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盾构渣土复合固化剂研制及固化土体力学特性研究
| 论文题名： | 盾构渣土复合固化剂研制及固化土体力学特性研究 |
| 关键词： | 城市轨道交通;盾构渣土;复合固化剂;固化土体;力学特性 |
| 摘要： | 我国城市轨道交通建设每年产生上亿立方米的盾构渣土，由于盾构渣土具有含水率高、压缩性大、抗剪强度低、工程特性差等特点，导致其无法应用于工程建设。目前盾构渣土处理以填埋为主，需要消耗大量土地，处理成本较高且大量堆积后易产生滑坡、泥石流等地质灾害。因此，需要对盾构渣土进行固化处理，为盾构渣土应用于工程建设提供必要条件。 本文以南京地铁五号线D5-XK04标新亭路站盾构渣土为研究对象，通过淤泥固化相关理论结合盾构渣土成分分析，研制了能提高盾构渣土力学性能和工程特性的复合固化剂；对采用该复合固化剂处理的盾构渣土进行系列物理和力学试验，测得固化土体物理力学参数；同时借助 X 射线衍射（XRD）和扫描电子显微镜（SEM）等技术，分析固化土体强度来源；最后通过有限元模型计算分析固化土体作为路基填料的可行性。通过上述研究，主要获得以下研究成果： （1）研制出能改良盾构渣土物理和力学性能的复合固化剂，固化剂最优配合比为硅酸盐水泥∶粉煤灰∶氧化钙∶硫酸钙∶聚丙烯酸钠=35∶35∶15∶9∶6；固化土体在满足路基填筑要求的前提下，固化剂掺入量为8%时最经济。 （2）通过SEM和XRD试验结果分析固化土体的微观结构和矿物组成，同时结合盾构渣土与固化土体宏观力学性质分析固化土体强度来源，结果表明固化土体的强度来源包括固化剂发生水化反应和土体内部结构的改变。 （3）研究发现随着养护龄期增加固化土体抗压强度逐渐增大，最后趋于稳定；提高固化剂掺量固化土体抗压强度明显增大；盾构渣土含水率影响固化土体最终强度。通过建立固化土体无侧限抗压强度与固化土体养护龄期、盾构渣土含水率、复合固化剂掺入量三者间的函数关系式，为实际工程施工提供参考。 （4）复合固化剂改良后的固化土体最大抗压强度可达到4 MPa以上，固化后的盾构渣土力学性能和工程特性满足道路路基规范要求，固化土体作为道路路基材料在有限元分析中表现优良，能代替土石材料作为路基填料。 |
| 作者： | 龙蛟 |
| 专业： | 建筑与土木工程 |
| 导师： | 丁建国;顾琳琳;薛丹旋 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 南京理工大学 |
| 学位年度： | 2021 |
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