糯米浆灰土无侧限压缩和三轴剪切离散元分析

糯米浆灰土是一种常见的遗址保护建筑材料,为研究糯米浆灰土压缩加载过程中的糯米-石灰胶结破坏和接触组构演化情况,采用离散单元法开展了糯米浆灰土无侧限压缩和三轴剪切离散元模拟。首先基于软胶结模型考虑糯米浆-石灰的强度特征,制备了糯米浆灰土离散元试样;然后通过参数敏感性分析为试样赋予合理的接触模型等效模量和胶结强度参数,最后对试样开展无侧限和三轴压缩模拟。结果表明:离散元模拟能再现糯米浆灰土加载试验的主要特征;加载过程中胶结破坏数量先缓后快增加,最终趋于平缓,胶结破坏呈现一定的聚集效应;无侧限压缩下胶结接触主要发生拉伸破坏,随着围压增加,剪切破坏接触数量增加;试样偏组构快速增加段为胶结破坏诱发。

水泥-石灰和水泥-稻壳灰稳定土的力学性能和冻融耐久性研究

为研究水泥-石灰和水泥-稻壳灰对土体进行加固良的效果及掺量,利用水泥、石灰和稻壳灰分别以水泥∶石灰=1∶1和水泥∶稻壳灰=1∶1制备两种稳定掺料。按照掺入比分别0%、2.5%、5%、7.5%和10%制备稳定土试样,并通过力学试验以及冻融试验对两种稳定土的三轴力学特性以及抗冻融循环的性能进行研究。结果表明:随着围压、稳定掺料和龄期的增加,稳定土的强度逐渐增加;脆性也明显增强;稳定土在3~7 d的强度增长率明显大于7~28 d的强度增长率,且在相同条件下,水泥-石灰稳定土的强度大于水泥-稻壳灰稳定土的强度。冻融循环后质量损失率和超声波变化规律表明土样的冻融耐久性顺序为:水泥-稻壳灰稳定土>水泥-石灰稳定土>纯土。

石灰与水泥改性加固膨胀土对比试验研究

为探究石灰和水泥改性两种方法加固膨胀土的效果,以蒙-华铁路三荆段为例,采用现场采样和室内试验,对膨胀土样品的颗粒分布和力学特性进行了分析,研究了两种改性加固方法不同掺和比例的加固效果,分析内摩擦角、黏聚力、剪切强度等指标的变化规律,对两种加固方案的效果进行了比较,并通过电镜扫描分析了加固后的微观结构,揭示加固机理。结果表明:MHTJ-19和MHTJ-21两个区段的膨胀土在黏性矿物成分、颗粒级配和力学参数方面一致性良好,不存在系统差异。石灰和水泥改性显著提升了膨胀土的黏聚力、内摩擦角和抗剪强度,其中水泥改性效果更佳。电镜扫描图像分析显示,这两种改性方法通过颗粒凝聚作用提高了膨胀土的力学性能和降低了膨胀性。研究成果可为重载铁路工程路基设计和维护提供参考依据。

水泥/石灰和土壤固化剂复合改良膨胀土试验研究

采用水泥/石灰和BJ-W土壤固化剂对安徽地区膨胀土进行了改良试验研究。依据液限、塑限和自由膨胀率试验初步选定改良膨胀土的配合比范围,并通过胀缩总率、无侧限抗压强度和稳定性试验,进一步分析了改良膨胀土的性能变化规律。试验结果表明,掺入水泥/石灰和BJ-W土壤固化剂复合改良中、弱膨胀土时,液限逐渐减小,塑限逐渐增大,自由膨胀率降低到40%以下,且胀缩总率低于0.7%;无侧限抗压强度和稳定性试验中,改良膨胀土的强度和水稳系数(>80%)显著增加,且经过5次干湿循环后,改良膨胀土的强度衰减率小于20%,膨胀土的反复胀缩特性显著改善。综合考虑改良膨胀土的胀缩和强度特性,采用水泥和BJ-W土壤固化剂复合改良膨胀土效果最佳,中膨胀土最优配合比为7%水泥和0.02%BJ-W土壤固化剂,弱膨胀土最优配合比为6%水泥和0.02%BJ-W土壤固化剂。

生石灰与水泥处治过湿土路基填料性能试验研究

为了改善过湿土路基填料的性能,选用生石灰、水泥作为改良剂,对生石灰、水泥改良过湿土路基填料的性能进行了对比试验研究。研究结果表明:相比于素过湿土,石灰或水泥改良过湿土的最佳含水量、无侧限抗压强度、回弹模量值均得到了显著提升,且均随石灰或水泥掺量的增加而增加;石灰改良过湿土虽然一定程度上提高了过湿土的CBR值,但仍不满足相关规范对于一级公路、高速公路路基填料的要求,水泥改良过湿土的CBR值在掺入水泥后显著提升,能够较好满足规范要求;石灰改良过湿土的最佳含水量要优于水泥改良过湿土,水泥对于过湿土CBR值、无侧限抗压强度、回弹模量的改善效果要显著优于石灰。

高速铁路路基改良土垫层对毛细水处治的经济性分析研究

路基内毛细水上升导致的翻浆冒泥、冻胀等灾害影响高速铁路安全稳定运行。为实现安全、有效、经济的治理毛细水灾害,依托铁路工程实际,开展石灰改良土和水泥改良土垫层毛细水上升实验研究,并进行经济对比分析。研究结果表明,石灰改良土垫层和水泥改良土垫层均具有抑制毛细水上升的效果,水泥改良土垫层相比石灰改良土垫层具有较高的经济效益,具有较好的路用性能和社会效益,成果可为毛细水灾害严重地区工程项目提供借鉴。

固化滨海盐渍土力学及溶陷特性研究

滨海盐渍土作为一种特殊土,具有溶陷、盐胀、腐蚀等不良的工程特性,为研究石灰+粉煤灰+水泥固化盐渍土改良材料土作为路基土的适用性,开展了液塑限、击实、无侧限抗压强度、三轴压缩、溶陷性试验,分析不同条件对改良盐渍土物理性指标、力学性能、溶陷特性的影响。结果表明:液塑限随固化剂掺入量的增加基本呈线性增加趋势,塑性指数减小;固化剂的加入使盐渍土最大干密度减小,最优含水率变化不明显;固化剂掺量和养护期龄对滨海盐渍土的力学性能影响显著;固化剂掺量小于14%时溶陷沉降量随固化剂掺量的增加呈减小趋势,提高含水率、压实度可以有效地降低固化盐渍土的溶陷沉降量。

交通荷载下水泥石灰综合稳定土的动强度与沉降特性分析

水泥石灰综合稳定土作为路基中主要承重层,目前对其动力特性研究较少。为深入分析交通载下水泥石灰综合稳定土的动强度特性与稳定性,以通锡高速公路路基填筑工程为研究背景,利用动三轴测量系统对土样进行动力荷载试验,研究不同动应力、围压、频率下土体动强度特性变化规律,并基于试验结果所得动粘聚力Cd及动内摩擦角φd,采用ABAQUS软件对路基沉降进行数值模拟,试验及模拟结果可为相关工程提供重要数据。

聚丙烯纤维加固软土的试验研究

为了研究聚丙烯纤维加固软土的效果和机制,改善石灰土和水泥土的脆性破坏形式。在试验中将纤维按质量百分比为0.05%,0.15%和0.25%的掺量分别掺入到素土、石灰土和水泥土中,按不同的配比配制了20组试样,进行了无侧限抗压强度试验。试验结果显示:纤维的加入能在小范围内提高素土的无侧限抗压强度,并且强度值随纤维掺量的增加而增加;而在石灰土和水泥土中只要掺入少量的纤维就能使无侧限抗压强度值得到极大的提高,增加了石灰土和水泥土的抗拉强度,改善了它们的脆性破坏形式,并使其水稳性得到改善。

冻融作用下水泥及石灰改良土静力特性研究

为扩大季节冻土区高速铁路路基填料的使用范围,对不同冻融次数、冷却温度和围压下水泥及石灰改良土的应力-应变关系、静强度参数和破坏图像进行了研究。试验结果表明,水泥土的应力-应变关系为加工软化型,冻融作用下石灰土的应力-应变关系为加工硬化型;水泥土以脆性破坏为主,而石灰土的破坏形式为塑性破坏;围压对改良土应力-应变关系曲线形式影响不明显,随着围压的增加,改良土的峰值强度增大;改良土的黏聚力随冻融次数的增加而逐渐减小,而内摩擦角与冻融次数的关系无规律可循;冷却温度对改良土黏聚力的影响不明显;反复冻融作用下水泥土的改良效果要优于石灰土。

水泥及石灰改良土冻融循环后的动力特性研究

为扩大季节冻土区高速铁路路基填料的使用范围,对冻融作用下不同掺和率的水泥及石灰改良土进行了动三轴试验,研究了改良土的临界动应力的变化规律及影响因素。试验结果表明:反复冻融作用下水泥土的改良效果要优于石灰土,相对于素土的力学性能均有明显的改善;两种改良方法的抗冻融性存在一个最优掺和率。同时,引入冻融循环临界动应力衰减系数ηf,应用于改良土掺和率设计中,以选取合理的改良方法和掺和率。

硫酸盐环境下灰土压缩性指标变化的室内试验

通过一系列室内固结压缩试验,分析了养护龄期及含盐量对灰土压缩性的影响,并从微观结构性上给出了合理的解释。试验结果表明:2种灰土的工程性能均随着养护龄期的增加而改善,尤其在40d内改善较为明显;二八灰土的压缩系数随着硫酸盐含量的增加而不断增大,含盐量在2%内较为明显,水泥灰土的压缩系数随着含盐量的增加呈现先减小后增大的趋势,其含盐量界限在7%左右。所得结果对灰土在硫酸盐盐渍土地区工程施工检测及质量控制具有一定的实际意义,可为2种灰土处理硫酸盐盐渍土地基的工程实践提供借鉴和参考。

水泥-石灰土水稳性的实验研究

根据上海地区雨季时间长、降雨量大、地下水位高等特点 ,选用水泥 石灰综合稳定土处治路基 .采用不同含水量以及不同失水 吸水干湿循环次数模拟地下水变位和地表降水对路基性能的影响 ,并以此研究水泥 石灰土的水稳性 .结果表明 ,水泥 石灰土早期强度高 ,便于施工压实 ;饱和状态下的强度和模量可以充分满足路面设计的要求 ,水稳性良好 。

含盐量对水泥灰土强度特性的影响

通过对水泥灰土不同含盐量试样进行一系列三轴不固结不排水剪切试验,探讨了含盐量对水泥灰土剪切强度参数的影响,并从微观结构性上做出了合理的解释。试验结果表明:水泥灰土强度随含盐量的增加而增大,但当含盐量达到一定程度时,其强度又随含盐量的增大而降低,且含盐量存在一个分界值;此外,水泥灰土的脆断性受围压和含盐量等因素的影响,围压越小,含盐量越高,脆性就表现得越明显。

石灰-水泥复合土增强机制研究

利用比强度方法分析水泥土及石灰水泥土无侧限抗压强度,对石灰水泥土的增强机制进行了研究。采用内蒙古河套粉质黏土拌制水泥土及石灰水泥土试件,水泥土和石灰水泥土掺入不同量的氢氧化钙、碳酸钙和水泥,并按标准养护28 d,进行单轴抗压试验,测得水泥土及石灰水泥土的无侧限抗压强度值。研究结果表明:石灰水泥土和水泥土中存在化学胶凝和物理填充两大类作用。其中石灰水泥土中存在水化作用、硬凝作用、离子交换及团粒化作用和复合作用等4类化学增强作用;水化作用是水泥土和石灰水泥土强度增长的最主要来源;熟石灰能够抑制水化作用。

不同增强体粉土复合土动力特性试验研究

通过水泥土增强体粉土复合试样、灰土增强体粉土复合试样的动三轴试验,研究了粉土复合土的动力特性,分析了增强体刚度、置换率、围压、干密度、含水量的影响.试验结果表明水泥土增强体的设置对粉土动弹性模量Ed及最大动弹性模量Edmax的提高程度比灰土增强体大;两种复合试样的Ed及Edmax均随增强体置换率的增加而增大,随围压的增加而增大,随干密度的增加而增大,随含水量的增加而减小;增强体粉土复合试样在各种情况下的动弹模量归一化曲线依增强体置换率有序排列,试验点依次分布在各自对应的狡窄带宽内.文中同时给出两种增强体复合粉土在不同置换率下动弹模量归一化曲线的回归公式.

石灰土和水泥土的减水剂改性效果

测试了萘系高效减水剂对软土无侧限抗压强度、抗剪强度、压缩性和水稳定性的改性效果,研究了减水剂作为添加剂对石灰改良软土(石灰土)和水泥改良软土(水泥土)无侧限抗压强度的影响,并采用扫描电镜观测了软土改性前后的微观结构.结果表明:萘系高效减水剂能改善软土的力学性能和水稳定性,进一步提高石灰土的无侧限抗压强度;减水剂掺入顺序对水泥土无侧限抗压强度影响很大,先在软土中掺入水泥,闷料6h后再掺入减水剂的顺序能提高水泥土的无侧限抗压强度,特别是其早期强度提高显著;经萘系高效减水剂改性后,软土呈相互交错的不规则结构,石灰土和水泥土中水化产物变得更丰富且分布更均匀.

水泥和石灰改良路基填料对比试验研究

路基工程中经常采用向路基填料中掺入水泥、石灰(包括生石灰、熟石灰)等改良剂的方法来改良填料的性质以满足工程要求.由于水泥和石灰的物理化学性质不同,其作用效果也会有所差异.在分析水泥和石灰掺入路基填料后的作用机理的基础上,通过室内物理力学常规试验及室内重型击实试验,对比分析了这两种改良剂对路基填料的改良效果,并提出了合理的工程建议.

基于SEM图像的灰土力学模型研究

灰土是古建筑常用的材料,因文物保护的要求,灰土取样受一定的限制,因此建立合适的力学分析方法对研究灰土及古建筑本体的力学性能具有重要意义。依据土的三相介质组成和微观尺度构成,将灰土分为颗粒、胶结物和孔隙三部分;基于300倍SEM微观结构和图像处理技术构建了灰土力学模型,根据粒径组成和试验测试数据分析了胶结物的受力特性,得到了胶结物的塑性损伤模型,并进行了灰土模型的单轴力学性能仿真;基于室内胶结试验结果建立了胶结物与含水率的应力-应变关系式。研究结果表明:灰土土样单轴压缩试验结果与基于微观尺度灰土分析模型的模拟结果相对吻合,验证了基于SEM分析模型进行灰土力学分析的可行性;在一定含水率范围内,0.075 mm和0.1 mm粒径胶结物应力-应变变化规律基本保持一致;在单轴压缩荷载作用下,试件颗粒与胶结物界面处及孔隙周围首先出现损伤破坏并产生裂缝,其主要原因是该区域存在应力集中现象,随着荷载继续增大,损伤区域向外扩展延伸,形成斜向连贯的断裂带,最终导致试件破坏。

水泥灰土特性的试验研究

目的为提高灰土的早期强度、增强其水稳定性,扩大工程应用范围.方法将水泥作为一种活性外加剂以不同比例掺入到灰土中对其进行改性.对相同养护条件下的纯二八灰土试样及掺入不同体积分数的水泥灰土试样进行了无侧限抗压强度试验和三轴不固结不排水强度试验研究,并将试验结果进行了整理与比较.结果得到了水泥灰土的强度与龄期、水泥掺入量、含水量、围压、养护条件等因素的关系,浸水后的强度和稳定性与龄期的关系以及相对于同等条件下的纯二八灰土试样的强度增长率等.结论从试验结果分析可知,利用水泥改性后,灰土的早期强度增长能力和水稳定性获得了明显提高.因此,可认为水泥是一种良好的灰土改性外加剂,值得在工程应用中加以推广.