1、粉土及其穩定土的三軸試驗研究匯報人：汪斌本周研讀論文本周研讀論文粉土及其穩定土的三軸試驗研究粉土及其穩定土的三軸試驗研究砂土應力路徑本構模型的試驗驗證砂土應力路徑本構模型的試驗驗證不同應力路徑下結構性土的力學特性不同應力路徑下結構性土的力學特性非飽和土三軸儀的實驗操作及應用非飽和土三軸儀的實驗操作及應用草灌植物淺細根系固土的三軸實驗研究草灌植物淺細根系固土的三軸實驗研究粉土及其穩定土的三軸試驗研究粉土及其穩定土的三軸試驗研究 研究課題研究目的主要內容主要內容以粉土和以粉土和4 %石灰、石灰、2 %水泥水泥+2 %石灰、石灰、4 %SEU-2 型固化劑、型固化劑、8%SEU-2 型固化劑處理的粉

2、土為研究對象，通過不固結不排型固化劑處理的粉土為研究對象，通過不固結不排水三軸剪切試驗水三軸剪切試驗(UU)和固結不排水三軸剪切試驗和固結不排水三軸剪切試驗(CU)對變摻量、對變摻量、變齡期條件下粉土及穩定土的強度和變形特性進行了研究。試變齡期條件下粉土及穩定土的強度和變形特性進行了研究。試驗結果表明：粉土及其穩定土的應力驗結果表明：粉土及其穩定土的應力-應變曲線主要為軟化型。應變曲線主要為軟化型。SEU-2 型固化劑在改善粉土的凝聚力方面起了很好的作用，綜型固化劑在改善粉土的凝聚力方面起了很好的作用，綜合考慮了不同穩定方法的強度指標，表明摻合考慮了不同穩定方法的強度指標，表明摻SEU-2 型

3、固化劑是型固化劑是穩定粉土的最有效的方法。穩定粉土的最有效的方法。引言引言welcome to use these PowerPoint templates, New Content design, 10 years experience粉土系介于粘性土和砂性土之間的一類土，工程性質比較復雜，粉土系介于粘性土和砂性土之間的一類土，工程性質比較復雜，按照按照巖土工程勘察規范巖土工程勘察規范11的規定：凡粒徑大于的規定：凡粒徑大于0.075 mm0.075 mm、顆粒含量小于或等于全重顆粒含量小于或等于全重50 %50 %、且塑性指數小于或等于、且塑性指數小于或等于10 10 的土的土為粉土，其粒

4、組成分中為粉土，其粒組成分中0.0050.0050.05 mm 0.05 mm 和和0.050.050.075 mm0.075 mm的粒的粒組占絕大多數。這類土既不同于粘性土，又有別于砂土，水與土組占絕大多數。這類土既不同于粘性土，又有別于砂土，水與土顆粒之間的作用明顯異于粘性土和砂土，主要表現顆粒之間的作用明顯異于粘性土和砂土，主要表現“粉粒粉粒”的特的特征，隨著顆粒組成的不同，其工程性質有轉折性變化。粉性土作征，隨著顆粒組成的不同，其工程性質有轉折性變化。粉性土作為筑路材料，因含有較多的粉粒，干時雖稍有粘結性，但易被壓為筑路材料，因含有較多的粉粒，干時雖稍有粘結性，但易被壓碎、揚塵大，浸水

5、時很快被濕透，易形成流體狀態。粉性土的毛碎、揚塵大，浸水時很快被濕透，易形成流體狀態。粉性土的毛細水上升高度大，在季節性冰凍地區更容易使路基產生水分累積，細水上升高度大，在季節性冰凍地區更容易使路基產生水分累積，造成嚴重的凍脹翻漿現象。造成嚴重的凍脹翻漿現象。引言引言穩定土穩定土2是采用一定的物理化學方法及其相應的技術措施使土是采用一定的物理化學方法及其相應的技術措施使土的物理力學性能得到改善以適應工程技術的需要。穩定土的方的物理力學性能得到改善以適應工程技術的需要。穩定土的方法有多種，但目前國內外仍以無機結合料穩定為主，改善土性法有多種，但目前國內外仍以無機結合料穩定為主，改善土性質的產品主

6、要有石灰、水泥、粉煤灰或這些材料的混合物，在質的產品主要有石灰、水泥、粉煤灰或這些材料的混合物，在幾十年的發展過程中，已形成了比較成熟的無機結合料穩定方幾十年的發展過程中，已形成了比較成熟的無機結合料穩定方法，但從實踐效果來看，不同的結合料法，但從實踐效果來看，不同的結合料，其穩定的效果有著明其穩定的效果有著明顯的差異顯的差異。針對江蘇地區粉土的特殊性，從提高粉。針對江蘇地區粉土的特殊性，從提高粉土體系本身土體系本身的強度著手，同時考慮水穩定性、抗收縮性等性能進行研究。的強度著手，同時考慮水穩定性、抗收縮性等性能進行研究。使摻入到粉土中的固化材料使摻入到粉土中的固化材料不僅起到膠凝和填充的作用

7、，最好不僅起到膠凝和填充的作用，最好能激發粉土自身能激發粉土自身的活性，或者與土粒發生相互作用，基于這樣的活性，或者與土粒發生相互作用，基于這樣的研究思路，提出粉土固化材料的可能組分，研制成功的研究思路，提出粉土固化材料的可能組分，研制成功SEU-2 型固化劑，并將其應用到高速公路的路基填筑中型固化劑，并將其應用到高速公路的路基填筑中5。本文一方。本文一方面借鑒以往的研究成果，采用傳統的無機結合料（石灰、水泥面借鑒以往的研究成果，采用傳統的無機結合料（石灰、水泥+石灰）的方法；另一方面采用石灰）的方法；另一方面采用SEU-2 型固化劑的穩定方法，型固化劑的穩定方法，從力學性能的角度出發，研究粉

8、土作為路基填料的可行性。從力學性能的角度出發，研究粉土作為路基填料的可行性。粉土的強度特性及應力粉土的強度特性及應力-應變特性應變特性根據擊實試驗結果，粉土的最大干密度為根據擊實試驗結果，粉土的最大干密度為1.805 g/cm3，制樣取對應，制樣取對應壓實度壓實度95 %的干密度進行制備，成型后進行飽和。的干密度進行制備，成型后進行飽和。UU 試驗結果如圖試驗結果如圖1，在不同圍壓條件下粉土的應力，在不同圍壓條件下粉土的應力-應變關系可見圖應變關系可見圖2，重塑樣在圍壓，重塑樣在圍壓100 kPa的較低應力水平下有明顯的峰值，呈脆性破壞，破壞后殘余的較低應力水平下有明顯的峰值，呈脆性破壞，破壞

9、后殘余強度低，應力強度低，應力-應變曲線呈軟化型；在圍壓應變曲線呈軟化型；在圍壓400kPa 的較高應力水平下，的較高應力水平下，土樣峰值不明顯，以塑性破壞為主，應力土樣峰值不明顯，以塑性破壞為主，應力-應變曲線接近硬化型；而在應變曲線接近硬化型；而在圍壓圍壓200 kPa 的條件下，土樣破壞的表現介于二者之間。的條件下，土樣破壞的表現介于二者之間。粉土的粉土的 CU 試驗結果與試驗結果與UU 試驗類似，在不同圍壓條件試驗類似，在不同圍壓條件下土樣都有破壞峰值，且在較低圍壓應力水平下表現下土樣都有破壞峰值，且在較低圍壓應力水平下表現得更明顯，應力得更明顯，應力-應變曲線主要為軟化型，低圍壓時殘

10、應變曲線主要為軟化型，低圍壓時殘余強度比峰值強度降低得更多，高圍壓時殘余強度與余強度比峰值強度降低得更多，高圍壓時殘余強度與峰值強度相比降低得不明顯。與峰值強度相比降低得不明顯。與UU 試驗類似，剪切過試驗類似，剪切過程中孔壓變化與剪切偏應力之間的關系也表現出先增程中孔壓變化與剪切偏應力之間的關系也表現出先增后減，先正后負的剪脹特點。后減，先正后負的剪脹特點。3 穩定土三軸剪切試驗研究穩定土三軸剪切試驗研究對摻入不同穩定劑的粉土進行了對摻入不同穩定劑的粉土進行了UU 和和CU 試驗，以研究在試驗，以研究在變摻量、變齡期條件下土體的強度和變形特性。試樣的制備變摻量、變齡期條件下土體的強度和變形特

11、性。試樣的制備采用擊實制樣，摻穩定劑的粉土分別進行采用擊實制樣，摻穩定劑的粉土分別進行7，14，28 d 標準標準養護養護3,4。為方便與前面試驗結果的對比，同時也為合理地。為方便與前面試驗結果的對比，同時也為合理地選擇穩定劑提供更充分的依據，分別選用了不同種類的穩定選擇穩定劑提供更充分的依據，分別選用了不同種類的穩定劑：劑：4 %石灰、石灰、2 %水泥水泥+2 %石灰、石灰、4 %SEU-2 型固化劑、型固化劑、8 %SEU-2 型固化劑。型固化劑。3.1 摻摻4 %石灰的粉土三軸剪切試驗結果石灰的粉土三軸剪切試驗結果由圖由圖 3 和圖和圖4 可知，摻可知，摻4 %石灰的粉土在標養石灰的粉土

12、在標養7 d 后后UU 試驗試驗和和CU 試驗的強度指標非常接近，試驗的強度指標非常接近，u c =56.6 kPa， u =27； cu c =55.8 kPa， cu =27。圖。圖5 和圖和圖6 對此提對此提供了證明，無論是供了證明，無論是UU 試驗還是試驗還是CU 試驗的應力試驗的應力-應變曲線都應變曲線都表現為明顯的峰值破壞，為典型的軟化型曲線。表現為明顯的峰值破壞，為典型的軟化型曲線。3.1 摻摻4 %石灰的粉土三軸剪切試驗結果石灰的粉土三軸剪切試驗結果3.1 摻摻4 %石灰的粉土三軸剪切試驗結果石灰的粉土三軸剪切試驗結果3.2 摻摻2 %水泥水泥+2 %石灰的粉土三軸剪切試驗結果

13、石灰的粉土三軸剪切試驗結果經驗表明，用水泥固化穩定土體能有效增加土體的內摩擦角和凝聚力，用經驗表明，用水泥固化穩定土體能有效增加土體的內摩擦角和凝聚力，用一部分水泥代替石灰也能起比單純摻石灰更好的固化穩定效果，這在穩定一部分水泥代替石灰也能起比單純摻石灰更好的固化穩定效果，這在穩定粉土的直剪試驗和無側限強度試驗中已有所體現，三軸剪切的結果進一步粉土的直剪試驗和無側限強度試驗中已有所體現，三軸剪切的結果進一步說明了這一點。圖說明了這一點。圖7 和圖和圖8分別是摻分別是摻2 %水泥水泥+2 %石灰的石灰的UU 和和CU 試驗結試驗結果，試樣干密度果，試樣干密度1.72 g/cm3，標準養護，標準養

14、護7 d， u c =114.75 kPa，u =29； cu c =91.1 kPa， cu =29。CU 試驗土樣在圍壓下固結的效試驗土樣在圍壓下固結的效果在總應力指標上未體現出來，可由有效強度指標體現果在總應力指標上未體現出來，可由有效強度指標體現c =77.3 kPa， =31。由試驗結果可見，摻由試驗結果可見，摻2 %水泥水泥+2 %石灰的粉土凝聚力有顯著提高，內摩擦角也有石灰的粉土凝聚力有顯著提高，內摩擦角也有較大的增長，比摻較大的增長，比摻4 %石灰的粉土改善很多，特別在凝聚力方面的提高對粉土壓石灰的粉土改善很多，特別在凝聚力方面的提高對粉土壓實成型很有幫助。由圖實成型很有幫助。

15、由圖9 和圖和圖10 的應力的應力-應變曲線可見，水泥應變曲線可見，水泥+石灰的穩定粉土石灰的穩定粉土破破壞時的偏應力峰值非常明顯，殘余強度急劇降低，傾向于脆性破壞，更能體現類壞時的偏應力峰值非常明顯，殘余強度急劇降低，傾向于脆性破壞，更能體現類似超固結土的軟化型曲線。似超固結土的軟化型曲線。3.3 摻摻SEU-2 型固化劑的粉土三軸試驗結果型固化劑的粉土三軸試驗結果試驗采用試驗采用4 %和和8 %兩種摻量，對添加兩種摻量，對添加SEU-2型固化劑的粉土進行了型固化劑的粉土進行了UU 試驗和試驗和CU 試驗。試驗。4 %摻量的試樣干密度為摻量的試樣干密度為1.72 g/cm3，8 %摻量的試樣

16、干密度為摻量的試樣干密度為1.70 g/cm3，標準養護，標準養護7 d，強度指標見表，強度指標見表1。應力。應力-應變曲線見圖應變曲線見圖11、圖、圖12。試驗結果表明：摻入不同比例的固化劑后，經短期標養，試驗結果表明：摻入不同比例的固化劑后，經短期標養，4 %4 %摻量的凝聚力摻量的凝聚力增長較增長較8 %8 %摻量的要大，但前者內摩擦角卻不及后者提高明顯。摻量的要大，但前者內摩擦角卻不及后者提高明顯。摻摻SEU-2 SEU-2 型固化劑的粉土應力型固化劑的粉土應力- -應變曲線表明：穩定粉土依然保留了較明顯的軟應變曲線表明：穩定粉土依然保留了較明顯的軟化化曲線特性，破壞峰值非常明顯，隨后

17、殘余強度下降較多，說明固化劑在改善粉土曲線特性，破壞峰值非常明顯，隨后殘余強度下降較多，說明固化劑在改善粉土的凝聚力方面起了很好的作用。的凝聚力方面起了很好的作用。3.4 3.4 不同穩定方法效果的對比不同穩定方法效果的對比對不同穩定方法在不同齡期的強度效果可見表對不同穩定方法在不同齡期的強度效果可見表 2 2。3.4 3.4 不同穩定方法效果的對比不同穩定方法效果的對比對比標養對比標養28 d 28 d 穩定土的穩定土的UU UU 試驗強度值，由表試驗強度值，由表2 2 可見，摻可見，摻2 %2 %水泥水泥+2 %+2 %石灰的土石灰的土 值高于摻值高于摻4 %4 %石灰以及摻石灰以及摻4

18、%SEU-2 4 %SEU-2 型固化劑的土，摻型固化劑的土，摻8 %SEU-28 %SEU-2型固化劑的土型固化劑的土 值高于值高于2 %2 %水泥水泥+2 %+2 %石灰的土，同時也說明固化劑的摻量確實影響土的石灰的土，同時也說明固化劑的摻量確實影響土的 值。值。由表由表2 2可見，對土可見，對土c c 值的提高一般呈現良好的規律性，摻值的提高一般呈現良好的規律性，摻4 %4 %石灰的粉土、摻石灰的粉土、摻2 %2 %水泥水泥+2 %+2 %石灰的粉土、摻石灰的粉土、摻4 %SEU-2 4 %SEU-2 型固化劑的粉土、摻型固化劑的粉土、摻8 %SEU-2 8 %SEU-2 型固化劑的型固

19、化劑的粉粉土的土的28 d 28 d 的的c c 值依次增加，且差距較大，變化幅度遠遠大于值依次增加，且差距較大，變化幅度遠遠大于 值的變化幅度。值的變化幅度。對對CU CU 試驗強度值也有相同的規律。考慮粉土穩定的強度問題中，重點解決粉土試驗強度值也有相同的規律。考慮粉土穩定的強度問題中，重點解決粉土筑路時易分散、易開裂、難成形的關鍵是有效增加粉土的凝聚力，故綜合考慮以筑路時易分散、易開裂、難成形的關鍵是有效增加粉土的凝聚力，故綜合考慮以上穩定方法的強度指標，可認為摻上穩定方法的強度指標，可認為摻SEU-2 SEU-2 型固化劑是穩定粉土最有效的方法。型固化劑是穩定粉土最有效的方法。4 結論

20、結論以粉土和采用不同穩定劑處理的粉土為研究對象，通過三軸剪切試驗的方法對其以粉土和采用不同穩定劑處理的粉土為研究對象，通過三軸剪切試驗的方法對其強度和變形特征進行了研究，得出以下幾點結論：強度和變形特征進行了研究，得出以下幾點結論：(1) (1) 粉土應力粉土應力- -應變曲線主要為軟化型，低圍壓時殘余強度比峰值強度降低得更應變曲線主要為軟化型，低圍壓時殘余強度比峰值強度降低得更多，高圍壓時殘余強度與峰值強度相比降低不明顯。可認為粉土在低應力水平下多，高圍壓時殘余強度與峰值強度相比降低不明顯。可認為粉土在低應力水平下塑性較差，更傾向于脆性破壞，同時重塑的密實粉土具有剪脹性。塑性較差，更傾向于脆性破壞，同時重塑的密實粉土具有剪脹性。(2) (2) 摻摻SEU-2 SEU-2 型固化劑的粉土應力型固化劑