水泥和石灰改性膨脹土力學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,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)定性和安全性會產生極大的不利影響,工程中常常會先對其進行改性后再利用。本文首先通過試驗重點研究水泥和石灰改性膨脹土的力學特性影響,并結合南水北調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。主要研究內容如下:
　　(1)基本物理特性試驗研究。根據所取土樣進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)抗剪強度特性試驗研究。試樣的抗剪強度指標與水泥和石灰的摻灰量基本呈線性關系;隨著摻灰量的增加,粘聚力和內摩擦角均隨之成三次函數增加;養(yǎng)護時間越長,試樣的抗剪強度指標越高;且相比同等條件下的石灰改性土,水泥改性土的抗剪強度值要略高,后期增長趨勢持續(xù)更久。
　　(3)固結特性試驗研究。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。石灰改性土在達到一定的摻灰量后再繼續(xù)增加時,其孔隙比會出現小幅度的反彈現象;同時隨著摻灰量的增加,改性土的壓縮系數成三次函數減小,壓縮模量也成三次函數增加。
　　(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。當摻入水泥和石灰后,通過化學反應使膨脹土中礦物質成分發(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?。且隨著摻灰量

4、和養(yǎng)護時間的增加,改性土的膨脹率、收縮率和塑性指數均以三次函數呈大幅度降低。膨脹土由于其具有較強的親水性,因此飽和膨脹土土樣的滲透系數較小,在摻入水泥和石灰后親水性減弱,其滲透系數隨著摻灰量的增加而以三次函數增加。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。對南水北調中線工程河南省南陽市鄧州市九重鄉(xiāng)和九龍鄉(xiāng)境內淅川段某一典型渠道斷面為實例,建立有限元計算模型,結合試驗和相關資料,確定計算參