生物质灰与石灰石粉改良黏土抗剪性能及边坡稳定性研究

作     者：尹博鑫 

作者单位：黑龙江大学 

学位级别：硕士

导师姓名：王正君

授予年度：2024年

学科分类：081401[工学-岩土工程] 08[工学] 0814[工学-土木工程] 

主      题：抗剪强度 稳定性分析 直接剪切试验 三轴试验 强度折减法 

摘      要：近年来,由于边坡失稳造成的安全问题屡见不鲜,边坡稳定性已经成为国内外迫在眉睫的研究内容之一。本文基于界限含水率、击实、直剪、三轴压缩等试验,开展了如下几方面的研究:确定试验用土种类及性质,采用正交试验方案探究复合材料掺量、复合材料掺比、含水率、压实度对非饱和及饱和土体抗剪强度的影响,最后利用ABAQUS软件对试验中最优方案进行边坡模拟,研究成果如下: (1)通过界限含水率、颗粒分析等试验确定本次试验用土为高液限黏土。 (2)生物质灰、石灰石粉分别加入至黏土中可以提高黏土抗剪强度,且二者对黏土的改良存在最佳掺量,生物质灰为6%,石灰石粉为9%。 (3)生物质灰、石灰石粉复合材料添加到非饱和黏土中,可以使非饱和黏土抗剪强度显著增加,其中压实度对黏聚力的影响程度最大,其次是两种材料的复合掺量、含水率,最后是两种材料各自占比。经多重分析得出,改良非饱和土的最优方案为生物质灰、石灰石粉复合掺量15%、生物质灰与石灰石粉之比2:3、含水率19.5%、压实度90%。 (4)使用生物质灰、石灰石粉复合材料改良饱和黏土,抗剪强度能得到显著提升。其中,压实度对黏聚力影响程度最大,其次是复合掺量,最后是两种材料各自占比。生物质灰、石灰石粉改良饱和黏土最优方案为:生物质灰、石灰石粉复合掺量20%、生物质灰与石灰石粉之比4:1、压实度90%。 (5)初步认为生物质灰、石灰石粉复合材料改良后的黏土在抗剪强度方面可用于边坡建设,非饱和黏土边坡安全系数达到6.75,饱和黏土边坡安全系数达到5.44,边坡处于稳定状态。