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原文传递粉煤灰改良红层泥岩路基填料物理力学特性试验研究

论文题名：	粉煤灰改良红层泥岩路基填料物理力学特性试验研究
关键词：	公路路基;红层泥岩填料;粉煤灰;改性处理;力学特性
摘要：	红层广泛分布于兰州的各个区域，因此在兰州进行公路修筑时，往往需要解决因红层泥岩填料不良工程性质导致的工程病害等问题。综合经济、环保、工期等因素，利用工业废渣粉煤灰对红层泥岩填料进行改良是一种比较合理的手段，不仅可以对红层泥岩填料的工程性质进行改善，而且可以达到节省开支、工业废渣的二次利用、保护环境等目的。然而现有的研究对于粉煤灰改良红层泥岩填料的方法并不成熟，并且对于粉煤灰的改良机理及养护龄期对改良效果的影响等方面的理解不够透彻，这些都需要进行深入、系统的探究。因此，本文对红层泥岩填料和改良红层泥岩填料分别进行大量的室内试验研究，主要从微观离子、化学成分等方面分析改良的机理，有助于从改良机理的角度对比并解释改良前后的试验结果以及对改良效果进行评价。并通过改变粉煤灰的掺量以及养护龄期等方式，研究粉煤灰掺量对改良填料物理力学特性的影响以及长期的改良效果。主要得到以下结论：　　（1）基于大量土工试验的结果，对红层泥岩填料的矿物组成、颗粒级配、天然含水率、塑性指数、最优含水率、渗透系数等特性进行了深入探究，掌握了红层泥岩填料的物理力学特性。　　（2）根据粉煤灰与红层泥岩填料的物理性质、化学成分、以及颗粒级配，分析研究了粉煤灰的改良机理，并制定了三组改良填料的配比方案，进行了无侧限抗压强度试验、固结试验以及动三轴等试验，并对各组试验结果进行整理分析。　　（3）通过无侧限抗压强度试验以及固结试验对不同养护龄期的三种改良填料的无侧限抗压强度、压缩性进行分析，并与未改良红层泥岩填料进行对比，分析不同粉煤灰含量以及不同养护龄期产生的影响。结果表明：粉煤灰含量从0~2%改良效果最为显著，后续改良效果也稳步提升，粉煤灰掺量为10%、养护时间为28d时，改良红层泥岩填料压缩模量最大，为11.11MPa；压缩系数最小，为0.14；无侧限抗压强度最高，为0.24MPa。　　（4）通过常规三轴试验对三种改良填料的应力-应变关系曲线、抗剪强度进行分析，并与未改良红层泥岩填料进行对比，得出粉煤灰含量对破坏主应力差、黏聚力与内摩擦角产生的影响。结果表明：不考虑养护条件下，粉煤灰含量为10%时，其破坏主应力差最大，且黏聚力与内摩擦角最大，分别为24.4°、81.7kPa。而相比于不养护的改良填料，养护28d、粉煤灰含量为10%的改良填料破坏主应力差、黏聚力与内摩擦角均得到进一步提高。　　（5）通过动三轴试验对10%含量粉煤灰的改良填料以及未改良红层泥岩填料的临界动应力、动模量、阻尼比与动强度特性进行分析。结果得知：同一种填料，其临界动应力受到围压的影响较大，且两者接近为线性上升的关系；随着围压的增加，动模量增加而阻尼比减小；随着围压的增加，动剪应力曲线切线斜率增加，而随着围压减小，动剪应力曲线的切线斜率减小，满足红层泥岩填料的动强度规律。比较改良前后的红层泥岩填料，10%含量粉煤灰改良填料的临界动应力最大；养护后的改良填料临界动应力得到进一步提升。围压120kPa下，养护28d的10%粉煤灰改良填料的临界动应力相比于未改良红层泥岩填料增长了24.7%，说明在相同的振次下，改良红层填料能够承受更大的动荷载。
作者：	黄志勤
专业：	建筑与土木工程
导师：	余云燕;李晓民
授予学位：	硕士
授予学位单位：	兰州交通大学
学位年度：	2022