砂岩改良膨胀土特性试验研究

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引江济淮工程是一项重大跨区域调水工程,工程线路需要穿过大量的膨胀土地区。为了保证膨胀土地区工程的稳定,必须进行膨胀土的治理,考虑到引江济淮工程的砂岩储量丰富,为充分利用现场资源,本文基于室内试验分析利用河道开挖的砂岩弃料改良膨胀土的可行性。将砂岩进行破碎处理后,从其对膨胀土基本物理性质影响、膨胀特性的影响、强度特性的影响、微观结构的影响四个方面对改良效果进行研究,主要结论如下:(1)岩粉对膨胀土基本物理性质的影响。通过对不同掺岩率的土样进行界限含水率、比重等试验,结果显示,砂岩能够改变土样的亲水特性和压缩特性。(2)岩粉对膨胀土膨胀性的影响。通过对不同掺岩率的土样进行自由膨胀率,得出掺岩粉改良膨胀土的方法具有可行性,掺入岩粉能够有效的减小土样的膨胀率;对土样进行不同初始条件的无荷膨胀率试验,结果显示,含水率和掺岩率的增加会降低土样的无荷膨胀率,初始干密度的增加会使土样的无荷膨胀率增加;以初始含水率、初始干密度、掺岩率为控制变量,进行正交试验,分析不同变量对膨胀土有荷膨胀率的敏感性,综合考虑后,确定了当初始含水率为20.5%、初始干密度为1.54 g·cm-3、掺岩率为20%时,方案最优。(3)岩粉对膨胀土强度特性的影响。通过进行不同初始含水率、掺岩率下的直剪试验,结果表明:掺岩率不变时,含水率的增加,会导致土样的粘聚力和内摩擦角减小。含水率不变时,掺岩率的增加,会导致土样的粘聚力降低,内摩擦角增大。对不同掺岩率、不同围压下的试样进行三轴试验,结果表明:在围压保持不变的条件下,随着掺岩率的增大,试样的最大剪应力先增大后减小,当掺岩率为20%时,达到最大值。在岩粉掺量保持不变的条件下,围压的增大,会导致试样的三轴剪切强度增大。(4)岩粉对膨胀土微观结构的影响。未掺岩粉的膨胀土颗粒以片状颗粒为主,团粒间分布着形状和大小各异的微孔隙和微裂隙;掺入岩粉后,膨胀土的微观结构发生较大改变,膨胀土颗粒间充斥着大量的岩粉颗粒,使得微团粒间连接更加紧密,颗粒间相互嵌挤形成一个整体。
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