水泥土的拉、壓強(qiáng)度性能試驗(yàn)研究及其數(shù)值模擬.pdf

1、根據(jù)《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》，設(shè)計(jì)水泥土擋墻時(shí)，允許的拉、壓強(qiáng)度比僅為6％，導(dǎo)致水泥摻入比和墻體厚度較大，從而造成浪費(fèi)。實(shí)際上，各個(gè)地區(qū)水泥土的拉、壓強(qiáng)度比有著很大差別，不同土質(zhì)的水泥土拉、壓強(qiáng)度比也相差很大。因此，對(duì)水泥土拉、壓強(qiáng)度比的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文以水泥土的拉、壓強(qiáng)度關(guān)系為研究對(duì)象，結(jié)合揚(yáng)州地區(qū)土質(zhì)條件，通過室內(nèi)試驗(yàn)、數(shù)值模擬并結(jié)合工程實(shí)例，研究了不同齡期、不同水泥摻入比和不同含水率下水泥土的拉、壓強(qiáng)度及拉、

2、壓強(qiáng)度比的變化規(guī)律，得出了合理的拉、壓強(qiáng)度比的取值范圍。主要研究?jī)?nèi)容與成果如下： (1)系統(tǒng)總結(jié)了水泥土拉、壓強(qiáng)度的研究成果，指出了現(xiàn)有研究中存在的不足和需要解決的問題。 (2)通過三種水泥土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，對(duì)不同齡期、不同水泥摻入比、不同含水率的水泥土進(jìn)行抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，水泥土的抗壓強(qiáng)度隨水泥摻入比的增加大致呈線性關(guān)系，與齡期的關(guān)系可用對(duì)數(shù)擬合。與砂土和粉土水泥土相比，粉質(zhì)粘土水泥土的早期強(qiáng)度增長(zhǎng)較慢

3、，中、后期強(qiáng)度增長(zhǎng)相對(duì)較快。隨著齡期的增加，水泥土的最佳含水率有增大趨勢(shì)，三種水泥土的最佳含水率均在25％~30％之間。 (3)通過三種水泥土的徑向壓裂試驗(yàn)，對(duì)不同齡期、不同水泥摻入比、不同含水率的水泥土進(jìn)行抗拉強(qiáng)度試驗(yàn)。研究結(jié)果表明，水泥土的抗拉強(qiáng)度隨著水泥摻入比的增大而不斷增大，水泥摻入比越大，水泥土的后期強(qiáng)度就越大，并且強(qiáng)度增長(zhǎng)的幅度也較大。水泥土的抗拉強(qiáng)度隨齡期和含水率變化的規(guī)律與抗壓強(qiáng)度相似。 (4)對(duì)比水泥土

4、的拉、壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果可知，砂土和粉土水泥土的最小拉、壓強(qiáng)度比約為12％，而粉質(zhì)粘土水泥土最小拉、壓強(qiáng)度比可達(dá)到16％，遠(yuǎn)大于規(guī)范中的6％。 (5)水泥土的電鏡掃描試驗(yàn)結(jié)果表明，水泥摻量的增加為促進(jìn)水化物的生成提供了大量的鈣離子，從而使水泥土的強(qiáng)度提高。隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，水泥土中水化物不斷增多，起到了很好的膠結(jié)作用，使得水泥土的強(qiáng)度隨齡期增大。粉土和砂土水泥土的骨架結(jié)構(gòu)主要以粒狀為主，而粉質(zhì)粘土主要以片狀體和絮凝體為主；粉土和砂土的

5、顆粒骨架作用使得粉土和砂土水泥土的強(qiáng)度大于粉質(zhì)粘土水泥土。 (6)采用數(shù)值模擬軟件模擬室內(nèi)水泥土的拉、壓強(qiáng)度試驗(yàn)過程，并通過改變邊界條件和加載條件，對(duì)水泥土抗拉強(qiáng)度的不同測(cè)試方法進(jìn)行模擬。模擬結(jié)果表明，軸向拉伸法與試驗(yàn)結(jié)果最為接近，其次是徑向壓裂和軸向壓裂。 (7)實(shí)際工程水泥土擋墻的計(jì)算分析結(jié)果表明，室內(nèi)試驗(yàn)得到的拉、壓強(qiáng)度比結(jié)果可以用于實(shí)際工程。對(duì)于揚(yáng)州地區(qū)的土質(zhì)條件，采用《建筑基坑支護(hù)技術(shù)規(guī)程》驗(yàn)算拉應(yīng)力時(shí)取拉、壓