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千枚岩复合改良土单轴压缩力学特性

交通运输工程学报 2024年第3期24卷 171-180页

作者：赵秀绍程安赵林浩邓琪周志杰饶江龙华东交通大学江西省地下空间技术开发工程研究中心江西南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013

针对千枚岩土作为路基填料强度不足的问题,提出一种水泥与红黏土联合改良千枚岩土的方法,通过无侧限抗压强度试验,研究了水泥与红黏土复合改良千枚岩土浸水与不浸水试样的应力-应变曲线,分析了无侧限抗压强度与变形模量随红黏土掺和比... 详细信息

针对千枚岩土作为路基填料强度不足的问题,提出一种水泥与红黏土联合改良千枚岩土的方法,通过无侧限抗压强度试验,研究了水泥与红黏土复合改良千枚岩土浸水与不浸水试样的应力-应变曲线,分析了无侧限抗压强度与变形模量随红黏土掺和比与水泥掺量的变化趋势。试验结果表明:随着红黏土掺和比的增大,当水泥掺量为0时,红黏土改良千枚岩土的应力-应变曲线为典型的弹塑性特征,而当水泥掺量不为0时,复合改良土的应力-应变曲线近似表现为线弹性特征,红黏土改良千枚岩土与复合改良土的无侧限抗压强度与变形模量均增大;在浸水条件下,红黏土改良千枚岩土试样发生崩解导致无侧限抗压强度和变形模量降低至0,复合改良土无侧限抗压强度和变形模量减小,水泥掺量分别为3%与5%时,软化系数分别为0.45~0.62与0.71~0.93,因此,复合改良土水稳性更优;水泥与红黏土复合改良千枚岩土时,无侧限抗压强度增加幅度大于水泥与红黏土单独改良增幅之和,实现了“1+1>2”的改良效果,即协同作用,因此,宜采用复合改良方案改良千枚岩土;水泥掺量为3%与红黏土掺和比为20%可以作为满足规范350 kPa强度要求的经济复合改良方案,为了增强水稳定性、快速填筑和协同作用的充分发挥,可以考虑水泥掺量为5%与红黏土掺和比为40%的复合改良方案。

关键词：铁路路基千枚岩土力学特性复合改良协同改良

水泥与粗颗粒弃土复合改良滨海淤泥的物理力学特性研究

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水泥与粗颗粒弃土复合改良滨海淤泥的物理力学特性研究

作者：秦玉禹大连海洋大学

学位级别：硕士

为实现工程弃土的资源化利用和降低工程投资,以苍南县安澜工程(南片海塘)护塘河开挖产生的淤泥土为研究对象,将附近绿能小镇三澳核电站粗颗粒工程弃土作为粒径改良用土,并采用42.5普通硅酸盐水泥作为固化剂,通过不固结不排水(UU)三轴剪... 详细信息

为实现工程弃土的资源化利用和降低工程投资,以苍南县安澜工程(南片海塘)护塘河开挖产生的淤泥土为研究对象,将附近绿能小镇三澳核电站粗颗粒工程弃土作为粒径改良用土,并采用42.5普通硅酸盐水泥作为固化剂,通过不固结不排水(UU)三轴剪切试验研究水泥与粗颗粒工程弃土复合改良淤泥土的物理力学性能,并得到既符合工程设计要求又具较好经济性的改良土配合比。通过7d、28d饱水与不饱水的无侧限抗压强度分析了水泥与粗颗粒工程弃土复合改良淤泥土的水稳定性能,并得到符合工程水稳定性设计要求配合比。采用SEM电镜扫描试验研究了淤泥土改良前后孔隙类别,分析了改良土的微观固化机理。选取最优配比进行了不同频次的干湿循环。将改良土研究得出的物理参数带入Geo-Studio软件中的Slope和Seep模块进行边坡稳定性仿真模拟。研究结论主要如下:(1)影响改良土物理力学性能因素主要为粗颗粒弃土占比、水泥掺量、养护龄期,其中水泥掺量与养护龄期影响最为显著;单掺改良时,粗颗粒掺量对改良土的力学性能影响较小,改良效果不佳。淤泥土、粗颗粒土、水泥掺量分别为40%、60%和15%,养护龄期为56d时改良效果最佳,最大偏应力和粘聚力分别为2897.87k Pa和567.63k Pa。改良后的土体作为海塘闭气土方用土能够满足工程设计要求。该研究能够为海塘工程设计和施工提供理论依据和指导。(2)影响改良土水稳定性能的因素主要为水泥掺量、粗颗粒弃土占比、养护龄期,其中水泥掺量影响最为显著;低水泥掺量(5%)在养护龄期为28d时,改良土的水稳定性系数较小,为31.78%,浸水后的强度不佳。淤泥土、粗颗粒土、水泥掺量分别为40%、60%、15%,养护龄期为7d时改良土的水稳定性能最佳,饱水与不饱水的无侧限抗压强度分别为1581.92k Pa、2024.96k Pa,水稳系数为78.12%。该研究能够为滨海工程弃土的资源化利用及海塘工程设计与施工等提供理论依据和指导。(3)淤泥土在微观图像中存在大量不同尺寸的细小孔隙,整体性不足;复合改良后水泥水化产生的胶凝产物紧密地填充在粗颗粒弃土与淤泥土颗粒间的空隙中,孔隙显著减少,强度得到有效改善。(4)随着干湿频次的增加,应力-应变曲线由脆性破坏转变为软化破坏,轴向应变由1%逐渐转变为2%左右;在1～7次干湿循环路径下,随着干湿循环频次的增加,复合改良土的抗剪强度缓慢增大效果明显经过9次干湿循环的抗剪强度大于0次干湿循环的抗剪强度。(5)将淤泥土和单掺粗颗粒改良土分别作为闭气土进行仿真模拟时,得到的边坡稳定性较小,均不能满足特殊回填土的边坡稳定系数。复合改良土在模拟时,得到的稳定系数远大于常规土回填时的一级安全等级,稳定性较高。

关键词：淤泥土复合改良三轴试验微观分析边坡稳定性

复合改良土强度特征及利用LOOCV的预测研究

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湖南交通科技 2024年第4期 12-18+23页

作者：向俊宇湖南省交通科学研究院有限公司交通建设工程湖南省重点实验室

为研究复合改良土强度特征并在数据有限情况下建立可靠的预测模型，针对湖南省某高速公路膨胀土，掺入粉煤灰(FA)和聚丙烯(PP)纤维进行复合改良，并开展了不同养护方法、养护时间和干湿循环次数下的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂抗拉强度(S... 详细信息

为研究复合改良土强度特征并在数据有限情况下建立可靠的预测模型，针对湖南省某高速公路膨胀土，掺入粉煤灰(FA)和聚丙烯(PP)纤维进行复合改良，并开展了不同养护方法、养护时间和干湿循环次数下的无侧限抗压强度(UCS)和劈裂抗拉强度(STS)试验，探讨了FA和PP纤维对膨胀土强度改善的耦合效应，并尝试利用留一交叉验证法(LOOCV)建立可靠的人工神经网络(ANN)预测模型。研究表明：FA通过离子交换作用和水化胶凝作用可显著提高膨胀土的UCS,在添加FA的同时添加PP纤维，可进一步增加其抗拉强度，但PP纤维不宜添加过多，20%FA+0.5%PP纤维的组合具有最佳强度；复合改良土抵抗干湿循环的能力较素土有所增加，但干湿循环作用下其强度仍然有一定衰减；在试验数据不充足的情况下，利用LOOCV有助于训练并建立可靠的ANN预测模型，该模型对训练集和测试集以外的试样强度同样具有较好的预测效果，从而为路基复合改良土性能机器学习预测提供参考借鉴。

关键词：路基膨胀土复合改良无侧限抗压强度人工神经网络留一交叉验证法

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水泥与粗颗粒复合改良淤泥土试验研究

陕西水利 2024年第9期 5-8页

作者：蒋光荣郭显顶秦玉禹黄煌黄益鑫黄寒微许尔金高景泉温州市苍南县水利局浙江温州325899 浙江水利水电学院水利与环境工程学院浙江杭州310018 温州市水利建设管理中心浙江温州325000 浙江水专工程顾问有限公司浙江杭州310052

以温州市苍南县海塘安澜工程(南片海塘)护塘河施工建设产生的淤泥土为研究对象,分别掺入50%和60%三澳核电站粗颗粒弃土和32.5级水泥进行改良,采用GDS三轴仪进行室内试验,研究粗颗粒和水泥掺量对改良土力学性能的影响。结果表明,改良土... 详细信息

以温州市苍南县海塘安澜工程(南片海塘)护塘河施工建设产生的淤泥土为研究对象,分别掺入50%和60%三澳核电站粗颗粒弃土和32.5级水泥进行改良,采用GDS三轴仪进行室内试验,研究粗颗粒和水泥掺量对改良土力学性能的影响。结果表明,改良土的粘聚力的大小受粗颗粒掺量的影响较大,最大粘聚力为425.19kPa;内摩擦角受粗颗粒掺量影响较小,受水泥掺量和养护龄期影响大,最大内摩擦角为47.12°;掺60%粗颗粒和15%水泥得到的剪切强度最大。

关键词：淤泥土粗颗粒土复合改良三轴试验力学特性

不同标号水泥与粗颗粒弃土复合改良淤泥土的强度研究

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珠江水运 2024年第5期 63-65页

作者：郭显顶蒋光荣秦玉禹黄煌黄益鑫黄寒微许尔金温州市苍南县水利局浙江水利水电学院水利与环境工程学院温州市水利建设管理中心

结合温州市苍南县海塘安澜工程(南片海塘)弃土的资源化利用工程,对海塘施工工程产生的淤泥土掺入三澳核电建设工程产生的粗颗粒弃土和P.O42.5级水泥与M32.5水泥进行复合改良,通过室内无侧限抗压强度试验检验淤泥土在复合改良后的效果。... 详细信息

结合温州市苍南县海塘安澜工程(南片海塘)弃土的资源化利用工程,对海塘施工工程产生的淤泥土掺入三澳核电建设工程产生的粗颗粒弃土和P.O42.5级水泥与M32.5水泥进行复合改良,通过室内无侧限抗压强度试验检验淤泥土在复合改良后的效果。结果表明:水泥与粗颗粒弃土复合改良淤泥土强度的效果明显,采用P.O42.5级水泥复合改良时,粗颗粒对强度的影响较小,且UCS值随着粗颗粒掺量的减小而减小;采用M32.5级水泥复合改良时,粗颗粒掺量对UCS值的影响效果显著,两种水泥复合改良的无侧限抗压强度最大值的配比均为掺40%粗颗粒和15%水泥固化剂。

关键词：淤泥土粗颗粒土复合改良无侧限抗压强度

水泥与粗颗粒工程弃土复合固化改良淤泥土试验研究

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科学技术与工程 2024年第12期24卷 5076-5087页

作者：秦玉禹秦子鹏黄煌蒋光荣郭显顶黄益鑫郑艳娜许尔金高景泉大连海洋大学海洋与土木工程学院大连116023 浙江水利水电学院水利与环境工程学院杭州310018 温州市苍南县水利局温州325899 温州市水利建设管理中心温州325000 浙江水专工程顾问有限公司杭州310052

为实现工程弃土的资源化利用和降低工程投资,以苍南县安澜工程(南片海塘)护塘河开挖产生的淤泥质土为研究对象,将附近绿能小镇三澳核电站工程弃土作为粒径改良用土,并采用水泥作为固化剂,通过不固结不排水(UU)三轴剪切试验研究水泥与粗... 详细信息

为实现工程弃土的资源化利用和降低工程投资,以苍南县安澜工程(南片海塘)护塘河开挖产生的淤泥质土为研究对象,将附近绿能小镇三澳核电站工程弃土作为粒径改良用土,并采用水泥作为固化剂,通过不固结不排水(UU)三轴剪切试验研究水泥与粗颗粒工程弃土复合改良淤泥土的物理力学性能,并得到既符合工程设计要求又具较好经济性的改良土配合比。试验结果表明:影响改良土物理力学性能因素主要为粗颗粒弃土占比、水泥掺量、养护龄期,其中水泥掺量与养护龄期影响最为显著;单掺改良时,粗颗粒掺量对改良土的力学性能影响较小,改良效果不佳。淤泥土、粗颗粒土、水泥掺量分别为40%、60%、15%,养护龄期为56 d时淤泥质土的改良效果最佳,最大偏应力和黏聚力分别为2897.87、567.63 kPa。改良后的土作为海塘闭气土方用土能够满足工程设计要求。研究成果能够为海塘工程设计和施工提供理论依据和指导。

关键词：淤泥土粗颗粒土级配改良复合改良三轴试验物理力学特性

采用微生物技术复合改良膨胀土的工程特性试验研究

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岩土工程学报 2023年第S1期45卷 97-101页

作者：肖建章刘禹杉王迪李健吴帅峰王波中国水利水电科学研究院流域水循环模拟与调控国家重点实验室北京100048 翁牛特旗海拉苏水利工程管护中心内蒙古赤峰024500

膨胀土是岩土工程界的公认难题之一,基于微生物技术,结合石灰、水泥、粉煤灰等改良材料,系统开展了复合改良膨胀土的工程特性试验研究。结果表明:①微生物复合改良膨胀土成功的将弱膨胀土变为无膨胀土,自由膨胀率最低降低至8%,降幅达84.... 详细信息

膨胀土是岩土工程界的公认难题之一,基于微生物技术,结合石灰、水泥、粉煤灰等改良材料,系统开展了复合改良膨胀土的工程特性试验研究。结果表明:①微生物复合改良膨胀土成功的将弱膨胀土变为无膨胀土,自由膨胀率最低降低至8%,降幅达84.31%,工程效果良好。②经复合处理试样中的蒙脱石相对含量降低、伊利石相对含量上升是抑制胀缩特性的一个重要原因。③膨胀土中单掺菌液20%情况下,摩擦角同比可增加23%。④菌液、粉煤灰、石灰复合改良膨胀土情况下,石灰掺比1%粉煤灰2%的低掺比组合对提高强度更为有利。

关键词：膨胀土微生物复合改良胀缩特性

全风化千枚岩复合改良土试验研究及路基沉降数值分析

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铁道科学与工程学报 2023年第2期20卷 554-564页

作者：赵秀绍饶江龙陈子溪王梓尧赵林浩程安付智涛华东交通大学江西省地下空间技术开发工程研究中心江西南昌330013 华东交通大学轨道交通基础设施性能监测与保障国家重点实验室江西南昌330013

为了充分利用江西北部地区广泛分布的千枚岩土和红黏土,设计红黏土掺和比(λ)分别为0,20%,40%,60%和100%,水泥掺量(ζ)分别为0,3%和5%的组合改良方案,开展水泥、红黏土复合改良千枚岩土的固结试验与直剪试验研究,并基于试验数据建立数... 详细信息

为了充分利用江西北部地区广泛分布的千枚岩土和红黏土,设计红黏土掺和比(λ)分别为0,20%,40%,60%和100%,水泥掺量(ζ)分别为0,3%和5%的组合改良方案,开展水泥、红黏土复合改良千枚岩土的固结试验与直剪试验研究,并基于试验数据建立数值模型,分析压实路基的工后沉降。固结试验表明:复合改良土的压缩模量(Es)随λ的增大近似线性增大,ζ从0增长至3%时Es增长迅速,而ζ从3%增长至5%时Es增长幅度较小;当λ=40%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,Es相对水泥掺量为0时分别增长了116.6%和4.6%,因此水泥建议掺量为3%。直剪试验表明:黏聚力(c)随着λ的增大而大幅增大,内摩擦角(φ)随着λ的增大呈现出先增大后减小的规律;水泥掺量增加对抗剪强度指标均有提高作用,但提高幅度远远小于红黏土的作用。水泥与红黏土改良千枚岩土对比表明:水泥对千枚岩土的Es增长效果优于红黏土,红黏土对千枚岩土抗剪强度指标的提高效果优于水泥。有限元分析表明:路基沉降量随λ的增大而减小,变化规律可以用二次函数表示;路基沉降在水泥掺量0~3%范围内降低显著,在水泥掺量3%~5%范围内降低幅度较小;当λ=60%时,水泥掺量范围为0~3%和3%~5%时,路基沉降量相对水泥掺量为0时分别降低了108.2%和4.8%。根据高速铁路设计规范的沉降控制要求,建议改良方案为红黏土掺和比40%~60%,水泥掺量为3%的组合,此时对应的工后沉降量分别为15.0 mm和13.4 mm。

关键词：路基工程特殊土复合改良路基沉降优化设计

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硅灰、水泥复合改良膨胀土试验研究

水电能源科学 2022年第9期40卷 190-193页

作者：费少刚王保田单熠博李文炜左晋宇张海霞河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室江苏南京210098 河海大学疏浚技术教育部工程研究中心江苏常州213022 西藏农牧学院水利土木工程学院西藏林芝860000

为改善膨胀土胀缩性大和开裂等不利工程性质,试样分别掺加了1%、3%、5%的水泥、硅灰和水泥∶硅灰=1∶1的复合掺剂,并进行了干湿循环养护,通过击实、液塑限、膨胀率和直剪试验研究了不同改良剂的改良效果。结果表明,随着掺量的增大,复合... 详细信息

为改善膨胀土胀缩性大和开裂等不利工程性质,试样分别掺加了1%、3%、5%的水泥、硅灰和水泥∶硅灰=1∶1的复合掺剂,并进行了干湿循环养护,通过击实、液塑限、膨胀率和直剪试验研究了不同改良剂的改良效果。结果表明,随着掺量的增大,复合改良土的最大干密度增大,液限、塑性指数和膨胀性明显降低,且复合改良土的各项参数较单掺改良土变化明显;干湿循环后,相较于未改良膨胀土,掺量为3%以上的水泥硅灰复合改良膨胀土试样抗剪强度参数明显提升,水稳定性提高;并给出了硅灰水泥混合比为1∶1的掺剂的最优掺量。

关键词：复合改良膨胀土干湿循环室内试验