【摘要】：膨脹土是一種以親水性礦物為基本礦物成分的高塑性黏土,對(duì)干濕氣候變化異常敏感,具有較強(qiáng)的吸水膨脹、失水收縮開裂的特性,給人類工程建設(shè)活動(dòng)帶來巨大危害。因此,對(duì)膨脹土進(jìn)行改良,使其滿足工程建設(shè)的要求,是工程建設(shè)亟要解決的工程技術(shù)問題。本文研究內(nèi)容以安徽省自然科學(xué)基金《鐵尾礦細(xì)砂改良膨脹土工程性質(zhì)及微觀機(jī)理》(1608085 MD81)為依托,結(jié)合課題組已有的研究成果,以合肥市寧國路與九華山路交口的某工地基坑的膨脹土為研究對(duì)象。通過室內(nèi)試驗(yàn)與理論分析相結(jié)合的方法,對(duì)工業(yè)廢料鐵尾礦砂和電石渣改良膨脹土在干濕循環(huán)作用下的改良效果進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,取得了如下主要成果:(1)液限、塑性指數(shù)、自由膨脹率以及膨脹力與黏粒含量相關(guān)性較高,且都是隨著黏粒含量增加而不斷增加。對(duì)于塑限和有荷膨脹率,與黏粒含量相關(guān)性較低。(2)在干濕循環(huán)過程中,試樣的膨脹量、自由膨脹率、膨脹力以及液限和塑性指數(shù)都隨著干濕循環(huán)次數(shù)呈現(xiàn)先增加后下降的趨勢,在循環(huán)次數(shù)為7次時(shí)達(dá)到閾值,而有荷膨脹率和塑限的變化為相反的趨勢。(3)齡期為14d的試樣無側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加呈現(xiàn)先增加后減小的趨勢,且減小幅度隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加而減小。經(jīng)過10次干濕循環(huán)后,無側(cè)限抗壓強(qiáng)度趨于穩(wěn)定。對(duì)于養(yǎng)護(hù)齡期為28d的試樣,強(qiáng)度和壓縮系數(shù)都是隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加呈現(xiàn)慢慢減小的趨勢,并從試樣微觀結(jié)構(gòu)的角度驗(yàn)證了此規(guī)律。(4)鐵尾礦砂-電石渣復(fù)合改良膨脹土在干濕循環(huán)條件下的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度以及壓縮系數(shù)的演變規(guī)律都可以采用指數(shù)函數(shù)來表示,且該函數(shù)與試樣初始條件和循環(huán)次數(shù)有關(guān)。這些函數(shù)模擬了季節(jié)變化對(duì)該類改良土的影響,對(duì)工程建設(shè)具有重要的借鑒意義。(5)對(duì)膨脹特性、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度、壓縮系數(shù)和界限含水率的研究表明,α_(CCS)為10%可以確定為鐵尾礦砂和電石渣復(fù)合改良膨脹土的最優(yōu)摻渣率。(6)對(duì)試樣微觀結(jié)構(gòu)的研究表明,試樣微觀結(jié)構(gòu)中孔隙以及團(tuán)粒變化情況與宏觀力學(xué)性能變化規(guī)律一致。
【學(xué)位授予單位】：合肥工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TU443
【圖文】：

第一章 緒論背景土礦物成分主要是蒙脫石和伊利石，為一種高塑性黏土，一般濕氣候變化異常敏感[1-4]，它具有吸水膨脹、失水收縮的反復(fù)循隙發(fā)育等特性，導(dǎo)致地基不均勻沉降、建筑物開裂、邊坡失穩(wěn)物破壞，給工程建設(shè)帶來安全隱患[5-7]。，膨脹土遍布六大洲、涉及 46 個(gè)國家，在世界范圍內(nèi)報(bào)道的大膨脹土引起的工程事故占大多數(shù)。我國有 26 個(gè)省區(qū)存在區(qū)域性圖 1.1），超過 3 億人口生活在膨脹土分布地區(qū)，所以我國由膨題也較為嚴(yán)重[4,8]。其中，修筑在膨脹土地區(qū)的公路工程幾乎是必坍”，而且破壞具有反復(fù)循環(huán)性和長期潛伏性，這是國內(nèi)外能解決的技術(shù)難題，被稱之為“工程中的癌癥”[9]。

膨脹土的脹縮機(jī)理進(jìn)行了大量的研究，得到，水分子會(huì)吸附在礦物顆粒周圍，形成水化土的脹縮性，受黏土礦物類型、微觀結(jié)構(gòu)、素影響[4-6,20-23]。膨脹土的膨脹變形實(shí)際上是出相反的效果。唐朝生等[24]進(jìn)行了初始飽和縮特征試驗(yàn)研究，提出了土體的干燥收縮機(jī)內(nèi)力作用下密實(shí)度增加的表現(xiàn)，不同于土體的糊狀土體，水分填充整個(gè)孔隙（如圖 1.2(體中的相對(duì)濕度時(shí)，孔隙中的水分子由于蒸行，加上表面張力的作用，土體顆粒之間會(huì)水壓力（如圖 1.2(c)所示）。以大氣壓力為標(biāo)表面張力成正比，與彎液面的曲率半徑成反作用下，土顆粒會(huì)聚在一起，導(dǎo)致孔隙減小現(xiàn)為體積收縮[25-27]。

合肥工業(yè)大學(xué)碩士研究生學(xué)位論文變形量有關(guān)。Basma 等[29]研究了四種不同塑性膨脹土在干，發(fā)現(xiàn)吸力狀態(tài)或初始含水率是干濕循環(huán)過程中影響土樣素。如此同時(shí)，吳s萚30]對(duì)重塑膨脹土在無荷條件下進(jìn)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，試樣的最終膨脹率和漸降低的趨勢。張雁等[31]發(fā)現(xiàn)膨脹土試樣吸水膨脹后的最數(shù)的增加而降低，干燥收縮后的最終含水率變化規(guī)律呈現(xiàn)環(huán)作用的持續(xù)進(jìn)行，膨脹和收縮后的試樣最終軸向應(yīng)變都]對(duì)擊實(shí)膨脹土的循環(huán)膨脹特性的進(jìn)行研究，總結(jié)了有關(guān)膨規(guī)律（如圖 1.3 所示），圖中表明不同學(xué)者的研究結(jié)果存在omond 等[32]研究了約旦膨脹土的循環(huán)膨脹特性，發(fā)現(xiàn)隨著脹勢逐漸降低，并推測當(dāng)每次干燥階段土體的含水率降至勢逐漸減小，然而每次干燥收縮均至縮限時(shí)其膨脹勢增大膨脹率研究結(jié)果出現(xiàn)相悖結(jié)論的原因。

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