水泥和石灰改性膨脹土力學(xué)試驗及其對高填方渠道沉降影響研究.pdf

1、膨脹土因其含有蒙脫石、伊利石和高嶺石等親水性礦物質(zhì),所以遇水會發(fā)生膨脹,而失水則收縮。這種特性對工程的穩(wěn)定性和安全性會產(chǎn)生極大的不利影響,工程中常常會先對其進(jìn)行改性后再利用。本文首先通過試驗重點(diǎn)研究水泥和石灰改性膨脹土的力學(xué)特性影響,并結(jié)合南水北調(diào)中線淅川段某典型渠道斷面,研究其對高填方渠道沉降的影響。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)基本物理特性試驗研究。根據(jù)所取土樣進(jìn)行基本物理特性試驗,得到所取土樣的顆粒級配、比重、塑性指數(shù)以及膨

2、脹性,從而確定改性土的石灰和水泥摻量,并確定試驗方案。
　　(2)抗剪強(qiáng)度特性試驗研究。試樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與水泥和石灰的摻灰量基本呈線性關(guān)系;隨著摻灰量的增加,粘聚力和內(nèi)摩擦角均隨之成三次函數(shù)增加;養(yǎng)護(hù)時間越長,試樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)越高;且相比同等條件下的石灰改性土,水泥改性土的抗剪強(qiáng)度值要略高,后期增長趨勢持續(xù)更久。
　　(3)固結(jié)特性試驗研究。在膨脹土中摻入不同摻量的水泥和石灰均能改性膨脹土的可壓縮性;且隨著摻灰量的增加,

3、養(yǎng)護(hù)的時間延長,改性土的孔隙比不斷降低,且降低的幅度越來越小。石灰改性土在達(dá)到一定的摻灰量后再繼續(xù)增加時,其孔隙比會出現(xiàn)小幅度的反彈現(xiàn)象;同時隨著摻灰量的增加,改性土的壓縮系數(shù)成三次函數(shù)減小,壓縮模量也成三次函數(shù)增加。
　　(4)脹縮及滲透特性試驗研究。膨脹土的膨脹過程分為快速、緩慢和穩(wěn)定膨脹三個階段。當(dāng)摻入水泥和石灰后,通過化學(xué)反應(yīng)使膨脹土中礦物質(zhì)成分發(fā)生改變,從而降低了膨脹土的親水性和脹縮性,使膨脹土變?yōu)榉桥蛎浲痢Ｇ译S著摻灰量

4、和養(yǎng)護(hù)時間的增加,改性土的膨脹率、收縮率和塑性指數(shù)均以三次函數(shù)呈大幅度降低。膨脹土由于其具有較強(qiáng)的親水性,因此飽和膨脹土土樣的滲透系數(shù)較小,在摻入水泥和石灰后親水性減弱,其滲透系數(shù)隨著摻灰量的增加而以三次函數(shù)增加。且石灰對改性土親水性的改善效果要明顯優(yōu)于水泥。
　　(5)對高填方渠道沉降影響的研究。對南水北調(diào)中線工程河南省南陽市鄧州市九重鄉(xiāng)和九龍鄉(xiāng)境內(nèi)淅川段某一典型渠道斷面為實例,建立有限元計算模型,結(jié)合試驗和相關(guān)資料,確定計算參