【摘 要】
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膨胀土是一种易引发灾害且难以处理的特殊性土,加上性质受环境条件变化影响较大,故酸性污染物影响下的膨胀土性质更加复杂和难以预估。碱渣修复酸污染膨胀土是一种较理想方法,但其机理尚未揭示,为此,本文基于非饱和直剪试验和固结不排水三轴试验探究盐酸浓度、碱渣掺量、基质吸力、净法向应力、养护龄期和围压对改良土强度的影响规律,同时利用SEM研究相应的微观结构特征,并利用IPP软件分析不同条件下土样微观结构定量特
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膨胀土是一种易引发灾害且难以处理的特殊性土,加上性质受环境条件变化影响较大,故酸性污染物影响下的膨胀土性质更加复杂和难以预估。碱渣修复酸污染膨胀土是一种较理想方法,但其机理尚未揭示,为此,本文基于非饱和直剪试验和固结不排水三轴试验探究盐酸浓度、碱渣掺量、基质吸力、净法向应力、养护龄期和围压对改良土强度的影响规律,同时利用SEM研究相应的微观结构特征,并利用IPP软件分析不同条件下土样微观结构定量特征,探讨微观结构变化与宏观强度特性的联系,为膨胀土地区工程施工提供了一定参考。论文主要得出以下结论:(1)非饱和直剪试验结果表明:盐酸污染试样与素土试样的破坏形态都呈现塑性破坏特征,其强度随着剪切位移的增加而增加,盐酸浓度对膨胀土强度的影响存在6%这一拐点,即在盐酸浓度小于6%时,试样强度随着盐酸浓度的增加而减小,盐酸浓度超过这一数值时,强度又开始上升,6%浓度盐酸污染试样的非饱和直剪强度为145k Pa,较之素土试样(175k Pa)下降了17%。在6%盐酸浓度条件下,分别掺入不同掺量碱渣,盐酸污染膨胀土强度随着碱渣掺量的增加,先增加后下降,存在拐点40%,此时试样的强度为271k Pa,较之6%浓度盐酸污染试样提高了86%,且加入碱渣后试样呈现明显的脆性破坏特征,碱渣掺量越大,脆性特征越明显;同时掺碱渣试样在强度增长速度上也远远大于未掺碱渣试样。40%掺量碱渣修复试样抗剪强度随着基质吸力和净法向应力的增大而增大,基质吸力为200k Pa时,碱渣修复盐酸污染试样的非饱和抗剪强度参数为黏聚力c′=189k Pa,内摩擦角?′=22.05°,净法向应力为200k Pa时,非饱和抗剪强度参数为黏聚力c′=190k Pa,内摩擦角?b=22.27°。(2)三轴固结不排水试验结果表明:素土、6%浓度盐酸污染试样破坏形态均呈“腰鼓型”,为塑性破坏,素土试样随着养护时间的增加,最大偏应力也不断增加,养护28d试样偏应力峰值为595k Pa;6%浓度盐酸污染试样峰值偏应力随着养护时间的增加,先减小后增大,养护7d试样峰值偏应力达到最小值452k Pa,而后逐渐增大,养护28d试样最大偏应力为498k Pa;40%掺量碱渣修复试样斜截面上产生剪切破坏裂缝,表现为脆性破坏,其峰值偏应力随养护时间的增加而增加,养护28d试样峰值偏应力为1937k Pa,养护7d前试样的峰值偏应力增速最大,较不养护试样提高365k Pa。素土、6%浓度盐酸污染试样及40%掺量碱渣修复试样最大偏应力均随围压的增大而增大,6%浓度盐酸污染试样的内摩擦角和黏聚力均减小,而加入40%掺量碱渣后,二者均有大幅增加,表明碱渣对于盐酸污染试样内摩擦角和黏聚力均有较好的增强作用,从而提高试样强度。(3)微观试验结果表明:膨胀土具有典型的黏土的微观结构特征,单元体呈片状结构,主要以面-面的形式相互连接。加入盐酸后,盐酸会腐蚀氧化物等,造成小微孔隙占比减小,中大孔隙占比增大,6%是盐酸影响的拐点,超过这一浓度后,生成盐类填充孔隙,使得土体孔隙减小;掺入碱渣后,碱渣颗粒填充孔隙,同时反应生成胶结物等,使得土体中小微孔隙占比大幅增加,大中孔隙占比下降,40%碱渣掺量试样小微孔隙较盐酸污染试样高10%以上,碱渣对于盐酸污染试样的孔隙面积、孔隙直径与孔隙周长有很好的改善作用。
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