课题基金 / 基金详情

基于填充胶结效应的千枚岩土-红粘土-固化剂复合改良机制研究

批准号:
52068027
项目类别:
地区科学基金项目
资助金额:
34.0 万元
负责人:
赵秀绍
依托单位:
学科分类:
岩土与基础工程
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
赵秀绍

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
江西省千枚岩土广泛分布,该种土难压实且膨胀率大,常作为弃方处理。掺入红黏土后可以把接触型排列转化成基底型胶结,但水稳性较差。本课题提出以红黏土作为充填和弱胶结材料,以固化剂作为强胶结材料对千枚岩土进行复合改良,形成接触型排列-孔隙型胶结-基底型胶结的转换和胶结强度从弱到强的转换,实现较好的初期承载性能和长期承载性能。项目系统研究固化剂与黏粒反应产物对复合改良填料工程性质的影响。首先利用XRD、SEM等测定复合改良填料矿物成分特征与微观结构;然后通过不同组合改良方案的宏观力学性能、变形性能、抗渗性能等试验,获得工程性质指标随接触型排列向孔隙型和基底型胶结转化中的变化规律;分析影响胶结类型与胶结强度的关键因素,阐明复合改良土强度形成与多物相协同作用机制,形成千枚岩土-红黏土-固化剂复合改良填料理论。研究成果为复合改良填料提供新思路,对两种特殊土的广泛使用和减小弃方有重要意义。
英文摘要
Phyllite soil is widely distributed in Jiangxi Province, and it is often treated as abandonment due to its special engineering properties. After adding red clay, the contact-arrangement can be transformed into base-cementation, but the water stability of the mixed filler is poor. In this subject, red clay is used as filling and weak-cementation material, and solidifying agent is used as strong-cementation material to improve phyllite soil, which can form the conversion among contact-arrangement, pore-cementation and basement-cementation, and also form the conversion between weak-cementation and strong-cementation, so as to achieve better initial and long-term bearing performance. The effects of the reaction products of solidifying agent and clay particles on the engineering properties of the composite modified filler were systematically studied. Firstly,Mineral compositions and the microstructure of the composite improved filler was characterized by XRD, SEM tests. Secondly, based on the tests of macro-mechanical properties, deformation properties and impermeability of different combination improvement schemes, the variety of engineering properties in the transformation from contact-arrangement to pore-cementation and base-cementation is obtained. Thirdly, according the theoretical analysis, some achievements will be obtained, such as key factors affecting the cementation type and the cementation strength, the mechanism of the strength formation, synergistic action of the multi-material and theory of phyllite soil, red clay, and solidified agent composite improved filler. The research results provide a new idea for composite improved filler, which has great significance for the widespread use of phyllite soil, red clay and the reduction of abandonment.
江西省千枚岩土与红黏土广泛分布,其中千枚岩土难压实、膨胀率大、水稳性很差;红黏土裂隙率高、水敏性强;由于这两种土都具有特殊的工程性质,常作为弃方处理。本课题创新性地提出了针对千枚岩土的复合改良方法,以红黏土承担充填及弱胶结材料的角色,同时选取诸如水泥或石灰等固化剂作为强胶结材料,获得了较高的即时承载性能与长期承载性能,并保持长期稳定性。课题成果对两种特殊土应用于高速铁路路基有重要的科学意义。.研究进程中系统开展了复合改良土的液-塑限试验、膨胀性试验、崩解试验、渗透试验、干湿循环试验、浸水与非浸水条件下无侧限抗压强度试验和抗剪强度试验等。经由上述试验探索与数据处理,系统分析了复合改良土的液限、膨胀率、崩解模量、渗透系数、裂隙率、浸水与非浸水条件下无侧限抗压强度及抗剪强度等关键指标随红黏土掺和比、固化剂掺量以及养护时长的变化规律。.提出了改良协同作用评判方法。设红黏土和固化剂单独改良幅度分别为A、B,红黏土+固化剂复合改良幅度为C;数据表明对于极限承载力、粘聚力、无侧限抗压强度等指标存在C>A+B,即存在类似“1+1>2”的强协同作用;对于内摩擦角、膨胀力、液限等指标存在C<A+B且C>A,C>B,即存在弱协同作用。考虑红黏土与固化剂可以相互促进改良千枚岩土,故建议采用复合改良方法。.不同种类固化剂对比表明,水泥和石灰改良效果较好,水玻璃、粉煤灰改良效果较差;根据改良指标的提升幅度及路基控制指标标准,固化剂掺量3%、红黏土掺和比40%为优化掺量,复合改良土可以满足高速铁路基床底层及以下层次的需求。.SEM微观结构试验表明,在最优配合比时,红黏土颗粒起弱胶结作用、充填作用,变接触型胶结为孔隙型胶结或基底型胶结;固化剂生成的硬凝产物在小孔隙中生成网状结构的胶结,提升了改良土的强度和耐水性;红黏土+固化剂联合改良时,红黏土起到桥接作用,使固化剂能在千枚岩土形成的架空大孔隙中形成网状胶结,这正是红黏土与固化剂协同改良作用的机制。
基于填充胶结效应的千枚岩土-红粘土-固化剂复合改良机制研究
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    --
  • 资助金额:
    34万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    赵秀绍
  • 依托单位:
两种特殊土混合改良土的工程性质指标数学预估模型与改良机理研究
  • 批准号:
    51668018
  • 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:
    赵秀绍
  • 依托单位:
既有铁路有改良层过渡段结构-构造特性及其动力响应研究
  • 批准号:
    51208198
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万元
  • 批准年份:
    2012
  • 负责人:
    赵秀绍
  • 依托单位:
国内基金
海外基金