腐殖质影响下高分解度泥炭土固化结构形成机制研究
批准号:
42067043
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
38.0 万元
负责人:
王志良
依托单位:
学科分类:
工程地质环境与灾害
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
王志良
中文摘要
滇池泥炭土具有高有机质的物质组成,疏松的海绵状结构形态,高分解度、大孔隙比的物理特性以及高压缩性、低强度的力学特征,将其作为承载地基须进行加固处理。然而,泥炭土孔隙结构的有效填充及腐殖质对水化反应的影响机制非常复杂,加固后的土体强度往往难以达到预期。为此,本项目在研究泥炭土腐殖质的物质组成、结合状态及主要活性官能团的基础上,揭示腐殖质与水化产物主要离子间的作用机制以及固化结构形成过程中主要离子的迁移和转化关系。研究腐殖质影响下固化土孔隙液主要离子浓度对水化产物的影响,探明固化泥炭土中胶结性水化物和膨胀性水化物的生成速率,确定两者间的协调关系及其在固化结构中的最佳组合,并构建高分解度泥炭土固化结构模型。基于物理模型试验测试加固泥炭土层的地基承载力,并建立相应的估算公式。本研究能够揭示腐殖质影响下高分解度泥炭土固化结构的形成机制,可以为该土层的加固决策提供关键科学依据。
英文摘要
Peaty soil in Dianchi Basin has the properties of high organic matter content, loose pore structure, high degree of decomposition, high void ratio, high compressibility and low strength, which must be stabilized when it is used as the bearing foundation. However, the effective filling of pore and the effect of humus on hydration are very complex, the strength of stabilized peaty soil is often difficult to achieve the expected. Therefore, based on the identification of material compositions, combination state and active functional groups of humus in peaty soil, this project will reveal the interaction mechanism between humus and main ions of hydrates, and elucidate the main ions migration during the process of the stabilized structure formation. The influence of the main ions concentration in pore fluid on hydrates will be studied under the effect of humus. The formation rate will be clarified for the cementitous hydrates and expansible hydrates, the coordination between them will be determined and the optimal combination will be pointed out. Then the stabilized structure model will be constructed for the peaty soil with high degree of decomposition. The bearing capacity of the stabilized peaty soil foundation will be test, and the corresponding estimation formula will be derived based on the physical model tests. This study can reveal the structure formation of stabilized peaty soil with high degree of decomposition under the effect of humus, and provide a critical scientific evidence for stabilizing peaty soil.
针对泥炭土疏松的孔隙结构及腐殖质对水泥水化反应的影响机制,以孔隙填充和土团粒胶结作用的协调控制为技术核心,本项目将室内试验、现场试验与理论分析相结合,探究腐殖质影响下高分解度泥炭土固化结构形成机制。考虑泥炭土物理力学参数(pH值、比重和有机质含量)、固化剂的种类(水泥、粉煤灰、石灰、砂)及掺量、养护龄期等因素影响,基于基因表达式编程算法,建立了预测固化泥炭土强度的数学模型,并阐明了各因素对固化土体强度的影响机制及贡献度。基于孔隙填充和结构胶结作用针对泥炭土开展了一系列的固化试验研究:红黏土和砂土作为填充材料水泥作为胶结材料固化泥炭土、稻壳灰作为火山灰材料稻壳纤维作为加筋材料改善水泥固化泥炭土性能、聚丙烯酰胺(PAM)作为补充胶凝材料固化泥炭土、基于氧化-混凝-胶结综合作用固化泥炭土等,针对各试验方案研究了固化泥炭土的宏观物理力学特性,并结合扫描电镜观测、XRD衍射试验、热重试验、3D-EEM荧光光谱等测试方法,从微观形貌、物相组成、水化产物、有机质官能团演化等角度,揭示了腐殖质对水泥水化反应的影响以及泥炭土的固化机理。根据固化泥炭土无侧限抗压强度试验和单轴循环加-卸载试验结果,基于损伤理论和应变等效性假设,建立了单轴压缩状态下固化泥炭土的弹塑性损伤模型,并探明了计算模型参数与固化剂类型及配比间的内在联系。最后,在室内试验最优固化剂类型和配比的基础上,依托昆明轨道交通会展中心站深层泥炭土加固工程,采用二重管法与复搅复喷相结合的施工方法,开展泥炭土现场高压旋喷桩加固试验研究,根据试验结果提出了合理的施工工艺和参数。本项目研究成果能够揭示腐殖质影响下高分解度泥炭土固化结构的形成机制,并预测固化土体强度的动态演化过程,可以为该土层的加固决策提供关键科学依据,具有较好的学术价值和重要的工程应用前景。
水热力耦合作用下泥炭土冻结过程中的冰透镜体生长机理研究
-
批准号:51668028
-
项目类别:地区科学基金项目
-
资助金额:40.0万元
-
批准年份:2016
-
负责人:王志良
-
依托单位:
滇池泥炭土层地铁盾构施工扰动引起长期沉降的机理研究
-
批准号:51408284
-
项目类别:青年科学基金项目
-
资助金额:25.0万元
-
批准年份:2014
-
负责人:王志良
-
依托单位:
国内基金
海外基金