【摘要】：在季節(jié)性凍土區(qū),暴露在自然環(huán)境中的路基每年都會最少經(jīng)歷一次凍結(jié)和融化作用,在多次凍融循環(huán)作用下,路基填料的力學(xué)性能會發(fā)生改變,路基會出現(xiàn)不均勻沉降、翻漿冒泥、強度降低等病害,嚴(yán)重影響鐵路及公路的運行,因此研究一種在凍融循環(huán)作用下力學(xué)性質(zhì)優(yōu)良的新型改良土就具有重要的意義。為尋找一種凍融循環(huán)劣化效應(yīng)低的路基填料,本文以青藏地區(qū)粉質(zhì)黏土為改良對象,在傳統(tǒng)水泥改良方法的基礎(chǔ)上,提出向水泥改良土摻入玄武巖纖維的復(fù)合改良方法。為得到合理的纖維摻入比例,通過室內(nèi)凍融循環(huán)試驗、靜三軸試驗、動三軸試驗以及電子顯微鏡掃描試驗等,對不同凍融循環(huán)次數(shù)、不同玄武巖纖維摻量、不同圍壓的水泥纖維改良土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、破壞強度、抗剪強度參數(shù)、動剪切模量、阻尼比等進行了對比研究,研究表明:(1)在靜三軸試驗中,摻入玄武巖纖維的纖維水泥改良土的抗剪強度參數(shù)以及強度特性指標(biāo)均有所增大;在凍融循環(huán)作用下,纖維水泥改良土力學(xué)性能指標(biāo)的降低率相比水泥土均顯著減小,其中,隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,改良土的黏聚力逐漸減小,而內(nèi)摩擦角則呈現(xiàn)先減小后增大變化規(guī)律。(2)在電鏡試驗中,由風(fēng)干試樣的電鏡圖片可以看出水泥土顆粒與纖維之間呈現(xiàn)緊密結(jié)合狀態(tài)。水泥土顆粒與纖維的互相包裹作用降低了土體的凍融循環(huán)劣化效應(yīng),增強改良土的黏聚力,使其抗剪強度大幅提高。(3)在動三軸試驗中,在水泥土中摻入玄武巖纖維可顯著提高其動強度。在不同的試驗條件下,改良土的阻尼比均隨著動應(yīng)變幅值的增大而逐漸增大,動彈性模量均隨著動應(yīng)變幅值的增大而逐漸減小。纖維的摻入可在一定程度上使水泥土的阻尼比和動彈性模量增大;隨圍壓的增加,動彈性模量呈逐漸增大的趨勢,而圍壓對阻尼比的影響作用并不明顯;隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加,試樣的阻尼比和動彈性模量均明顯降低。(4)通過對土動力學(xué)的本構(gòu)關(guān)系進行對比分析,并基于改良土的動三軸試驗結(jié)果,確定采用Davidenkov動本構(gòu)模型對動三軸試驗的動應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系、動剪切模量等進行擬合。綜上所述,玄武巖纖維水泥改良土有較高的路用潛力,相比0.25%和0.75%摻量的玄武巖纖維加筋效果,0.5%摻量的玄武巖纖維加筋土的強度水平和抗凍融性能均最佳,因此在季節(jié)性凍土區(qū)建議使用6%的水泥加0.5%的玄武巖纖維來改良此粉質(zhì)黏土。
【圖文】：

環(huán)效應(yīng)會對工程構(gòu)筑物帶來不可忽視的影響。逡逑中國是排名世界第三凍土大國，是除去俄羅斯和加拿大以外凍土面積最大的逡逑國家，我國凍結(jié)作用災(zāi)害分布概況如圖１．１所示。據(jù)統(tǒng)計，我國約有２１５萬平方逡逑公里的多年凍土區(qū)，占總面積的２２．４％，主要分布在青藏高原、高海拔地區(qū)以及逡逑東北地區(qū)。另外，我國有將近一半以上的地區(qū)處于季凍區(qū)中，主要分布在西北、逡逑東北、華北等北方地區(qū)。在季節(jié)性凍土地區(qū)中，暴露在自然環(huán)境中的路基每年都逡逑要經(jīng)歷至少一次凍融循環(huán)，強烈的凍融過程會破壞土顆粒之間的黏結(jié)作用，造成逡逑路基填料強度大幅降低，并且由于凍土路基溫度的變化，導(dǎo)致路基內(nèi)部的溫度場、逡逑水分場等發(fā)生不可逆的改變。由于大多數(shù)的土都是非均質(zhì)性的，這將導(dǎo)致冬季路逡逑１逡逑

性能做出客觀的評價。逡逑１．３．２技術(shù)路線逡逑本文的技術(shù)路線圖如圖１．２所示：逡逑寒區(qū)玄武巖纖維－水泥改良逡逑路基填料的三軸試驗研宄逡逑±＼ｉ：ｎｍ±邋Ｌ邐岕NYn邐＾土性：粉成黏土逡逑NB獻綜述與調(diào)研逡逑凍結(jié)溫度：－１５＂Ｃ邐廠１邐￣￣ｉ邐凍結(jié)溫度：－１５Ｘ：逡逑邐１邋｜邋＾邋｜邋邐邐逡逑ｌ＾ｉＴＴ．（ＭＰａ）：邐４邐＾邐電邐ｇ邐＾圍邋ＪＦＰ（ＭＰａ）：逡逑０＿３、０．４、０．５邐試鏡試邐０３．邋０．４，邋０．５逡逑邐邐驗邐篇邐驗逡逑纖維摻悘：（％）：邐１邐ｉｓ邐１邐纖維摻量（％）：逡逑０．２５、０．５、０．７５邐邐＾邐邋０．２５、０．５逡逑邐邋凍融循環(huán)作用下改良土的影響邋邐逡逑凍融循環(huán)次數(shù)：邐邐，，邐１邐凍融循環(huán)次數(shù)：逡逑０、２、５、８、”邐０、２、５、１０逡逑１０、ｉ５邐邐４邐逡逑邐１邋通過以ｈ試驗找出適用于寒區(qū)邋邐逡逑路基工程水泥改良土的玄武巖逡逑纖維配比逡逑圖１．２技術(shù)路線圖逡逑Ｆｉｇ．邋１．２邋Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ邋ｒｏａｄｍａｐ逡逑９逡逑
【學(xué)位授予單位】：北京交通大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號】：U416.16;U213.14

【參考文獻】

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本文編號：2659341