的白云岩隧道围岩位移特征规律,对取自贵阳某隧道工程施工现场的层理白云岩试件进行了单轴压缩、巴西劈裂和电镜扫描(SEM)试验,并对5种层理倾角下的白云岩隧道工况进行了数值模拟分析。研究结果表明:层理白云岩抗压强度较高,随着层理角度增大,抗压强度呈先减小后增大趋势;试件破坏形态分为劈裂破坏、压剪滑移破坏及压碎破坏三种,且抗压强度大小为压碎破坏>劈裂破坏>压剪滑移破坏;层理白云岩抗拉强度具有一定的离散性,随着层理角度增大,抗拉强度整体呈下降趋势;层理白云岩岩质处微观结构排列有序,形状多呈规则的多面体,整体结构面较平滑完整,颗粒间的紧密程度较高;夹层处微观结构排列杂乱无规律,微观颗粒形状大小不一且不规则,颗粒间的结合较松散;白云岩隧道受层理影响,22.5°层理隧道围岩位移最大,隧道最大位移发生于隧道与层理交界区域,设计时可对该区域加强支护,从而达到有效控制围岩位移的目的。

黄土隧道含水状态改变下围岩力学行为研究——以通定高速锦屏隧道为例

富水黄土隧道在施工开挖期含水率的变化会对施工产生较大的扰动。文章依托定西锦屏隧道,对隧道展开长期的原位监测,获得大量监测数据,结合电镜扫描试验(SEM)获取不同倍数下的微观照片,以及通过直剪试验获取其在不同含水率状态下的力学性能。结果表明:围岩在竖向上的孔隙要小于横向上的孔隙,并且竖向上的土颗粒排列得更为紧密;围岩含水率变化具有明显的季节性,并且与围岩压力和位移具有一定的相关性,当含水率增加时,围岩的抗剪强度会降低,从而会发生位移变化,影响隧道施工的安全。

基于响应面法的EICP-PVA固化粉砂土优化试验研究

酶诱导碳酸盐沉淀(EICP)固化土体技术是近年来岩土工程领域中一种新型加固土体的方法,聚乙烯醇是一种环境友好型土壤改良材料,将EICP技术与聚乙烯醇相结合,对EICP技术进行优化改进。并基于响应面法,研究胶凝液浓度、胶凝液与大豆脲酶体积比和PVA掺量对加固后粉砂土样的无侧限抗压强度的影响。试验结果表明:胶凝液浓度与PVA的掺量对加固后粉砂土样的无侧限抗压强度影响非常显著,且强度预测值与试验值之间的相对误差小于5%,说明提出的模型可为EICP-PVA固化粉砂土优化提供参考。通过SEM扫描电镜试验观察其微观结构,发现PVA胶体的包裹黏结和脱水硬化,可能使得碳酸钙与粉砂土土颗粒之间的胶结更为紧密。