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。     

掺粉煤灰和二灰上海软土的力学特性∗

粉煤灰和二灰(粉煤灰与石灰的混合料)均为改良软土地基的添加材料。以掺粉煤灰和二灰的上海软土为研究对象，进行次固结试验和直剪试验，研究了掺入率和养护龄期对掺粉煤灰和二灰上海软土的次固结特性和强度特性的影响。次固结试验结果表明，掺粉煤灰和二灰上海软土的次固结系数随着粉煤灰和二灰掺入量的增加而大幅减小，且在相同掺入率条件下，二灰的掺入对其次固结系数影响较大。直剪试验结果表明，粉煤灰和二灰的掺入均能提高上海软土的抗剪强度，与纯上海软土相比，其抗剪强度随着养护龄期的增长而显著增大，最后均会在某一养护龄期趋于稳定。掺粉煤灰的上海软土抗剪强度随粉煤灰掺入率基本成线性增长，最佳养护龄期建议为56 d，二灰的掺入率在10%即可有效提高上海软土的抗剪强度，其最佳养护龄期建议为28 d。上述试验结论可为科学和经济的处理软土地基提供参考。     

城市河道淤泥固化土干湿耐久性试验研究北大核心CSCD

淤泥固化土的干湿耐久性是其资源化利用中长期服役性能的重要指标。本文选取有机质含量分别为7.7%(S淤泥)和11.7%(Z淤泥)的两种典型城市河道淤泥,掺入水泥及新型固化剂进行固化处理,通过干湿循环试验及无侧限抗压强度试验研究了不同种类的固化剂及其掺量对淤泥固化土干湿耐久性的影响。试验结果表明:在水泥掺量较低条件下(S淤泥对应5%、Z淤泥对应5%和10%),淤泥固化土的抗压强度随干湿循环次数增加逐渐下降,且第1次循环的下降幅度最大,随后下降幅度明显减小;在水泥掺量较高条件下(S淤泥对应10%以上、Z淤泥对应15%以上),淤泥固化土的抗压强度随干湿循环次数增加先增大后下降,且峰值强度对应的循环次数具有随水泥掺量的增加和有机质含量的减少而增加的趋势,淤泥固化土抗压强度随干湿循环作用的变化规律是劣化效应和养生修复效应协同作用的结果。总体来说,淤泥固化土随着水泥掺量的增加,其干湿耐久性显著提高。新型固化剂达到掺量10%时淤泥固化土的干湿耐久性介于水泥掺量15%~20%淤泥固化土之间,显然新型固化剂处理城市河道淤泥优于水泥固化的效果。这一研究为城市河道淤泥固化处理提供了一种新的处理技术。     

山西西部地区黄土地质灾害与降雨的关联性分析

通过实地调研,收集了大量发生于山西西部地区的黄土地质灾害案例及其相应的降雨资料,统计分析了黄土地质灾害与降雨类型、降雨强度、降雨持续时间、降雨累积量等的关系,并通过室内直接剪切试验分析了该地区黄土抗剪强度随含水量增加的劣化规律。统计分析结果表明:宏观上由降雨诱发的黄土地质灾害占灾害总数的75%以上,且主要发生在6-9月,降雨诱发的地质灾害以滑坡、崩塌为主;10 d内连续降雨诱发的黄土地质灾害占降雨型灾害统计总数的76.9%;前期累计降雨量越大,黄土地质灾害发生频次越高;黄土滑坡、崩塌地质灾害的发生与前36 h的降雨量、降雨特征有关。试验结果表明:黄土地区大量雨水渗入土体会降低其抗剪强度,主要表现为随着含水量的增加土体的黏聚力急剧下降,从而导致滑坡、崩塌等地质灾害的发生。     

高含水率疏浚淤泥混合固化轻质土试验研究

疏浚淤泥EPS颗粒混合轻质土是一种新型的轻质土工材料,具有密度小、强度高等特点,在工程中具有广泛的应用前景。本文对高含水率的白马湖疏浚淤泥进行了室内轻质土配比试验,系统分析了水泥掺量、EPS颗粒掺量以及养护龄期等因素对轻质土的密度及无侧限抗压强度这两个重要参数的影响规律。研究结果表明,轻质土的密度主要由EPS颗粒掺量控制,而水泥掺量和养护龄期对轻质土的密度影响较小;轻质土的强度受水泥掺量、EPS颗粒掺量和养护龄期的影响,其强度随龄期与水泥掺量的变化规律与一般水泥土一致,而强度与EPS颗粒掺量之间存在一个阈值。     

钢渣型复合基材在浅层软土固化中的应用∗

浅层就地固化是软土地基处理的一项重要方向,近年来在工程建设中得到较为广泛的应用。传统就地固化主要以水泥为主,为了验证基于工业废料钢渣的复合系基材对不同软土地区浅层固化的效果,通过改变钢渣、偏高岭土、生石灰等成分的配比,在室内以无侧限抗压强度为指标,探讨不同成分配比的基材对不同地区软土固化强度随含水率、复合基材掺量和龄期变化的影响;此外,将室内试验最优配比应用于现场试验,在现场通过取芯测强度以及轻便动探评价承载力来验证复合基材对于浅层软土就地固化的效果,并对室内和现场所造成的强度差异进行了对比分析。研究结果表明:①基于钢渣的复合系基材能有效提高软土强度:②固化后强度与基材掺量、龄期成正相关关系,与含水率成负相关;③在浙江湖州现场就地固化中,复合基材掺量大于 3%,改性水泥与钢渣掺量比为 1.2∶1.8 时,可满足固化土强度和地基浅层承载力的要求;④现场搅拌均匀性是影响室内与现场强度差异的主要原因。     

基于滑移线网络法的黄土隧道坍塌拱分析及其承载评价∗

针对隧道稳定分析计算方法复杂、计算量大等问题,基于滑移线场提出一种简洁方便的图解法具有重要的理论意义和工程意义。首先发展完善了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法,然后,通过MATLAB实现了滑移线网络法的可视化分析程序,结合试验性黄土隧道塌落监测成果验证了无支护黄土隧道全断面围岩滑移线网络图分析方法的分析程序,最后,评价分析了黄土抗剪强度内摩擦角和黏聚力对黄土隧洞围岩坍塌范围及土拱极限承载力的影响。结果表明:黄土土拱极限承载力随黏聚力的增大而增大且敏感程度升高,黄土土拱极限承载力随摩擦角的增大而减小且敏感程度降低,坍塌范围随摩擦角的增大而减小。     

二灰碎石基层集料配合比设计及改性研究

本文通过室内试验,首先分析了不同配比、龄期对二灰碎石无侧限抗压强度及水稳性的影响,确定二灰碎石中石灰、粉煤灰与碎石的质量比为6:12:82是最佳配比方案;其次,在确定最佳配比方案的基础上,采用新型固化剂对二灰碎石进行改性试验,结果表明新型固化剂可以大大提高二灰碎石的强度和水稳性;最后,研究改性后二灰碎石养护90天、180天的强度和水稳性,确定试样固化养护期限为90天,为固化剂的推广应用提供了参考依据。     

石灰石煅烧煤矸石水泥处理镍污染土的固化特性北大核心CSCD

随着碳排放量的增加,使用可持续且有效的低碳低成本胶结材料在污染土壤的稳定/固化方面受到了广泛关注。本研究通过无侧限抗压强度、毒性浸出、X射线衍射、扫描电镜等试验来确定新型低碳低成本石灰石煅烧煤矸石水泥对重金属镍污染土的固化特性。结果表明:强度随着养护龄期的增长而增加,随着镍离子浓度的增加而降低;镍离子浸出浓度随着养护龄期的增长而降低,随着镍离子浓度的增加而增大;pH较大(碱性环境),有利于促进水泥对重金属污染土壤的固化效率;X射线衍射和扫描电镜试验表明,生成水化硅酸盐、钙矾石等水化产物及不溶性金属氢氧化物是稳定镍的主要方式。石灰石煅烧煤矸石水泥可以为重金属镍污染土提供环保且可持续的固化修复,处理后的固化土可作为建筑材料循环使用。     

基于细观结构的压实黄土抗剪特性试验研究∗

压实度是填方工程质量验收的主要控制项目之一,较高压实度对改善黄土力学性能效果显著。为全面系统分析压实对黄土抗剪特性的影响规律,更好地揭示较高压实度提高黄土抗剪能力的内在原因,利用室内三轴剪切试验和电镜扫描试验,基于 4 种不同压实度,对甘肃省临夏市北塬地区压实黄土的抗剪特性和细观结构进行了研究。研究表明：压实黄土应力—应变满足双曲线形式,较高压实度对提高黄土体抗剪强度和剪切模量作用显著;较高压实度通过改变土体颗粒之间的接触形式以改善黄土体抗剪特性,主要表现为压实黄土颗粒之间的接触形式随着压实度的增加由棱边接触、支架镶嵌向面接触逐渐过渡;较高压实度通过改变土体孔隙尺度特征和形态分布以改善土体抗剪特性,主要表现为随着压实度的增加孔隙分布范围内微、小孔隙的含量增加,中、大、特大孔隙含量减小,孔隙形状也相对变得圆滑。     

压实黄土抗剪强度参数影响因素研究

为了进一步研究河南三门峡地区黄土抗剪强度的影响因素,采用应变控制式三轴仪对不同含水量、不同压实度下的重塑黄土进行不固结不排水三轴试验。试验结果表明:相同压实度下,随着含水量的增加,应力应变关系曲线由弱应变硬化向强应变硬化转变;粘聚力与内摩擦角均随含水量的增加而减小,粘聚力与含水量的变化呈明显负线性相关,内摩擦角与含水量无明显的相关性。相同含水量下,粘聚力与内摩擦角随压实度的增加而逐渐增大,且呈现出明显的指数相关。含水量对抗剪强度参数的影响比压实度大。对以上强度参数采用最小二乘法进行拟合,得出考虑含水率和压实度的抗剪强度相关关系式,能够较为准确的反映在某种试验条件下强度参数的变化规律,为实际工程应用和数值模拟提供依据。     

藏东南冰碛体剪切特性受冻融循环的影响及改良∗

藏东南地区广泛分布着冰碛体堆积体,此土体严重影响工程安全。为了研究冰碛体的剪切性能并对其进行改良,运用相似原理配制出级配良好的冰碛体相似材料,分别在不同冻融循环次数和不同含水率的条件下,对冰碛体相似材料开展了直剪试验,同时掺入机油和粉煤灰外加剂进行三轴试验,研究其对冰碛体相似材料抗剪强度参数的影响。结果表明：（1）直剪试验过程中,随着垂直压力的增大,冰碛体的位移?剪应力曲线由弱应变软化型转变为弱应变硬化型。（2）含水率变化对冰碛体抗剪强度的升降受到冻融循环次数的影响。（3）冻融循环为5 次是冰碛体材料抗剪强度的分界线。（4）机油和粉煤灰对冰碛体抗剪强度指标（咬合力和内摩擦角）的影响相反。     

基于一种重塑性制样方法的节理黄土力学特性试验研究∗

黄土节理是控制黄土地基、边坡和地下工程破坏与稳定性的重要因素,探讨节理性黄土的破坏特性对于了解边坡后缘拉裂演化过程、滑动面的生成具有重要意义。针对原状节理性黄土室内试验试样制备困难的问题,考虑节理面低强度、弱胶结的特点,以一种接触面模拟材料为载体,结合重塑制样的方法,提出一种节理性黄土室内三轴试样的制样方法,通过重塑试样与原状试样的节理面抗拉强度对比分析,验证该方法的合理性和有效性。在此基础上,开展节理性黄土的无侧限抗压强度试验和三轴压缩试验,讨论节理性黄土试样的强度与破坏规律。研究结果表明:节理的存在对试样强度和破坏的影响与节理倾角和围压大小有关,表现为低围压和45°倾角时的低强度效应;"沿节理面滑动破坏"与"破裂面与节理面呈X型共轭剪切破坏"是无侧限和三轴条件下的含单条贯通型节理性试样的两种典型破坏模式;非贯通型节理性试样的抗压破坏主要为"破裂面与节理面贯通型破坏"与"破裂面与节理面非贯通型破坏"两种类型。     

非饱和黄土静、动强度及其相关性研究

通过静三轴试验和动扭剪试验研究了非饱和黄土的静、动强度特性,对非饱和土的有效应力计算公式以及动扭剪试验Mohr-Coulomb强度指标的整理进行了讨论,提出了非饱和黄土和饱和黄土的有效应力计算的简化公式。分析了原状黄土和重塑黄土静强度指标随含水量、密度变化的规律,以及动强度指标随含水量、破坏振次变化的规律。研究了黄土静、动强度指标之间的相关性,黄土的静力强度指标与破坏振次为20次时的动力有效强度指标很接近。静、动强度指标之间有很强的相关性,提出了用黄土的静力强度指标推求相应的动力强度指标的经验公式。     

温度变化对水泥土强度特性和破坏性状的影响

为研究温度对水泥土强度和破坏性状的影响,选用粘土和粉土这两种素土制成水泥土试样,分别在25°C±2°C、10°C±2°C和0°C±2°C的温度下进行养护,随后测试各龄期试样的单轴抗压强度,并观测各试样的破坏特征。研究表明:随着龄期的增长,温度变化对峰值应变的影响在减小;龄期较短(1~5天)时,水泥土单轴抗压强度对温度变化不敏感,在龄期7~40天,提高养护温度,水泥土单轴抗压强度显著增大;随着温度的升高,水泥土强度显著提高,但增长的趋势越来越缓慢;低温情况下水泥粘土的强度都比水泥粉土低,而一旦提高温度,水泥粘土的强度便超过水泥粉土;较低温度下养护的水泥土表现出比较明显的脆性破坏,迅速产生裂缝。     

Properties of Cement Mortar Produced from Mixed Waste Materials with Pozzolanic Characteristics

Waste materials with pozzolanic characteristics, such as sewage sludge ash (SSA), coal combustion fly ash (FA), and granulated blast furnace slag (GBS), were reused as partial cement replacements for making cement mortar in this study. Experimental results revealed that with dual replacement of cement by SSA and GBS and triple replacement by SSA, FA, and GBS at 50% of total cement replacement, the compressive strength (Sc) of the blended cement mortars at 56 days was 93.7% and 92.9% of the control cement mortar, respectively. GBS had the highest strength activity index value and could produce large amounts of CaO to enhance the pozzolanic activity of SSA/FA and form calcium silicate hydrate gels to fill the capillary pores of the cement mortar. Consequently, the Sc development of cement mortar with GBS replacement was better than that without GBS, and the total pore volume of blended cement mortars with GBS/SSA replacement was less than that with FA/SSA replacement. In the cement mortar with modified SSA and GBS at 70% of total cement replacement, the Sc at 56 days was 92.4% of the control mortar. Modifying the content of calcium in SSA also increased its pozzolanic reaction. CaCl(2) accelerated the pozzolanic activity of SSA better than lime did. Moreover, blending cement mortars with GBS/SSA replacement could generate more monosulfoaluminate to fill capillary pores.     

非饱和黄土土水特征及其强度指标

以多种理论模型对非饱和土三轴仪实测数据进行了拟合评价;并在此基础上,引入非饱和土最新理论,反演和解析了土体脱湿与吸湿条件下的边界土-水特征曲线、渗透系数函数以及吸应力特征曲线;进一步从强度本构入手,结合不同基质吸力的三轴剪切试验结果,探究了基于吸应力的强度特性。研究结果表明:非饱和土三轴仪所测数据点及其三种模型拟合曲线均落在水力边界曲线(SWCC、HCF、SSCC)范围之内,表明了试验结果的正确性和合理性,以及非饱和土中水分的能量和数量的关系因路径差异而具可变性,即基质吸力不再是含水率的单值函数,而是一个范围体系;同时采用吸应力特征曲线的统一有效应力原理来描述土体在非饱和条件下的抗剪强度性质是合理的、普遍有效的,并且验证了土体处于饱和或者无基质吸力时,吸应力不为零,此时的吸应力对应的是土体在剪切破坏时的表观粘聚力这一结论。     

不同含水率状态下黏性土-混凝土界面剪切特性室内试验研究

利用青岛理工大学自行研制的恒刚度直剪仪,完成了18%、20%、25%、28%共4组不同含水率黏性土与混凝土大型直剪试验,重点对不同含水率和法向应力下剪应力—剪切位移关系曲线进行分析,探讨了含水率的变化对黏性土与混凝土界面力学特性的影响规律。试验结果表明:黏性土与混凝土界面的剪应力—剪切位移关系曲线受到含水率变化的影响。当含水率较高时,界面剪应力达到峰值后剪切变形表现为典型的弹塑性变形;当含水率较低时,界面剪应力—剪切位移关系曲线呈现出折线型关系。界面抗剪强度随含水率的增大而减小,但抗剪强度与法向应力始终保持线性关系,黏聚力受临界含水率25%左右的影响,小于临界含水率时,黏聚力随含水率的增大而增大,大于临界含水率后,黏聚力随含水率的增大而减小;摩擦系数受含水率的影响较小,变化幅度仅为5.5%。