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石灰-高炉矿渣改良路基膨胀土的强度特性试验研究
| 论文题名： | 石灰-高炉矿渣改良路基膨胀土的强度特性试验研究 |
| 关键词： | 路基用膨胀土;高炉矿渣;石灰;物理特性;力学特性 |
| 摘要： | 膨胀土具有强胀缩性，该特性对建筑施工的推进带来了诸多的麻烦。针对膨胀土地区路基土的防治问题，本文选用河南省内乡县某省道路段的路基膨胀土为试验土，采用石灰高炉矿渣作为固化剂对膨胀土进行改良，其目的是抑制膨胀土的胀缩性并提高土体强度。使用石灰高炉矿渣作为固化剂有两方面原因，一方面石灰能够激发高炉矿渣的活性，反应生成的胶凝产物固化土体；另一方面高炉矿渣作为固体废弃物应用于改良膨胀土，提高了固弃物的循环利用率。为了测试石灰高炉矿渣改良膨胀土的效果，本文对改良膨胀土进行基本物理特性试验和力学特性试验，并与石灰-偏高岭土固化膨胀土的效果进行对比，得出如下结论。 （1）分析膨胀土和固化剂的基本物理化学性质，并科学的制定试验方案。由自由膨胀试验得出：当石灰掺量为6%时抑制膨胀土的自由膨胀率效果最佳，掺入高炉矿渣能进一步抑制自由膨胀率。 （2）通过对膨胀土和改良土进行液塑限试验得出：随着高炉矿渣或偏高岭土的掺量增加，土的塑限升高，而液限和塑性指数下降；通过对膨胀土和改良土进行击实试验得出：膨胀土随固化剂含量增加最大干密度和水敏性明显降低，而最优含水率上升。 （3）通过力学特性试验研究得出：改良后的膨胀土的应力-应变曲线为应变软化型，抗压强度方面随着固化剂掺量的增加，试样破坏时的轴向应力逐渐增大，且应变发生了略微的减小，随着养护龄期的增加，试样的破坏时的轴向应力进一步增大。同等抗压强度下6%L+6%GGBS可代替6%L+12%MK且7天养护龄期下6%L+3%GGBS和6%L+3%GGBS改良膨胀土均符合规范要求的一级公路路基最低承载力标准。 （4）通过对不同固化剂含量的膨胀土进行三轴固结不排水剪切试验得出：施加固定的围压，试样的偏应力和黏聚力随着固化剂的掺入而增大，当6%石灰和高炉矿渣或偏高岭土掺量为12%时，其黏聚力最大，但内摩擦角φ，没有明显的规律性，其值稳定在31°左右。试验在较高的围压下一般为应变硬化型，多数会呈现鼓胀破坏，而低围压下，试样则为应变软化型，有明显的剪切破坏形态。 （5）通过ABAQUS有限元模拟三轴固结不排水剪切试验得出：围压恒定时，试样峰值偏应力与固化剂掺量呈正相关；固化剂掺量恒定时，试样峰值偏应力与围压也呈正相关；经对比，试验实测与数值模拟的偏应力-应变曲线基本吻合，试验结果准确性高。 |
| 作者： | 陈峥昊 |
| 专业： | 工程(建筑与土木工程) |
| 导师： | 张玉国;庄迎春 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 中原工学院 |
| 学位年度： | 2022 |
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