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原文传递腐殖质及聚丙烯纤维对水泥搅拌饱和黄土强度特性影响试验研究

论文题名：	腐殖质及聚丙烯纤维对水泥搅拌饱和黄土强度特性影响试验研究
关键词：	水泥搅拌土;腐殖质;植物根茎;聚丙烯纤维;抗压强度
摘要：	在工程性质较差的黄土地区修建铁路时,会遇到诸多方面的技术挑战,如黄土的湿陷性变形造成的路基下沉或饱和黄土地基承载力不足等问题。水泥土搅拌桩是常用来处理软土地基的一种方法,目前在加固饱和黄土地基铁路路基方面,使用水泥土搅拌土桩法还较少,缺乏经验积累;同时在使用水泥土搅拌桩加固饱和黄土铁路路基时,难免会遇到腐殖质、植物枝杈根茎等杂物。本文将研究含有腐殖质和植物根茎等杂物的饱和黄土进行水泥搅拌后强度的变化规律,以及聚丙烯纤维对水泥搅拌饱和黄土加固作用。研究腐殖质对水泥搅拌土强度的影响时,饱和黄土的腐殖质含量分别为1％、3%、5%、7%、9%,二灰(水泥与粉煤灰混合料)掺量分别为12%、15%、18%和20%,在水中养护7d、28d、90d后进行无侧限抗压强度试验;研究植物根茎对水泥搅拌土强度的影响时,在其含量不同的饱和黄土中分别掺入12%、15%和20%的水泥粉煤灰,水中养护28d、90d后进行无侧限抗压强度试验;研究聚丙烯纤维对水泥搅拌土强度的影响时,水泥搅拌土的二灰掺量分别为12%、15%和20%,在每一组相同二灰掺量的水泥搅拌土中,分别掺入不同掺量的聚丙烯纤维,水中养护28d、90d后进行无侧限抗压强度试验;用FLAC3D数值模拟软件模拟分析水泥土搅拌桩复合地基时,分别研究水泥土搅拌桩的单桩承载特性和群桩复合地基在路基填筑工程中及施工完毕后水泥土搅拌桩的沉降特性。　　研究发现:(1)水泥搅拌土中含有腐殖质后,水泥搅拌土的无侧限抗压强度随着腐殖质含量的增加而降低,而水泥搅拌土的含水率却相应提高。说明水泥搅拌土中含有腐殖质后,抑制了水泥的水解反应和水化反应,使水泥的水化反应和水解反应的生成物减少,从而抑制水泥搅拌土强度的增长,使残留在土体中的水分增多。(2)水泥搅拌土中含有植物根茎后,水泥搅拌土的无侧限抗压强度随着二灰掺量的增加呈增长趋势,并均高于普通水泥搅拌土的强度;在相同二灰掺量下,水泥搅拌土的无侧限抗压强度随着植物根茎含量的增加而降低。这是由于一方面,水泥搅拌土中含有植物根茎后,会减少水泥与水分的接触面,抑制水泥的水化反应和水解反应,从而影响水泥搅拌土强度的增长。另一方面,水泥搅拌土中含有植物根茎后,植物根茎与周围的水泥搅拌土会产生摩擦作用或粘结作用,从而提高了水泥搅拌土的强度。(3)水泥搅拌土中掺入聚丙烯纤维后,水泥搅拌土的无侧限抗压强度随着二灰掺量的增加呈增长趋势,并均高于普通水泥搅拌土的强度;在水泥搅拌土中掺入聚丙烯纤维的长度越短,强度增长越明显。研究后认为,聚丙烯纤维对水泥搅拌土的作用机理主要分为两个方面:物理力学加固作用和化学抑制作用。物理力学加固作用又分为摩擦作用或粘结作用、等效围压作用和锚固作用;化学抑制作用表现为抑制水泥的水化反应和水解反应。(4)对水泥土搅拌桩复合地基进行数值模拟分析后得出:在路基填筑的过程中,桩体越靠近线路中心,桩身轴力越大,产生的沉降就越大;桩体越远离线路中心,桩身轴力越小,产生的沉降就越小。
作者：	张亚宾
专业：	道路与铁道工程
导师：	杨有海
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2014
正文语种：	中文