复合改良膨胀土在干湿循环作用下工程性质及微观机理试验研究

发布时间：2020-08-02 10:33

【摘要】：膨胀土是一种以亲水性矿物为基本矿物成分的高塑性黏土,对干湿气候变化异常敏感,具有较强的吸水膨胀、失水收缩开裂的特性,给人类工程建设活动带来巨大危害。因此,对膨胀土进行改良,使其满足工程建设的要求,是工程建设亟要解决的工程技术问题。本文研究内容以安徽省自然科学基金《铁尾矿细砂改良膨胀土工程性质及微观机理》(1608085 MD81)为依托,结合课题组已有的研究成果,以合肥市宁国路与九华山路交口的某工地基坑的膨胀土为研究对象。通过室内试验与理论分析相结合的方法,对工业废料铁尾矿砂和电石渣改良膨胀土在干湿循环作用下的改良效果进行了系统的研究,取得了如下主要成果:(1)液限、塑性指数、自由膨胀率以及膨胀力与黏粒含量相关性较高,且都是随着黏粒含量增加而不断增加。对于塑限和有荷膨胀率,与黏粒含量相关性较低。(2)在干湿循环过程中,试样的膨胀量、自由膨胀率、膨胀力以及液限和塑性指数都随着干湿循环次数呈现先增加后下降的趋势,在循环次数为7次时达到阈值,而有荷膨胀率和塑限的变化为相反的趋势。(3)龄期为14d的试样无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加呈现先增加后减小的趋势,且减小幅度随着干湿循环次数的增加而减小。经过10次干湿循环后,无侧限抗压强度趋于稳定。对于养护龄期为28d的试样,强度和压缩系数都是随干湿循环次数的增加呈现慢慢减小的趋势,并从试样微观结构的角度验证了此规律。(4)铁尾矿砂-电石渣复合改良膨胀土在干湿循环条件下的无侧限抗压强度以及压缩系数的演变规律都可以采用指数函数来表示,且该函数与试样初始条件和循环次数有关。这些函数模拟了季节变化对该类改良土的影响,对工程建设具有重要的借鉴意义。(5)对膨胀特性、无侧限抗压强度、压缩系数和界限含水率的研究表明,α_(CCS)为10%可以确定为铁尾矿砂和电石渣复合改良膨胀土的最优掺渣率。(6)对试样微观结构的研究表明,试样微观结构中孔隙以及团粒变化情况与宏观力学性能变化规律一致。
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TU443
【图文】：

膨胀土,分布范围

第一章绪论背景土矿物成分主要是蒙脱石和伊利石，为一种高塑性黏土，一般湿气候变化异常敏感[1-4]，它具有吸水膨胀、失水收缩的反复循隙发育等特性，导致地基不均匀沉降、建筑物开裂、边坡失稳物破坏，给工程建设带来安全隐患[5-7]。，膨胀土遍布六大洲、涉及 46 个国家，在世界范围内报道的大膨胀土引起的工程事故占大多数。我国有 26 个省区存在区域性图 1.1），超过 3 亿人口生活在膨胀土分布地区，所以我国由膨题也较为严重[4,8]。其中，修筑在膨胀土地区的公路工程几乎是必坍”，而且破坏具有反复循环性和长期潜伏性，这是国内外能解决的技术难题，被称之为“工程中的癌症”[9]。

示意图,干燥收缩,土体,过程

膨胀土的胀缩机理进行了大量的研究，得到，水分子会吸附在矿物颗粒周围，形成水化土的胀缩性，受黏土矿物类型、微观结构、素影响[4-6,20-23]。膨胀土的膨胀变形实际上是出相反的效果。唐朝生等[24]进行了初始饱和缩特征试验研究，提出了土体的干燥收缩机内力作用下密实度增加的表现，不同于土体的糊状土体，水分填充整个孔隙（如图 1.2(体中的相对湿度时，孔隙中的水分子由于蒸行，加上表面张力的作用，土体颗粒之间会水压力（如图 1.2(c)所示）。以大气压力为标表面张力成正比，与弯液面的曲率半径成反作用下，土颗粒会聚在一起，导致孔隙减小现为体积收缩[25-27]。

循环级数,膨胀率,变化规律

合肥工业大学硕士研究生学位论文变形量有关。Basma 等[29]研究了四种不同塑性膨胀土在干，发现吸力状态或初始含水率是干湿循环过程中影响土样素。如此同时，吴s萚30]对重塑膨胀土在无荷条件下进验，发现随着干湿循环次数的增加，试样的最终膨胀率和渐降低的趋势。张雁等[31]发现膨胀土试样吸水膨胀后的最数的增加而降低，干燥收缩后的最终含水率变化规律呈现环作用的持续进行，膨胀和收缩后的试样最终轴向应变都]对击实膨胀土的循环膨胀特性的进行研究，总结了有关膨规律（如图 1.3 所示），图中表明不同学者的研究结果存在omond 等[32]研究了约旦膨胀土的循环膨胀特性，发现随着胀势逐渐降低，并推测当每次干燥阶段土体的含水率降至势逐渐减小，然而每次干燥收缩均至缩限时其膨胀势增大膨胀率研究结果出现相悖结论的原因。

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