气候环境因素对石灰处治膨胀土强度特性影响试验研究

摘要

为研究气候环境因素变化对石灰处治膨胀土强度特性的影响规律，本文以南宁东部弱膨胀土经石灰处治后得到的处治土为研究对象，总结前人的研究成果拟定了初始处治参数，通过室内手段模拟气候环境因素（干湿循环、雨水淋滤、温湿度变化）的变化，开展了大量土工试验，主要研究内容和成果如下:
　　1.对掺灰比6％的石灰处治膨胀土开展一系列室内土工试验，研究了其物理力学性质，并与未经处治的原膨胀土物理力学指标对比，试验结果表明:原膨胀土经石灰处治后，其比重降低，塑性指数减小，最大干密度降低，最优含水率升高，水稳定性明显增强，其土质分类由粘性土类变成了粉砂土类。此外，处治后土的抗剪强度增大，压缩系数减小，力学特性相较于原膨胀土有显著的改善，且基本上抑制了原膨胀土的胀缩性，达到了高等级公路路堤填土的标准。
　　2.通过模拟路堤处治土在自然状态下的干湿循环过程，对分别经历0～5次干湿循环后的处治土试样进行了三轴剪切试验，试验结果表明:干湿循环效应对石灰处治膨胀土的抗剪强度影响很大，其抗剪强度随着干湿循环次数的增加逐渐降低，其中又以对粘聚力的影响最大;摩擦角在第1次干湿循环后减小幅度较大，而之后的变化规律不明显，但总体变化幅度不大。分析认为干湿循环效应引起了处治土体裂隙的不断发展，破坏了土体结构的完整性，是导致土体强度降低的主要原因。
　　3.利用改进的变水头渗透试验装置模拟雨水对土体的淋滤作用，并对经历不同淋滤时间的土样进行了相关室内试验，试验结果表明:有限的淋滤作用对石灰处治土体的粘聚力及抗剪强度影响较大，而对胀缩性的影响不大。石灰处治土内Ca2+含量，粘聚力和抗剪强度均随淋滤时间增加而减小，线缩率随淋滤时间增加有微小增大并最终趋于稳定，而自由膨胀率无明显变化。淋滤过程改变了石灰处治土的养护环境，弱化了土体的结构性。土中自由水的Ca2+受淋滤作用影响较大，对结合水中Ca2+则影响很小。
　　4.开展了不同含水率试样在不同环境温度下的三轴剪切试验，试验结果表明:相同干密度的石灰处治膨胀土试样，其抗剪强度在不同的环境温湿度下差别很大。表现为同一含水率时，其抗剪强度随环境温度的升高而增大，石灰处治土抗剪强度的温度效应呈现出明显的热硬化特征;在同一温度条件下，其抗剪强度随含水率的升高而降低。最后，对比各因素对处治土强度的影响程度，认为在自然状态下，干湿循环作用对处治土路堤稳定性影响最大。

目录

声明

摘要

第一章 绪论

1．1 选题依据及研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 石灰处治膨胀土的研究现状

1．2．2 气候环境因素对石灰处治膨胀土强度特性影响研究现状

1．3 本文的主要研究工作及技术路线

1．3．1 主要研究工作

1．3．2 技术路线

第二章 试验参数的确定和室内基本物理力学试验

2．1 试验原料的选取

2．1．1 膨胀土土样

2．1．2 石灰的选取

2．2 试验基本参数的确定

2．2．1 石灰处治土掺灰比的确定

2．2．2 石灰处治土闷料时间的确定

2．2．3 室内试验土样压实度和含水率的确定

2．3 石灰处治土的室内物理力学试验

2．3．1 物理性质试验

2．3．2 力学性质试验

2．3．3 胀缩性试验

2．4 分析与结论

第三章 石灰处治膨胀土的干湿循环试验研究

3．1 试验准备

3．1．1 三轴试样的制备

3．1．2 试验仪器

3．2 试验方案

3．3 试验结果及分析

3．3．1 试验数据处理

3．3．2 三轴试验结果

3．3．3 试验结果分析

3．3．4 干湿循环效应的破坏分析

3．4 本章小结

第四章 石灰处治膨胀土的淋滤试验研究

4．1 引言

4．2 淋滤试验方法

4．2．1 淋滤试验装置

4．2．2 淋滤试样制备

4．2．3 养护龄期

4．2．4 测试Ca2十含量的EDTA滴定法

4．2．5 淋滤试验方案

4．3 试验结果及分析

4．3．1 直剪试验结果

4．3．2 强度衰减模型

4．3．3 胀缩试验结果

4．3．4 淋滤试验结果分析

4．4 本章小结

第五章 温湿度变化对处治土强度影响试验研究

5．1 试验准备

5．1．1 试验温度的确定

5．1．2 试验湿度的确定

5．1．3 三轴试验的温度控制

5．2 三轴试验方案

5．2．1 试验目的

5．2．2 试验过程

5．3 试验结果及分析

5．3．1 三轴试验缩果

5．3．2 石灰处治土抗剪强度的温度效应

5．3．3 不同温度下含水率对抗剪强度的影响规律

5．3．4 处治土抗剪强度温度效应的机理分析

5．4 三种气候环境影响因素的综合分析

第六章 结论与建议

6．1 主要结论

6．2 建议

参考文献

致谢

攻读学位期间参与的科研项目与发表论文