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硕士学位论文
石灰及玄武岩纤维改良碳酸盐渍土室内试验研究
Laboratorytestonimprovementofsaline-alkalisoilbylime
andbasaltfiber
20236
摘要
松嫩平原位于我国东北部,分布着大面积的碳酸盐渍土,该地区夏季高温多雨、冬季
寒冷干燥,特殊的气候导致土壤中水分和盐分发生迁移,土壤盐渍化日益严重,对道路路
基、水渠岸坡等工程易造成危害,因此急需对碳酸盐渍土力学、水理性质进行改良,为
今
后路基、水渠岸坡等工程建设提供理论及参数依据。
本文以吉林省松原市乾安县中入字井碳酸盐渍土为研究对象,首先对土的基本物理性
质进行分析,选取石灰及玄武岩纤维对碳酸盐渍土进行改良。开展室内力学性质实验(直
剪试验、无侧限抗压试验)及水理性质实验(渗透试验、崩解试验),分析了石灰及玄武岩
纤维改良效果;选取改良效果较好的试样配比,对比分析了纤维长度和养护龄期对改良碳
酸盐渍土力学及水理性质的影响规律。最后通过扫描电镜试验(SEM)和X射线衍射试验
(XRD)探究盐渍土改良前后的微观结构及矿物成分变化,揭示改良材料对碳酸盐渍土的
固化机理。论文主要研究成果如下:
33
(1)乾安县中入字井盐渍土的天然密度为1.59g/cm、最大干密度1.87g/cm、天然含
水率12.84%、液限32%、塑限19.3%、塑性指数12.7。土样中可溶盐含量0.712%,阳离子
+−−2−
主要为Na,阴离子主要为HCO、Cl、SO。根据《盐渍土地区公路养护维修技术规范》
34
(DB15/T713-2014)该土样分类为碳酸盐渍土。
(2)基于直剪试验,分析了石灰及玄武岩纤维掺量、养护龄期及玄武岩纤维长度对改
良碳酸盐渍土抗剪强度影响。试验表明:改良碳酸盐渍土抗剪强度随着石灰和玄武岩纤维
含量的增加先增大后减小,随着养护龄期的增加,改良碳酸盐渍土的抗剪强度增大;3%石
灰及0.5%玄武岩纤维、纤维长度6mm对改良碳酸盐渍土抗剪强度改良效果最好。
(3)基于无侧限抗压试验,分析了石灰及玄武岩纤维含量、养护龄期、玄武岩纤维长
度对改良碳酸盐渍土无侧限抗压强度的影响。结果表明:石灰含量越高,改良碳酸盐渍土
无侧限抗压强度越大;玄武岩纤维含量及纤维长度的增加,改良碳酸盐渍土的无侧限抗压
强度呈现先增后减的变化趋势,峰值对应的纤维含量为0.5%,对应的纤维长度为6mm;
养护龄期与改良碳酸盐渍土无侧限抗压强度呈正相关关系。
(4)在改良碳酸盐渍土的渗透性研究中,石灰含量越高,改良碳酸盐渍土渗透系数越
小;改良碳酸盐渍土的渗透系数随玄武岩纤维含量的增加而增大。养护龄期越长,改良碳
酸盐渍土渗透系数越小,养护1-14d对改良碳酸盐渍土的渗透系数影响较大;纤维长度
6、9mm时改良土渗透系数最大。
I
摘要
(5)在改良碳酸盐渍土崩解试验中,石灰含量的增加,改良碳酸盐渍土平均崩解速率
逐渐减小,崩解所用时间逐渐增长,当石灰含量3%时,改良碳酸盐渍土的平均崩解速率
大幅降低。从崩解结束后试样状态来看,在石灰含量≤3%时,纤维对改良碳酸盐渍土的抗
崩解性影响不明显;当石灰3%时,纤维在0.5%含量以上对改良碳酸盐渍土的抗崩解性有
较好的改良效果。
(6)选取碳酸盐渍土样、3%石灰改良碳酸盐渍土样、3%石灰及0.5%玄武岩纤维改良
碳酸盐渍土样进行扫描电镜试验,研究表明:石灰提高了改良碳酸盐渍土的致密性,增加
了土颗粒间的粘结性;玄武岩纤维的加入限制了土颗粒的移动,提高了土体抵抗变形的能
力。X射线衍射试验(XRD)分析了碳酸盐
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