固化剂改良黄土力学特性试验研究

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黄土主要分布在我国的华北和西北地区,它遇水后会崩解产生湿陷,给当地的路基填筑、渠道和边坡等黄土工程带来很多困难,如地面沉降、滑坡、地面裂缝等地质灾害,因此需要对黄土进行适当处理,以提高黄土地区工程建筑物的强度和稳定性。黄土的改良一直是黄土地区地基处理研究的主要内容。通过对黄土进行改良试验研究,可为解决黄土的潜在危害和改善黄土基础工程提供重要的应用价值和理论依据,在工程领域具有较好的发展前景。为了探讨不同固化剂对黄土力学性能的影响,以山西太原黄土为研究对象。将水泥、石灰及SH掺入黄土后进行改良试验,并对其抗压、抗剪、抗冻、水稳及干湿等力学特性和渗透性能分别进行测试研究。同时,对水泥与SH以及石灰与SH的复合材料进行正交试验,找到影响组合配比强度的主要因素,为黄土地区的地基处理措施提供有益的试验依据和理论参考。试验结果表明:(1)水泥、石灰和SH均可显著改善黄土力学特性。随水泥、石灰和SH掺量的增加、养护时间延长和干密度的增大,黄土的力学性质明显改良。石灰黄土的抗压强度不总随其掺量增大而提高。SH改良黄土的力学特性整体上较水泥和石灰的好。(2)水泥、石灰和SH组合正交表明,影响改良黄土抗压强度的主要因素随组合固化剂的不同而不同。前者是SH,后者为养护龄期。SH和水泥组合改良黄土的抗压强度明显高于水泥黄土和SH黄土;SH和石灰组合改良黄土强度高于石灰黄土;SH和石灰组合后可有效提高黄土抗剪强度。(3)SH改良黄土的抗冻能力要优于水泥黄土。当掺量大于16%时,SH改良黄土能够满足25次冻融循环的要求,而水泥黄土只能抵抗15次冻融循环。(4)SH改良黄土的水稳性较好,其水稳系数基本保持在0.9左右。水泥和SH组合改良黄土的水稳系数较水泥黄土提高了14.93%,其软化系数较SH黄土提高了550%。石灰和SH组合后改良黄土的水稳系数和软化系数分别较SH改良黄土提高了5.32%和281.82%。(5)干湿循环试验中,当SH掺量大于14%时,改良黄土至少可满足15次干湿循环的要求。(6)随固化剂掺量的增加和龄期延长,改良黄土的渗透系数也越小。同掺量下石灰改良黄土的抗渗能力较SH黄土和水泥黄土要好。改良黄土的渗透系数基本在相同数量级或降一数量级内变化,可满足一般工程的防渗要求。(7)SH改良黄土的性价比是水泥的1.2倍,是石灰的2.1倍,因此SH是比较有发展潜力的新型黄土改良材料。
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