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石灰粉煤灰固化硫酸盐渍土的水稳定性与微观结构特征

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工程地质学报 2024年第2期32卷 430-439页

作者：柴寿喜田萌萌魏丽张琳天津城建大学地质与测绘学院天津300380

高含盐量硫酸盐渍土的抗压强度低、水稳定性非常差,不能直接用于道路工程建设,应采用石灰和粉煤灰对其固化。为解决超硫酸盐渍土的工程应用问题,选择石灰掺量6%、8%、10%、12%、14%与石灰︰粉煤灰1︰1、1︰1.5、1︰2、1︰2.5、1︰3的固... 详细信息

高含盐量硫酸盐渍土的抗压强度低、水稳定性非常差,不能直接用于道路工程建设,应采用石灰和粉煤灰对其固化。为解决超硫酸盐渍土的工程应用问题,选择石灰掺量6%、8%、10%、12%、14%与石灰︰粉煤灰1︰1、1︰1.5、1︰2、1︰2.5、1︰3的固化方案,开展未浸水与浸水固化土的抗压试验,评价石灰和粉煤灰掺量对固化土水稳定性的影响;通过扫描电镜观察与能谱测试,分析石灰和粉煤灰掺量对硫酸盐渍土微观形貌的影响;计算微观结构指标,辅助分析石灰和粉煤灰对硫酸盐渍土的固化机理。试验结果显示:(1)在硫酸盐渍土中掺入适量的石灰和粉煤灰,固化土的抗压强度与水稳定性明显提高。随石灰粉煤灰掺量的增加,固化土的强度呈先增长后降低趋势。(2)石灰和粉煤灰化学反应产生了凝胶物质与针棒状物质,填充土的孔隙,增强土颗粒间的胶结力,提高了硫酸盐渍土的抗压强度与水稳定性。(3)采用8%石灰+24%粉煤灰配合比,固化土的抗压强度最高且水稳定性最好。8%石灰+24%粉煤灰固化土的颗粒胶结更紧密,土团粒粒径较大,土团粒形状更趋向于扁圆状,土的结构更稳定。研究结果表明,8%石灰+24%粉煤灰配合比可为超硫酸盐渍土改性与固化的工程利用提供参考。

关键词：硫酸盐渍土无侧限抗压强度水稳定系数扫描电镜能谱分析

冻融作用下三类纤维加筋固化土的抗压抗拉性能

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岩土力学 2022年第12期43卷 3241-3248,3280页

作者：魏丽柴寿喜张琳李瑶天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

合成纤维、矿物纤维和植物纤维加筋土,增强了土的强度和抗变形性能。开展冻融作用下的无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究聚丙烯纤维、玄武岩纤维和棕榈纤维加筋石灰固化土的抗压和抗拉性能随冻融次数的变化规律。结果表明:未冻融和冻... 详细信息

合成纤维、矿物纤维和植物纤维加筋土,增强了土的强度和抗变形性能。开展冻融作用下的无侧限抗压试验和劈裂抗拉试验,研究聚丙烯纤维、玄武岩纤维和棕榈纤维加筋石灰固化土的抗压和抗拉性能随冻融次数的变化规律。结果表明:未冻融和冻融环境下,聚丙烯纤维加筋固化土、玄武岩纤维加筋固化土和棕榈纤维加筋固化土的最优质量加筋率分别为0.2%、0.2%和0.4%。随冻融次数增加,三类纤维加筋固化土的抗压强度和抗拉强度均呈阶段性下降,纤维加筋固化土的破坏应变均大于石灰固化土。冻融作用下,聚丙烯纤维加筋固化土的抗压强度、抗拉强度和抗变形性能均优于另两类加筋固化土。纤维与土颗粒间的界面作用力和纤维对土的空间约束作用,增强了土的冻融耐久性。对比三类纤维加筋固化土的试验结果,聚丙烯纤维加筋固化土的抗冻融性能最优。

关键词：纤维加筋固化土加筋率冻融循环抗压强度抗拉强度

以扫描电镜与核磁共振指标评价冻融纤维加筋土的抗压强度

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岩土力学 2022年第S2期43卷 163-170,182页

作者：魏丽柴寿喜刘王沛李芳天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 兰州大学西部灾害与环境力学教育部重点实验室甘肃兰州730000 立方通达实业(天津)有限公司天津301700

冻融循环破坏了土的结构,降低了土的力学性能。完成了石灰固化土与纤维加筋固化土的冻融试验、无侧限抗压试验、扫描电镜(scanning election microscopy,简称SEM)观察与核磁共振(nuclear magnetic resonance,简称NMR)测试,探讨冻融循环... 详细信息

冻融循环破坏了土的结构,降低了土的力学性能。完成了石灰固化土与纤维加筋固化土的冻融试验、无侧限抗压试验、扫描电镜(scanning election microscopy,简称SEM)观察与核磁共振(nuclear magnetic resonance,简称NMR)测试,探讨冻融循环对土的强度与微结构的破坏作用,以微结构指标评价土的抗压强度变化。结果表明:石灰固化土与纤维加筋固化土的抗压强度均随冻融次数的增加而降低,土的冻融破坏过程经历了降幅较大、降幅较小、降幅平缓与强度稳定4个阶段;含水率越大,冻融次数越多,纤维对土的增强效果越明显;掺加纤维延缓了微裂隙的形成与发展,降低了裂隙的贯通率;随着冻融次数的增加,孔隙率与孔径均增大,冻胀使得部分小孔隙联通为中孔隙和大孔隙。纤维对土的空间约束作用与筋土摩擦作用使得土的孔隙率与孔隙分布特征变化较小,纤维加筋固化土的强度与抗冻融性能优于固化土。

关键词：冻融循环纤维加筋土抗压强度孔隙率孔隙分布

石灰粉煤灰固化对盐渍土中石油污染物迁移的控制性研究

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岩土力学 2022年第S2期43卷 337-344页

作者：李敏于禾苗马国伟柴寿喜河北工业大学土木与交通学院天津300401 河北工业大学河北省土木工程技术研究中心天津300401 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

提高石油污染物被土吸附的稳定性是实现污染土工程再利用的前提和关键。依托滨海地区石油污染盐渍土的处置需求,优选兼具固化和吸附作用的石灰和粉煤灰为固化材料,以固化作用、污染强度、土体密度为变量参数,搭建加压淋滤平台模拟外界环... 详细信息

提高石油污染物被土吸附的稳定性是实现污染土工程再利用的前提和关键。依托滨海地区石油污染盐渍土的处置需求,优选兼具固化和吸附作用的石灰和粉煤灰为固化材料,以固化作用、污染强度、土体密度为变量参数,搭建加压淋滤平台模拟外界环境,借助滤后含油量和渗出石油量为指标评价固化作用对盐渍土中石油污染物迁移的控制性。研究结果表明:固化作用可提高石油污染物的吸附稳定性,有效控制土中石油污染物的迁出。加压淋滤作用下,固化污染土含油量变化率仅为1.52%~2.27%,渗出含油量为7.15~14.92 mg/L,满足《污水综合排放标准》(GB 8978-1996)三级标准。固化作用可解决未固化污染土中因土体密度、污染强度变化而引起的污染物大幅度迁移问题,滤后含油量均接近于初始含油量。石灰粉煤灰的固化作用对污染物迁移的控制效果稳定,在石油污染土处置方面具有普遍适用性。

关键词：石油污染土迁移控制性固化再利用石灰粉煤灰加压淋滤

以抗剪性能与结构损伤评价纤维加筋土的冻融耐久性

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岩石力学与工程学报 2022年第S2期41卷 3453-3463页

作者：魏丽柴寿喜薛美玲王沛李芳天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 立方通达实业(天津)有限公司天津301741

冻融破坏土的结构,增加土的孔隙率,改变土的孔隙分布特征,宏观上表现为土的抗剪性能退化。完成石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的冻融试验、三轴压缩试验与核磁共振试验,研究冻融作用下加筋固化土的抗剪性能与微结构变化。研究结果表... 详细信息

冻融破坏土的结构,增加土的孔隙率,改变土的孔隙分布特征,宏观上表现为土的抗剪性能退化。完成石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的冻融试验、三轴压缩试验与核磁共振试验,研究冻融作用下加筋固化土的抗剪性能与微结构变化。研究结果表明:石灰固化土、纤维与石灰加筋固化土的黏聚力与内摩擦角均随冻融次数增加呈阶段性减小,冻融劣化划分为强度下降较大阶段、强度下降较小阶段和强度稳定阶段;纤维加筋使石灰固化土的应力-应变特征由应变软化转变为应变硬化,固化土由脆性破坏逐渐转变为塑性破坏;随冻融次数增加,土的孔隙率与孔隙半径均增大,微孔隙体积减小,小孔隙体积、中孔隙体积和大孔隙体积增大;冻融10次后,大孔隙体积占比基本稳定。纤维对土的空间约束作用与筋土摩擦作用限制了孔径和孔隙率的增大,提高了固化土的抗剪性能与抗冻融性能。

关键词：土力学冻融纤维加筋土抗剪性能孔隙半径孔隙率孔隙分布特征

冻融作用下纤维加筋固化盐渍土的抗压性能与微观结构

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水文地质工程地质 2022年第5期49卷 96-105页

作者：柴寿喜张琳魏丽田萌萌天津城建大学地质与测绘学院天津300384

冬季冻结与春季融化引起北方滨海盐渍土的工程性质劣化。为研究纤维加筋对固化土的抗压性能、抗冻融性能与微观结构变化,开展了石灰固化盐渍土和纤维与石灰加筋固化盐渍土的冻融试验、无侧限抗压试验、扫描电镜试验、核磁共振试验和压... 详细信息

冬季冻结与春季融化引起北方滨海盐渍土的工程性质劣化。为研究纤维加筋对固化土的抗压性能、抗冻融性能与微观结构变化,开展了石灰固化盐渍土和纤维与石灰加筋固化盐渍土的冻融试验、无侧限抗压试验、扫描电镜试验、核磁共振试验和压汞试验,系统分析冻融后纤维加筋固化盐渍土的抗压强度与孔隙特征间的相关性、抗冻融性能及其变化规律。结果表明:随冻融次数增加,石灰固化土和纤维与石灰加筋固化土的抗压强度、孔隙体积、孔隙率均呈阶段性变化,即冻融1~3次、冻融4~7次、冻融8~10次、冻融11~15次共4个阶段。随冻融次数增加,破坏应变增大。相同冻融次数下,2种土的破坏应变均随压实度的增大而增大,且纤维与石灰加筋固化土的抗压强度、破坏应变均大于石灰固化土,孔隙率则反之。加筋土越密实,筋土摩擦作用越强,土的抗压性能越好;纤维在土中随机分布与交织分布,对土起到了空间约束作用,提高了加筋土的抗冻融性能。研究成果可为北方盐渍土的工程利用提供理论和技术指导。

关键词：冻融加筋盐渍土抗压强度微观结构核磁共振

冻融循环对二灰和改性聚乙烯醇固化盐渍土力学性能的影响

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岩土力学 2022年第2期43卷 489-498页

作者：李敏于禾苗杜红普曹保宇柴寿喜河北工业大学土木与交通学院天津300401 中国广电河南网络有限公司河南郑州450046 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

随季节性变化的冻融循环作用对土体结构有显著的影响。为降低盐渍土对环境温度的敏感性并将其应用于工程中,提出以石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇(MPA)为固化材料的联合固化方法。先通过无侧限抗压强度(UCS)和微观扫描试验评价固化效果,构... 详细信息

随季节性变化的冻融循环作用对土体结构有显著的影响。为降低盐渍土对环境温度的敏感性并将其应用于工程中,提出以石灰、粉煤灰和改性聚乙烯醇(MPA)为固化材料的联合固化方法。先通过无侧限抗压强度(UCS)和微观扫描试验评价固化效果,构建固化材料的参数范围,再将抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)与正交试验相结合,分析各因素的影响,明确最佳组合参数。结果表明:石灰+粉煤灰+MPA联合固化有助于提高盐渍土的强度,联合固化盐渍土的UCS为1 130.25 kPa,是盐渍土(218 k Pa)的5.18倍;联合固化盐渍土的冻融强度满足工程规范(JTG 3430-2020)要求。冻融循环作用下联合固化盐渍土的UCS稳定值为700k Pa,且3次循环后的波动范围在5%左右。适宜配比下联合固化盐渍土的抗剪强度(黏聚力和内摩擦角)在3次冻融循环后为208.2 kPa和38.56°。各因素的敏感性由高到低依次为养护时间、石灰掺量、MPA掺量、干密度、含盐量和冻融循环次数,随石灰、粉煤灰和MPA掺量的增加,联合固化盐渍土强度增大并趋于稳定,固化参数的优化可有效弱化冻融作用对滨海盐渍土的影响。结合抗压及抗剪强度试验结果,建议固化参数的最佳组合为石灰掺量14%、粉煤灰掺量30%、MPA掺量1%、养护时间28 d、干密度1.65 g/cm^(3)。

关键词：力学性能冻融性能联合固化抗压强度抗剪强度微观结构盐渍土

以峰值轴向应变评价麦秸秆和石灰加筋固化盐渍土的抗变形性能

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吉林大学学报（工学版） 2012年第3期42卷 645-650页

作者：柴寿喜王沛魏丽天津城市建设学院地质与测绘学院天津300384

为了解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,利用麦秸秆和石灰对盐渍土加筋及固化。完成了直径152mm重型击实试样、直径102mm轻型击实试样的无侧限抗压试验以及直径61.8mm试样的三轴压缩试验,分析了加筋土峰值轴向应变的变化规律,并在此... 详细信息

为了解决滨海盐渍土的低强度和大变形问题,利用麦秸秆和石灰对盐渍土加筋及固化。完成了直径152mm重型击实试样、直径102mm轻型击实试样的无侧限抗压试验以及直径61.8mm试样的三轴压缩试验,分析了加筋土峰值轴向应变的变化规律,并在此基础上评价了加筋土的抗变形能力。结果显示随着含水率增加,加筋土的抗变形能力减弱;随着加筋长度和质量加筋率增加,加筋土的抗变形能力逐渐增强,超过一定的加筋长度和质量加筋率,加筋土的抗变形能力又开始减弱。加筋土的最优抗变形性能与麦秸秆的加筋条件有关。重型击实试样的适宜加筋长度为50mm,适宜质量加筋率为0.25%。轻型击实试样分别为30mm和0.25%。上部均匀加筋、整体均匀加筋和下部均匀加筋的直径为61.8mm的加筋石灰土试样则分别为20mm和0.25%。麦秸秆和石灰共同加筋固化可以使滨海盐渍土的强度和抗变形能力增强。

关键词：土木工程纤维加筋土抗变形性能峰值轴向应变盐渍土

含盐量与布筋方式对纤维加筋土抗压性能的影响

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岩土力学 2017年第S2期38卷 210-216页

作者：魏丽柴寿喜姜宇波天津城建大学理学院天津300384 天津城建大学天津市软土特性与工程环境重点实验室天津300384 天津城建大学地质与测绘学院天津300384

纤维与石灰粉煤灰加筋固化土的抗压性能受到含盐量与纤维布筋方式的影响。选择9个含盐量(0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、7%、8.5%和10%)和6种布筋方式(试样整体、上1/3、上1/2、中1/3、下1/2和下1/3),开展固化土与加筋固化土的... 详细信息

纤维与石灰粉煤灰加筋固化土的抗压性能受到含盐量与纤维布筋方式的影响。选择9个含盐量(0.5%、1.5%、2.5%、3.5%、4.5%、5.5%、7%、8.5%和10%)和6种布筋方式(试样整体、上1/3、上1/2、中1/3、下1/2和下1/3),开展固化土与加筋固化土的无侧限抗压试验。试验结果表明,随含盐量的增加,固化土及纤维加筋固化土的抗压强度与破坏应变先减小后增大,临界含盐量为7%左右;纤维位于试样的中1/3处时抗压强度最大,试样整体、下1/2、上1/2、下1/3与上1/3处布筋时抗压强度依次减小;固化土与纤维加筋固化土的应力–应变关系均为应变软化型;试样整体布筋时,土的抗变形性能最优。纤维加筋作用可抵消高含盐量引起的盐胀与吸湿软化对固化土抗压性能的破坏。选择试样整体布筋或中部布筋时,加筋效果更为显著。

关键词：加筋土聚丙烯纤维抗压强度含盐量布筋方式