水泥土搅拌法加固冲填土软土地基的微观试验

针对某工程冲填土软土地基水泥土搅拌法处理过程中的冲填土与自然软土加固效果差异问题,从化学成分与物理结构等微观角度出发,分别对冲填土和自然软土的原状样、加固样进行了X射线衍射试验和扫描电镜试验两种微结构试验,对比分析了导致这种加固效果差异的微观机理及其形成原因.研究发现,物理微结构对冲填土软土地基的水泥土搅拌法加固效果存在重要的影响.虽然水泥土搅拌法加固冲填土与自然软土的化学反应是类似的,但加固后的土体在物理微结构特征上却差异显著,并导致加固土体宏观强度表现上的不同.因此,应采取相应的施工措施,改良冲填土的微观结构特征,优化地基加固效果.

重复加卸载条件下全风化泥质砂岩累积变形与湿化规律试验研究

全风化泥质砂岩强度低,遇水后易崩解、软化,表现出与一般填料不同的工程特性。采用X射线衍射试验分析土样矿物成分,采用压缩试验和平板荷载试验研究重复加卸载条件下土样累积变形与湿化规律,以指导现场压实控制。结果表明:(1)全风化泥质砂岩填土的压缩曲线在固结仪中呈下凹型,在平板荷载试验中呈上凸型,回弹曲线均呈下凹型;(2)第i+1次压缩–回弹曲线均位于第i次曲线下方,线形相似;(3)等载压缩次数增加,沉降增量递减,累积沉降增大,3次压实后,土体的残余变形趋于稳定;(4)超载压缩曲线将回归到首次压缩曲线的延长线上,具有记忆效应;(5)重复荷载越大,单次压缩总变形和永久变形越大;(6)重复荷载作用后的压实填土遇水产生湿化沉降;(7)湿化土的压缩–回弹曲线均呈下凹型,超载越高,相同荷载作用下的变形越小。现场压实过程中,增加压路机能量比增加压实次数可取得更好的压实效果。

低液限粉土微观结构试验研究

土的工程性质从本质上来说是取决于其微观结构,是土体结构单元体性质的综合体现。利用扫描电子显微镜、矿物X衍射等设备对低液限粉土的微观结构进行了研究。通过微观结构分析从矿物成分和结构两方面来评价低液限粉土的工程特性。从而得到低液限粉土在不同的压实度状态下呈现不同的结构形式与联结形式,以及不同的排列状态需要依靠孔隙比由里到外展现出来。这样就可以借助于提高压实度来改变粉土的联结形式和改变粉土颗粒的排列顺序,进而提高低液限粉土的工程特性。

不同含水率红粘土的抗剪强度试验研究

红粘土是一种典型的特殊土,其遇水膨胀、失水收缩的特点会对红粘土地基、路基的稳定性造成重大影响。为了进一步了解红粘土的物理力学特性,针对江西重塑红粘土的抗剪强度与含水率的关系进行了试验研究。室内直剪试验结果表明:随着含水率的增加,红粘土的抗剪强度和粘聚力均减小,粘聚力与含水率的变化曲线近似“S”型,而内摩擦角在一定范围内波动,影响机理较为复杂;通过X射线衍射试验分析得出,江西红粘土的矿物成分主要有石英、云母、钾长石及少量的胶结物质氧化铁;通过电镜扫描土样观察,发现剪切破坏后红粘土的微观结构特征发生了巨大变化,说明红粘土受到剪切作用后其微观结构的变化使得土体产生变形甚至破坏。

盾构克泥效浆液成分与渗透扩散研究

盾构隧道近接既有结构施工中常采用克泥效工法辅助控制地层位移。克泥效浆液的流变和渗透扩散性能对盾壳外环向间隙的填充效果具有重要影响。基于克泥效浆液X射线衍射试验(X-ray diffraction, XRD)和黏度试验,研究浆液微观成分及流变性能。基于多孔介质多相流控制方程,建立砂土中克泥效浆液扩散数值模型,分析浆液配比、地层渗透系数和注浆压力对扩散性能的影响。结合宾汉姆流体砂土渗流公式,验证数值模型的可靠性。结果表明:克泥效浆液成分主要为石英、斜长石、伊利石、正长石,且随A液水粉比增加,斜长石含量增加,伊利石含量减小。克泥效浆液的塑性黏度与屈服强度随A液水粉比的减小而增大,宾汉姆模型对浆液流变曲线的拟合优度大于0.95。克泥效浆液在环向间隙中的填充扩散阶段约为25s,而后再向地层中发生渗透扩散,渗透扩散速度远小于填充扩散。随A液水粉比、地层渗透系数、注浆压力增加,克泥效在地层渗透距离均会增加。

硫酸钠激发钢渣粉活性改良水泥土试验研究

钢渣是钢铁冶炼中产生的固体废弃物;其矿物组成以硅酸盐相为主,具有潜在的胶凝性质。利用钢渣和水泥混合改良淤泥质土具有很好的研究意义,不仅可以充分利用现在仍然是废物的钢渣材料,对环境改良做出贡献;同时可以代替部分水泥,节约资源。但钢渣的活性较低导致其早期强度难以发挥。采用Na_2SO_4作为激发剂,与钢渣粉混合使用以激发其活性,使得早期强度能达到工程要求。进行无侧限抗压强度试验(UCS)及X射线衍射试验(XRD),试验结果表明,在掺加Na_2SO_4试剂后,钢渣粉-水泥-淤泥土早期强度得到大幅度提升;龄期为7 d时,其强度与未掺Na_2SO_4试剂龄期28 d的强度相当;说明Na_2SO_4的掺入对早期强度有明显的改良作用。通过XRD进行物相检索,结果表明,激发剂的加入促进了钢渣-水泥的水化过程以及Ca(OH)_2,CaSO_4等水化产物的生成。

霄云井田奥陶系灰岩岩溶发育规律研究

为分析霄云井田奥陶系灰岩的三维展布规律,借助统计分析、物理化学试验等方法揭示奥陶系灰岩岩溶发育规律;依据分形理论、X衍射实验及玻片鉴定试验分析研究区断裂构造复杂程度、岩石矿物成分及裂隙发育程度;借助水质分析手段,通过计算研究区水样的水饱和指数(L.S.I.)、水稳定指数(R.S.I.)及沉淀指数(P.S.I.)分析岩溶水体稳定性;结合构造复杂程度分区图,矿物成分及水质分析试验结果总结岩溶发育规律。研究表明:横向上,受断层影响,研究区中西部奥陶系灰岩岩溶发育程度较高,纵向上,研究区岩溶发育的最有利位置位于距奥灰顶界面40~80 m段,但因研究区奥灰水饱和度较高,岩溶裂隙继续发生溶蚀的可能性较小。

陇南地区膨胀土微观结构与膨胀性

利用扫描电子显微镜(SEM)和X射线衍射(XRD)试验研究了陇南地区十天高速公路沿线膨胀土的微观结构和矿物成分,并对该地区膨胀土膨胀性进行了判断。试验结果表明,该地区膨胀土颗粒基本呈无弯曲或有弯曲薄片状,即应为蒙脱石或蒙脱石伊利石混层矿物颗粒;薄片状矿物颗粒以层状面-面接触,各矿物颗粒间存在狭小缝隙;定性与定量分析了膨胀土的矿物组成,其中蒙脱石含量较少,伊利石、高岭石和石英含量较高。经判断得出陇南地区十天高速公路甘肃段沿线膨胀土为弱膨胀土。

洞庭湖砂纹淤泥质土固结过程微观结构变化

砂纹淤泥质土是一种特殊的夹有微薄层粉细砂的洞庭湖湖相沉积软土,具有独特的薄砂层构造。该软土固结过程中的微观结构变化,对解释宏观的工程现象、揭示土体变形的本质和采取合理的地基处理措施具有重要意义。本文利用X射线微区衍射试验和扫描电子显微镜试验,研究洞庭湖砂纹淤泥质土的矿物成分和微观结构,同时结合固结试验探讨砂纹淤泥质土微观孔隙与结构单元体参数变化特征。研究结果表明:洞庭湖砂纹淤泥质土主要矿物成分为绿泥石、白云母和石英,微观结构为片状或板状聚体结构;随着固结压力增加,等效粒径增长呈先快速后放缓的规律,结构单元体形态参数则先增大后减小;砂纹淤泥质土压缩系数与竖直切面结构单元体定向概率熵呈明显负相关关系。

某隧洞工程衬砌混凝土软骨料成因分析与影响评价

为了查清某输水隧洞部分衬砌混凝土表面出现白色坑点的病害成因，进行了软骨料分布统计分析、混凝土芯样试件抗压强度试验、石子骨料X射线衍射试验和岩相结构分析等研究。研究结果表明：每平方米衬砌混凝土表面平均有1～2个软骨料，内部软骨料质量分数较小，呈随机分布；软骨料是当初施工时在料场石子中混入的少量伊利石，在水流冲刷作用下，衬砌混凝土表层剥落并造成薄弱的伊利石骨料逐渐显露；衬砌混凝土芯样试件的抗压强度均大于设计要求，软骨料现象没有明显降低衬砌混凝土的抗压强度。

砂浆在不同介质干湿循环作用下的劣化特性

为探讨水、传统融雪剂、环保融雪剂对道路材料的影响,采用干湿循环试验方法研究三种不同介质对水泥砂浆质量损失的影响,借助超景深三维显微镜、X射线衍射试验手段进行损失机理分析。结果表明,三种介质下水泥砂浆的质量损失率大小关系为:传统融雪剂>水>环保融雪剂;通过消耗Ca(OH)_2,传统融雪剂侵蚀后生成以Friedel盐腐蚀结晶物,侵蚀主要集中在水泥砂浆原有孔洞和试样表面;环保融雪剂侵蚀后生成少量弱有害离子CO_3^(2-),损伤主要以集中在试样的原有空洞。

南昆铁路南百段增建二线区段膨胀土的特性

针对南昆(南宁—昆明)铁路南百(南宁—百色)段增建二线区段的膨胀土样,通过扫描电子显微镜观察了其微观结构,通过X射线衍射试验分析了其矿物成分,并通过室内试验研究了土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力。结果表明:该区域膨胀土颗粒形状以弯曲的薄片状为主,成分为蒙脱石或伊利石-蒙脱石混层矿物;颗粒间呈面-面接触而形成面-面叠聚体,排列方式呈无定向开放排列;矿物组成以高岭石、伊利石和石英为主,蒙脱石含量较少;土样的自由膨胀率、无荷膨胀率和膨胀力均较小。南百段增建二线地段分布的膨胀土为中~弱膨胀土。

活性氧化镁固化软土的微观机理分析

为从微观角度分析活性氧化镁固化软土的提高强度效能机理,通过X射线衍射试验与扫描电镜试验对养护期达到7 d,14 d,28 d试件进行相关试验,分析了其不同时期的水化化学反应生成物质、微观形态及微观结构的变化。结果表明:活性氧化镁能促使土颗粒团粒化效应,同时进一步促进水泥水化反应,反应形成的结晶晶体填补颗粒间空隙,形成骨架密实结构,提高了软土整体的强度。

晴兴高速公路煤系地层矿物组成和微观结构特征研究

以晴兴高速公路典型煤系地层路基与边坡为例,通过钻孔取芯,利用不同方法获取材料的重要矿物、物理和力学参数值,对煤系地层的矿物组成和微观结构特征进行描述,进而为边坡与路基的破坏模式和机理深层次的研究奠定基础。同时,结合室内和现场试验及理论分析,为今后路基与边坡基本要素的勘察提供合理的方法,并为设计和施工提供参考依据,成果可推广应用于其他高速公路建设。

新疆乌鲁木齐河马泉片区软岩膨胀特性判别

通过岩石X衍射试验对蒙脱石以及其他黏土矿物的相对含量的测定和电镜扫描的岩石的微观特征中薄片状晶体的存在以及岩石裂隙的发育,从定量和定性两方面相结合揭示河马泉片区的岩石膨胀特性。X衍射试验结果矿物成分含量结合电镜扫描试验结果合理的解释了河马泉片区软岩的崩解膨胀甚至泥化的现象。进一步量化了河马泉片区岩石的膨胀性能的大小,通过无荷载作用下的自由膨胀率试验,进而表明岩样自由膨胀率基本达30%~40%,有的甚至高达103%。并探究了自重应力与自由膨胀率的关系,结果表明自由膨胀率与自重应力的基本无相关性。