砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)临界循环应力比的试验研究

循环荷载下,砂土与EPS颗粒混合的轻质土(LSES)存在临界循环应力比Sth,将割线弹性模量衰减系数δ与循环次数的关系曲线能保持平缓的最大循环应力比定义为Sth,它是结构稳定与破坏两种状态的界限指标,根据动三轴试验结果,认为影响Sth的主要因素有围压、水泥掺量和EPS颗粒含量。一般来说,水泥掺量的增加、围压和EPS颗粒含量的减小均会提高Sth,但由于高围压下的结构重塑,水泥掺量低且EPS颗粒含量高的试样的Sth表现出一些不同的性状。     

活性MgO-粉煤灰固化黄土剪切特性试验研究

黄土固化处理是解决黄土地区建筑地基变形与沉降问题的有效途径。选取活性MgO、粉煤灰和水泥3种不同类型固化剂,通过开展不固结不排水直接剪切试验,研究固化剂掺量、类型和养护龄期等因素对黄土剪切性能的影响。结果表明:活性MgO可显著提高黄土抗剪强度;随着活性MgO掺量和养护龄期增加,固化黄土黏聚力和内摩擦角先增加后减小,在6%掺量和14 d养护龄期附近达到峰值;粉煤灰掺入可有效改善活性MgO固化黄土抗剪性能,尤其对黏聚力提高效果明显,随着养护龄期和固化剂掺量增加,固化土抗剪强度不断增大;水泥固化黄土抗剪强度随水泥掺量和养护龄期呈现类似增长规律。活性MgO-粉煤灰等3种材料可提高固化黄土抗剪强度,MgO-粉煤灰效果最优,单掺活性MgO次之,二者均优于水泥。     

复杂应力条件下EPS颗粒轻质混合土的动模量和阻尼比特性

目前EPS颗粒轻质混合土的动变形特性研究主要借助于常规的动三轴剪切试验,受仪器条件限制往往不能考虑EPS颗粒轻质混合土的复杂初始应力状态,也不能考虑复杂的应力路径,比如地震、波浪以及交通荷载等。针对这一问题,利用GDS空心圆柱扭剪仪,考虑复杂初始应力状态,研究交通荷载作用下EPS颗粒轻质混合土的动变形特性,分析EPS颗粒体积比Ve/Vs、初始平均有效固结压力p0、初始固结应力比R0、初始中主应力系数b0和初始大主应力方向角α05个因素对EPS颗粒轻质混合土的动模量和阻尼比特性的影响。试验结果表明:Ve/Vs对试样动力变形特性的影响与p0有关;在相同应变水平下,随着R0增大,试样的动模量增大,而阻尼比变化不大;p0对试样动力变形特性有显著影响,相比之下α0和b0的影响较小。     

降低气泡混合轻质土吸水性的试验研究北大核心CSCD

气泡混合轻质土的孔隙率高,处于地下水位以下时,随着时间的推移其部分孔隙会被水填充,使其丧失轻质特性,进而威胁到工程安全,所以研究如何降低气泡混合轻质土的吸水性很有必要。分别制备了掺入憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰(内掺和外掺)的气泡混合轻质土试样,通过吸水性试验和相容性试验研究了掺入不同外加剂对于降低气泡混合轻质土吸水性的效果,并分析了外加剂与气泡混合轻质土之间的相容性问题。试验结果表明,掺入适量的憎水剂、减水剂、早强剂和粉煤灰都能降低气泡混合轻质土的吸水性,但降低效果各不相同。内掺10%的粉煤灰时降低气泡混合轻质土的吸水性效果最佳,可将气泡混合轻质土的吸水率降低4.8%,且内掺粉煤灰不仅可以降低气泡混合轻质土的吸水率,还可以在一定程度上替代水泥的作用,节省造价,在工程中具有更好的实用性。掺入减水剂后消泡现象明显,导致制备的气泡混合轻质土密度明显增大,所以掺入减水剂对于降低气泡混合轻质土的吸水性效果最差。虽然掺入适量的憎水剂和早强剂也可以降低气泡混合轻质土的吸水率,但效果有限,且也会因为相容性问题引起消泡进而造成土体密度的明显增大。     

硫酸钠环境下气泡混合轻质土的抗干湿性能研究∗

制备了不同密度的气泡混合轻质土试样，研究了硫酸钠环境下气泡混合轻质土的抗干湿循环性能，重点分析了气泡混合轻质土的体积、密度和强度随浸泡时间和干湿循环次数的变化规律。试验结果表明，气泡混合轻质土在硫酸钠溶液和干湿循环共同作用下，硫酸钠晶体的析出和溶解以及钙矾石等物质所致的试样膨胀与表层剥落，均会对试样的体积产生显著的影响，较高的初始强度和孔隙率对于试样体积稳定性是有利的；试样在膨胀、剥落前的密度随干湿循环次数变化曲线相互平行乃至重合，试样在膨胀、剥落后的密度变化曲线相互交错；硫酸钠侵蚀试样生成钙矾石等物质，致使试样在干湿循环作用下更易产生裂缝，选用较高初始强度和较低水泥用量的试样可有效控制这一影响。     

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。     

河道疏浚废弃淤泥改良土的强度变化规律探讨

通过系列室内试验,研究了添加生石灰改良高含水量疏浚淤泥的处理土的无侧限抗压强度的主要影响因素;探讨了高含水量疏浚淤泥生石灰处理土的无侧限抗压强度与原泥初始含水量、生石灰掺入比、处理土含水量的关系,得出了生石灰处理土的无侧限抗压强度随着含水量降低率的增加而线性增加的变化规律;建立了生石灰处理土无侧限抗压强度与原泥初始含水量及处理土含水量的定量表达式,给出了生石灰改良高含水量疏浚淤泥的处理土不排水强度的预测方法,可为高含水量疏浚淤泥的有效利用和相关工程设计、施工提供理论基础和指导。     

废弃口罩加筋固化土的强度特性与破坏模式北大核心CSCD

新冠疫情防控消耗大量一次性口罩,口罩废弃物处置量大、环境环保要求高;高含水率淤泥水泥固化土并作路基填料是解决路基优质填料来源难、价格高等问题的重要途径之一。提出利用废弃口罩加筋高含水率淤泥固化土并作路基填料的解决思路,以水泥为固化剂、以废弃口罩为加筋材料,实测不同废弃口罩掺量、尺寸及龄期条件下废弃口罩加筋水泥固化土的无侧限抗压强度值,探讨废弃口罩掺量、尺寸及龄期等因素对水泥固化土的加筋效果,以及废弃口罩加筋对水泥固化土破坏模式的影响规律。研究结果表明,废弃口罩适用于加筋高含水率淤泥水泥固化土,本文试验条件下废弃口罩的最佳掺量约为0.5%,无侧限抗压强度值提高约87.5%。废弃口罩加筋水泥固化土的无侧限抗压强度应力-应变曲线呈软化型,且废弃口罩的加筋作用提高了试样的抗变形能力;废弃口罩加筋水泥固化土呈现一定的塑性破坏特征。     

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。     

STW型生态土壤稳定剂改性土强度试验研究

对STW型生态土壤稳定剂改性重塑土在不同掺量、不同制备方法及不同养护条件下的强度变化进行了试验研究。试验结果表明:STW型生态土壤稳定剂对重塑土无侧限抗压强度具有明显的增强效果,并与试样的制备方法、稳定剂掺量及养护条件有关;5%的掺入量改性效果最佳;在室温下养护72小时其强度提高幅度最大。同时,还对STW型生态土壤稳定剂土质改性机理进行了分析。     

基于细观模拟的轻骨料混凝土破坏行为及尺寸效应研究∗

轻骨料混凝土由于其轻质高强及保温隔热性能好等优点,越来越多被应用于实际工程结构。从细观角度出发,将混凝土材料看作由骨料颗粒、砂浆基质及界面过渡区组成的三相复合材料,建立了考虑混凝土材料非均质性影响的二维细观数值分析模型,模拟研究了轻骨料混凝土与普通混凝土压缩和劈拉破坏行为及尺寸效应的异同,并揭示两者破坏机理。结果表明:轻骨料混凝土压缩及劈拉破坏均造成骨料颗粒的断裂,而普通混凝土破坏时骨料很少破坏;轻骨料混凝土由于脆性较强,与普通混凝土相比有更加明显的压缩强度尺寸效应现象;轻骨料混凝土与普通混凝土存在相似的劈拉强度尺寸效应现象。     

砂-聚苯乙烯颗粒轻质混合填料的剪切强度特性

砂-聚苯乙烯颗粒填料是一种以砂土和聚苯乙烯颗粒组成的轻质混合填料。通过轻质填料的直剪试验,研究其剪切强度的特性、强度影响因素及其机制。研究发现,轻质填料的剪切强度具有最优含水率(本文为10%),若大于或者小于最优含水率,剪切强度都将减小;轻质填料的剪切强度主要由4个分量构成:颗粒滑动、剪胀、挤碎和重新排列,以及因聚苯乙烯收缩而引起的颗粒移动和重排分量;轻质填料的剪切强度还受聚苯乙烯含量及法向应力(或围压)的影响,其剪切强度随聚苯乙烯含量的增加而减小,随法向应力的增加而增加;轻质填料的内摩擦角随着配比的增加而减小,凝聚力随配比的增加而增大。     

地铁荷载下宁波软黏土冻融水泥土动力学特性研究∗

在复杂软弱地层条件下,为有效抑制人工冻结冻胀融沉,可采用水泥土改良后人工冻结二次加固,水泥土冻融后的动力学特性,对地铁隧道长期运营至关重要。运用 GDS 动三轴仪研究水泥掺入比、振动频率及振次对冻融水泥土动应变、动弹性模量及动阻尼的影响。结果表明:冻融水泥土水泥掺入比越大,滞回圈面积越小,呈现先快后慢发展的趋势,其累积塑性应变最大减小 50%;在其它条件相同情况下,动弹模随振动次数的增加而非线性减小,随振动频率升高、水泥掺入比的增大而线性增大;动阻尼比随振动次数的增加而非线性增加,随振动频率升高、水泥掺入比的增大而线性减小,并存在变化临界值;软土水泥土冻融前后的动力学特性有一定差异,一次冻融后的强度较冻融前减小 6%;工程中联络通道周围产生非均质冻融水泥土水泥掺量应大于 5%;地铁长期循环荷载的后期作用对软土水泥土加固冻融后的动力学特性影响很小,工程中可以不予考虑。     

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.     

某湖滨路拓宽改造工程的稳定性分析及处理方案研究

针对某湖滨路的拓宽改造工程,选取地基土层最不利的断面进行数值模拟,并采用强度折减法研究其整体稳定性。数值分析结果表明,加宽后的新路基稳定性较差,安全储备不能满足要求,需要采取加固措施。对初步设计提出的仅采用土工格栅和采用土工格栅+水泥搅拌桩这两种不同加固处理方案进行了数值分析。计算结果表明,相比仅采用土工格栅,采用土工格栅+水泥搅拌桩进行软基处理可以有效地减小不均匀沉降、提高路堤的整体稳定性。本文的实例研究可供类似工程参考和借鉴。     

堤防水泥土搅拌桩复合地基稳定分析及应用研究

提出将水泥搅拌桩运用于堤防工程的地基加固,以提高堤防工程的稳定性。分析了水泥搅拌桩的作用机理和水泥土搅拌桩复合地基承载特点,采用面积加权法计算复合土层的抗剪强度,在此基础上进行了复合地基堤防整体稳定计算。结合某河道整治工程实例,探讨了堤防地基水泥搅拌桩的加固效果,评价了不同工况下堤防的稳定性。研究表明,采用水泥搅拌桩加固堤防地基,可以有效提高地基的承载力和堤防的稳定性,且施工快捷,运用效果较好,可为类似工程提供参考。     

地基土层与含水率变化对湿喷桩成桩质量的影响

利用自行研制的模型试验系统,开展了土层性质及含水率变化对湿喷桩强度影响的定量研究。通过对不同土层及含水率的湿喷桩无侧限抗压强度测试数据的对比分析,发现粘土层中湿喷桩强度高于粉土层中湿喷桩的强度。其主要原因是粘土层中水泥浆液与土体颗粒和水体发生了更强的离子交换和团粒化作用及硬凝反应;地基土层含水率对湿喷桩强度有着显著的影响,且存在一最优含水率,在该含水率下,湿喷桩强度显著提高。