干湿循环作用下改性固化土持水特性及水稳定性试验研究

摘要

中国西南地区大量分布着难以直接用于工程建设的红层软岩。红层软岩含有一定的粘土矿物，遇水后会发生水化、膨胀和分散，脱水后收缩，反复作用极易崩解，水稳定性能极差。由于我国南方雨量充沛以及夏季干旱与雨季反复作用，红层软岩边坡在遇水后崩解，从坡面冲刷下来大量土体，堵塞排水沟，掩埋道路，影响公路正常运营。同时造成公路沿线水土流失，生态环境恶化，边坡后退和变陡，如果不及时处理，边坡冲刷进一步发展，则导致边坡产生崩塌和滑坡。因此红层软岩天然条件下难以达到工程强度要求，需要采取人工措施对土体进行固化，从而改善土体性能，提高土体强度及稳定性，满足工程建设及生态环境保护等要求。　　为此，本文通过室内试验找到最佳改良材料，并对改良后固化土效果进行测试，并考虑改良土在干湿循环条件下的水稳定性能及持水特性，找出能应用于工程建设的固化剂最优掺量。具体内容和结论如下：　　（1）水稳定性试验　　通过室内无侧限抗压强度及浸水崩解试验来判断土体的改良效果，淘汰掉部分不可用试件，并进一步通过干湿循环试验，验证固化土抵抗干湿循环的能力。通过干湿循环试验优选出最适合工程应用的试件掺量，然后模拟边坡表面径流条件下水稳定性试验，验证优选出的试件在工程领域的实用性，并找出最佳掺量。　　复合型固化土各方面性能皆优于其他两类固化土，复合型固化土在养护7d后能达到最大强度的80%以上，浸水后软化系数都在95%以上。最优掺量在固化剂1%和水泥4%以上的混合料固化土强度提高最大，且浸水后强度损失率也相对较低，增加掺量性能提升并不明显。　　复合型固化土对比水泥固化土抗干湿循环能力更强，能抵抗15次干湿循环，强度损失较小，部分试件有小部分土体脱落现象，与水泥掺量有关，水泥掺量越高，抗干湿循环能力越差。　　最佳掺量土体在模拟表面径流影响试验中表现良好，至少要处理25cm厚度以上的土体，土体抗径流影响性能才较好。固化后土体表面产沙量很小，径流影响对土体侵蚀作用较小。　　（2）持水特性试验　　利用滤纸法测定土体土水特征曲线，测定常规条件下素土和固化土土水特征曲线及干湿循环条件下固化土土水特征曲线，通过曲线分析和观察固化土在干湿循环作用下，土体的持水能力衰减情况，并用matlab和origin软件对数据进行模拟分析。　　从土水特征曲线可知固化后土体的持水能力得到提高，固化作用较明显。固化土的土水特征曲线也具有滞回性，且滞回曲线较素土更明显。在干湿循环作用下，土体的土水特征曲线依然存在滞后性，两种湿度路径下的曲线无论是在什么次数循环下均远远高于素土的土水特征曲线。证明固化土在经历15次干湿循环后，持水特性有所变化，但水稳定性依然很稳定，比素土的持水特性好很多。随着干湿循环作用次数的增加，滞回环在不断缩小，滞回现象随着干湿循环次数的增加而逐渐削弱。这种影响使土的储水能力越来越差，但是次数越多差的也不明显了，说明后面土体就愈来愈稳定，并不受这种情况影响。　　所有土水特征曲线拟合的相关系数均大于0.9990，接近于1。说明采用VG模型拟合土水特征曲线数据的效果很好，试验数据和模型之间有很好的相关性，拟合结果均符合要求。

目录

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1u3000绪论

1.1.1 研究背景

1.1.2 研究目的

1.1.3 研究意义

1.2.1 红层软岩的工程特性研究现状

1.2.2 红层软土土体加固技术

1.2.3 土水特征曲线研究现状

1.3.1研究内容

1.3.2 技术路线

2 试验方法与方案

2.1.1供试土壤

2.1.2 固化剂材料

2.2.1 试样制备

2.2.2 试验设计

2.2.3 水稳定性实验内容与方法

2.3.1 试样制备

2.3.2 试验设计

2.3.3 持水特性实验内容与方法

3 固化红层软土水稳定性能试验研究

3.1固化土的击实特性试验

3.2.1 固化土无侧限抗压强度

3.2.2固化土浸水崩解试验

3.3干湿循环条件下固化土强度及水稳定性测试

3.3.1干湿循环作用下固化土无侧限抗压强度

3.3.2干湿循环作用下固化土浸水崩解试验

3.4模拟径流冲刷水稳定性测试

3.4.1 固化土边坡表层土体在径流条件下水稳定性

3.4.2 不同掺入厚度固化土边坡在径流条件下水稳定性

3.5u3000本章小结

4 干湿循环条件下固化土持水特性试验研究

4.1.1 素土土水特征曲线测定

4.1.2固化土土水特征曲线测定

4.1.3 两类土土水特征曲线对比分析

4.2.1脱湿路径下固化土土水特征曲线

4.2.2增湿路径下固化土土水特征曲线

4.2.3不同湿度路径下固化土土水特征曲线

4.3土水特征曲线参数拟合与分析

4.4本章小结

5 结论与展望

5.1u3000本文工作总结

5.2u3000尚需进一步研究的问题

致u3000u3000谢

参考文献

攻读学位期间发表的学术论文及研究成果