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原文传递纳米二氧化硅改良黄泛区粉土的长期力学特性研究

论文题名：	纳米二氧化硅改良黄泛区粉土的长期力学特性研究
关键词：	铁路路堤填料;黄泛区粉土;纳米二氧化硅;掺杂改性;微观结构;力学特性
摘要：	黄泛区粉土在我国分布广泛，根据现行铁路路基设计规范，黄泛区粉土大多属于C组细粒土路堤填料，必须经过改良后才可在工程中使用。本文将以纳米二氧化硅为主要固化剂对黄泛区粉土进行改良，通过击实试验、无侧限抗压强度试验等室内土工试验确定满足铁路路堤填料要求的最佳改良剂种类及最优掺入量，并通过扫描电镜试验分析其微观结构；通过一系列动三轴试验研究了动应力幅值、围压及干湿循环次数对改良粉土累积塑性应变、弹性应变和滞回曲线的影响规律；同时应用安定理论对改良粉土的变形形态进行划分并建立了改良粉土累积塑性变形的预测公式。主要研究成果如下：　　（1）通过室内常规土工试验确定试验用土为含砂的低液限粉土，属于C3组细粒土铁路路堤填料。在试验用土中单独掺入纳米二氧化硅，土的液、塑限与塑性指数皆会提高；采用纳米二氧化硅与石灰联合改良剂，土的液、塑限明显增加，但塑性指数则与两种改良剂的掺入比有关。单独掺入纳米二氧化硅会提高土体的最大干密度与最优含水率，纳米二氧化硅-石灰改良粉土的最优含水率均高于试验用土，但最大干密度受两种改良剂掺入比的影响。　　（2）纳米二氧化硅与石灰的联合改良效果优于纳米二氧化硅或石灰的单独改良，1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的无侧限抗压强度最高，其7d饱和无侧限抗压强度远高于250kPa，满足现行铁路路基规范的强度设计要求；1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的强度形成快，水稳特性、压缩特性和抗剪强度指标均优于单独掺入纳米二氧化硅或石灰，并且其微观结构相比于石灰改良粉土更为紧密，对环境的影响更小；1.5%纳米二氧化硅-2%石灰联合改良剂被确定为试验用土的最佳改良剂与最优掺入量。　　（3）随着动应力幅值的提高，1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的累积塑性应变和弹性应变均增加，随着围压的增大两者均减小，动应力幅值对两者的影响较大。　　（4）1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的无侧限抗压强度随干湿循环次数的增加先提高后降低，干湿循环4次后抗压强度趋于稳定；第1次干湿循环对改良粉土的长期动力特性起到增益效果，会减小累积塑性应变与弹性应变，第2~4次干湿循环则发挥着削弱作用，干湿循环次数越多，削弱现象越明显；干湿循环次数对改良粉土滞回曲线形状的影响较小、对滞回曲线面积的影响较显著。　　（5）围压和干湿循环次数都会影响1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的安定界限，其安定界限随围压的提高增大、随干湿循环次数的增加降低；综合塑性应变标准、塑性应变累积速率标准与弹性应变标准，1.5%纳米二氧化硅-2%石灰改良粉土的变形形态均可划分为塑性安定状态；依据试验数据，提出了塑性安定型土样的累积塑性变形预测公式。
作者：	马丁
专业：	建筑与土木工程
导师：	张艳美
授予学位：	硕士
授予学位单位：	中国石油大学(华东)
学位年度：	2020