粉煤灰改良粉砂土路基动力特性研究

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粉砂土的处理是我国道路工程建设中经常面临的技术难题,粉砂土改良技术也是我国道路工程中重点关注的问题之一。粉煤灰是煤炭生产企业和火力发电企业所排放的工业废料,价格低廉,使用粉煤灰对粉砂土进行改良不仅经济性较高还可以起到废物利用的作用。本文提出粉煤灰改良粉砂土的改良方式,以粉煤灰改良粉砂土的动力变形特性和动强度特性为研究对象,以揭示改良粉砂土的改良机理、研究不同粉煤灰掺入量下改良粉砂土的动力特性和有利于实际工程参考为研究目标,主要研究内容和成果如下:(1)系统研究了利用粉煤灰改良后的粉砂土在动荷载作用下,动应力-动应变曲线、动弹性模量和阻尼比的变化规律。对同一围压下改良粉砂土的动应力-动应变曲线随粉煤灰掺入量改变的变化规律、最大动弹性模量随粉煤灰掺入量改变的变化规律和阻尼比随粉煤灰掺入量改变的变化规律进行对比分析并通过模型进行拟合分析。发现随着粉煤灰掺入量的增加,改良粉砂土的动变形程度具有先增加后减小的趋势,并初步确定了适用于实际工程的最佳粉煤灰掺入量为15%。(2)对粉煤灰掺入量、动荷载加载次数对改良粉砂土动强度的影响规律进行研究。随着动荷载加载次数的增加,五种粉煤灰掺入量下改良粉砂土的动强度和抗液化强度均具有逐渐减小的趋势;当动荷载加载次数相同时,改良粉砂土的动强度随粉煤灰掺入量的增加逐渐变大,粉煤灰掺入量为15%时的改良粉砂土的动强度达到最大值;利用直线拟合模型对半对数坐标系下的动强度曲线进行拟合分析,得出动强度拟合曲线,拟合效果良好。(3)分别对动荷载加载次数为50、100、150和200次时不同粉煤灰掺入量下改良粉砂土的动粘聚力和动摩擦角进行分析研究。分别作出动三轴试验中,三种不同围压作用下不同粉煤灰掺量改良粉砂土的摩尔应力圆,通过不同摩尔圆的公切线从而得出不同粉煤灰掺入量下粉砂土的动粘聚力和动内摩擦角。对粉煤灰掺入量和动强度参数变化的规律进行分析,并对动荷载加载次数为100次时的动强度参数进行拟合分析,得出了本工况下仅考虑粉煤灰掺入量的动剪切强度经验公式。(4)对未掺入粉煤灰的粉砂土和15%粉煤灰掺入量的粉砂土的SEM试验照片利用IPP软件进行定量分析。发现在粉砂土中添加一定量的粉煤灰进行改良可以有效减少土颗粒之间间隙,粉煤灰与水发生水化作用所产生的凝团也可以有效的增强土体骨架,粉煤灰的增加也会减小土体表面孔隙的复杂性和轮廓大小。
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