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原文传递玄武岩纤维与粉煤灰改良山区软弱土路基水泥搅拌桩力学性能研究

论文题名：	玄武岩纤维与粉煤灰改良山区软弱土路基水泥搅拌桩力学性能研究
关键词：	软弱土路基;水泥搅拌桩;玄武岩纤维;粉煤灰;力学性能;西南山区
摘要：	西南山区各类基础设施建设时，经常会遇到山区软弱土这种不良地质，工程中常用水泥搅拌桩进行处治，但水泥搅拌桩因抗拉、抗剪性能较弱，应用于山区软弱土路基处治中易发生弯拉和剪切破坏，故对水泥搅拌桩的力学性能进行有效提升势在必行。本文在重庆市南岸区技术创新与应用发展一般项目(2022-24)的资助下，依托重庆至四川某高速公路山区软弱土区段路基边坡工程案例，首先通过室内直剪试验研究含水率、压实度和固结压力对山区软弱土的强度和变形的影响规律；其次开展玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土在不同的土样含水率、水泥含量、玄武岩纤维掺量、玄武岩纤维长度、粉煤灰掺量及养护龄期下的抗压、直剪、劈裂抗拉试验，分析不同因素影响下试样的强度和变形性能影响规律；最后通过SEM试验，从微观角度探究玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土力学性能提升的影响机理。主要研究内容和结论如下：　　（1）通过室内直剪试验，分析了压实度、含水率及固结压力等因素对山区软弱土的强度与变形特征的影响。结果表明，抗剪强度同压实度及固结压力呈现正相关变化规律，粘聚力和内摩擦角总体变化规律亦如此；抗剪强度、粘聚力和内摩擦角同含水率呈现反相关变化规律。　　（2）通过无侧限抗压强度试验分析了山区软弱土初始含水率、水泥掺量、玄武岩纤维掺量、粉煤灰掺量、玄武岩纤维长度以及养护龄期 6 个不同因素对玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土抗压力学性能提升效果的影响规律。结果表明，当玄武岩纤维掺量为0.6%、长度为6mm时，试样的抗压强度提升效果最好，纤维过量或者过长会在试样结构内部发生“堆聚”与“交叉”从而导致试样抗压性能减弱；初始含水率为 15.67%时，试样的抗压性能最优；试样抗压性能与粉煤灰掺量、水泥掺量及养护龄期呈正相关。　　（3）通过直剪试验分析了6个不同因素对玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土抗剪力学性能提升效果的影响规律。结果表明，随着玄武岩纤维掺量的增加，试样的抗剪强度和内摩擦角出现先增大后减小的变化趋势，纤维掺量为 0.6%时，试样的抗剪强度及内摩擦角取值最大；试样的抗剪强度及粘聚力随着纤维长度的增长而先减小后增大，纤维长度为 18mm 时，试样的抗剪强度及粘聚力取值最大；试样的抗剪强度、粘聚力及内摩擦角与粉煤灰掺量、水泥掺量整体呈现正相关；抗剪强度随着养护龄期的增大而增大；在初始含水率为 15.67%时，抗剪强度及粘聚力整体取值最大。　　（4）通过劈裂抗拉试验分析了6个不同因素对玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土抗拉力学性能提升效果的影响规律。结果表明，单因素分析下，试样的抗拉强度随着玄武岩纤维掺量的增加而先增后减，其值随着纤维长度的增长而逐渐减小；在纤维掺量为0.6%、长度为6mm时，试样的抗拉强度取值最大；试样的抗拉强度与粉煤灰掺量、水泥掺量及养护龄期同样呈现正相关；当初始含水率为15.67%时，试样的抗拉强度取值最大；同时还分析了玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土的拉应变峰值、残余强度与拉压比。　　（5）通过电镜扫描试验，并结合相关力学性能试验结果，分别从纤维掺量过多产生的“堆聚”现象、纤维过长产生的“交叉”现象、纤维的“摩擦加筋”、粉煤灰进行的“孔隙填充”、不同含水率所呈现的“强弱结合面”及土颗粒与胶凝产物的“胶结”作用等多方面揭示了玄武岩纤维、粉煤灰等对玄武岩纤维粉煤灰水泥改良土的增强机理。
作者：	张瑞
专业：	土木工程;结构工程
导师：	涂义亮
授予学位：	硕士
授予学位单位：	重庆交通大学
学位年度：	2023