钢渣粉改良膨胀土强度特性试验研究

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膨胀土亦称“胀缩性土”,具有遇水膨胀软化、失水收缩的特性。常使建筑物发生不均匀竖向沉降以及水平的胀缩变形。本文以钢渣粉作为改良材料,开展不同掺量下膨胀土的自由膨胀率试验、液塑限试验、膨胀力试验、直剪试验、三轴剪切试验,由此探讨钢渣粉对膨胀土的膨胀性及力学特性的影响规律,研究成果可为处理陕南膨胀土地基提供理论参考。主要研究内容如下:(1)基于自由膨胀率试验、液塑限试验、膨胀力试验,得出不同钢渣粉掺量对膨胀土胀缩特性的影响规律。试验表明,随着钢渣粉的掺入,土样的胀缩性不断减小,当钢渣粉的掺入15%时,自由膨胀率降低了11%,膨胀力降低了9.5%。塑性指数降低了8%。当钢渣粉掺量超过15%后,土样胀缩性随着钢渣粉掺量的增大改良效果减弱,可以得出钢渣粉最佳掺入量为15%。(2)通过直剪试验,探究不同钢渣粉掺量、含水率对膨胀土的物理力学特性的影响规律。研究表明,在掺量一定条件下,土样的强度参数随含水率的增加不断减小;在含水率一定条件下,随着钢渣粉的掺入使得土样抗剪强度、粘聚力和内摩擦角先增大后减小,当掺量为15%时,抗剪强度增加了17.7%,粘聚力增加22.9%,内摩擦角增加了 2%,各强度指标达到峰值,当掺量超过15%后,抗剪强度、粘聚力与内摩擦角有减小趋势;因此得出,钢渣粉改良膨胀土力学特性的最佳掺量为15%。(3)对重塑土与改良土进行不同含水率、围压以及压实度下的三轴剪切试验,探究在不同条件下土样的(σ1-σ3)-ε1曲线变化规律。分析得出,在低围压、低含水率以及高压实度时改良土的(σ1-σ3)-ε1曲线多为应变硬化,重塑土(σ1-σ3)-ε1曲线多为理想弹塑性;随着围压的增大改良土与重塑土的(σ1-σ3)-ε1曲线向应变硬化发展;其中土样的主应力差随压实度与围压增大而增强,随含水率增加而减小。(4)为了分析改良后土样强度随含水率增加、压实度下降的衰减规律,研究不同条件下土样的强度拟合曲线,研究表明,改良土随含水率的增高、压实度的下降抵抗强度衰减的能力高于重塑土,这表明掺入钢渣粉后土样的水敏感性降低,土样的强度稳定性提高。
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