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矿渣+水泥改良膨胀土工程特性研究
| 论文题名： | 矿渣+水泥改良膨胀土工程特性研究 |
| 关键词： | 膨胀土路基;高炉矿渣;工业水泥;膨胀性;力学特性;水敏性 |
| 摘要： | 膨胀土是一种具有多裂隙、超固结和反复胀缩性的非饱和土，其自身强度具有随含水量升高而降低的特点。随着公共交通系统的快速发展，越来越多的公路、铁路在建设过程中都难免会遇到膨胀土路基，由于车辆等动力荷载往复循环作用，膨胀土受外力挤压其内部水来不及排出，土强度降低、刚度衰减，从而引发路基沉降和边坡失稳等工程事故。因此，对膨胀土进行改良，使其满足工程实际要求具有重要意义。论文以陕南地区膨胀土为研究对象，利用高炉炼铁产生的矿渣和工业水泥协同作用，对膨胀土进行改良。研究了其膨胀性、静力特性、动力特性变化规律，探讨了改良后土的水敏性，为膨胀土地区路基建设及稳定性评价提供了理论参考。研究成果如下： (1) 对陕南膨胀土进行了液塑限、膨胀力和自由膨胀率试验，得到不同水泥+矿渣掺量对膨胀土膨胀性的影响：水泥+矿渣可以有效地减少膨胀土的塑性指数、膨胀力和自由膨胀率，改善膨胀土的胀缩性质；随着矿渣掺量的逐渐增加，改良效果逐渐变好，但增长趋势有限；5%水泥+10%矿渣掺量时改良效果较好，节省材料。 (2) 基于常规三轴试验，得到了不同水泥+矿渣掺量下膨胀土抗剪强度、黏聚力以及内摩擦角影响变化规律：改良膨胀土应力-应变曲线随着围压和掺量的增加不断上升，膨胀土抗剪强度和黏聚力随着围压和矿渣掺量的增加而增大，在矿渣掺量超过10%后，增长趋势减缓；膨胀土的内摩擦角仅在刚加入5%水泥后有较大提升，随着矿渣掺量的增加，内摩擦角变化不明显。 (3) 通过动三轴试验，研究了水泥+矿渣掺量对膨胀土动变形特性的影响。试验结果表明：随着围压和水泥+矿渣掺量的增大，动骨干曲线逐渐上升，其中矿渣掺量增长至10%后，动骨干曲线变化不明显；相同动应变下，膨胀土的动弹性模量和阻尼比随着掺量的增加分别呈现出增大和减小的趋势，土抵抗动力变形的能力显著提升。 (4) 基于5%水泥+10%矿渣掺量，得到含水率对改良膨胀土的力学特性影响规律：随着掺量和围压的增大，含水率的减少，膨胀土应力-应变曲线逐渐上升，抗剪强度增加；相同掺量，含水率越低，黏聚力越高，内摩擦角越大；相同含水率条件下，改良膨胀土内摩擦角和黏聚力始终高于素膨胀土。矿渣+水泥的掺入提升了膨胀土抵抗水侵扰的能力，土抗变形能力增强。 |
| 作者： | 张柯龙 |
| 专业： | 土木水利 |
| 导师： | 李宝平;杨鹏 |
| 授予学位： | 硕士 |
| 授予学位单位： | 西安工业大学 |
| 学位年度： | 2023 |
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