水泥固化濱海風(fēng)積砂動(dòng)三軸試驗(yàn)與理論模型研究.pdf

1、濱海風(fēng)積砂常因級(jí)配不良而不易壓實(shí),以及常處于飽和或近飽和狀態(tài)而易于液化,其固砂問(wèn)題成為工程界和學(xué)術(shù)界,特別是公路工程領(lǐng)域中的重要研究課題之一。本文先分析濱海風(fēng)積砂的物理力學(xué)性質(zhì);再利用GDS動(dòng)、靜三軸試驗(yàn)系統(tǒng),研究水泥對(duì)濱海風(fēng)積砂的固化作用,分析在高含水量狀態(tài)下有效圍壓、水泥劑量、齡期對(duì)風(fēng)積砂的應(yīng)力—應(yīng)變曲線和孔壓曲線發(fā)展規(guī)律的影響;在不同的基準(zhǔn)應(yīng)變下對(duì)風(fēng)積砂及水泥固化砂施加不同幅值的等幅循環(huán)應(yīng)變荷載,分析試樣的孔壓發(fā)展規(guī)律;通過(guò)顯微鏡

2、觀察水泥固化砂的微觀結(jié)構(gòu),揭示了水泥加固濱海風(fēng)積砂的作用機(jī)制。
　　結(jié)果表明:砂樣的偏應(yīng)力峰值隨圍壓的增加線性增長(zhǎng)。在CD試驗(yàn)中,水泥樣的偏應(yīng)力峰值隨著水泥劑量的增大明顯增強(qiáng),但水泥劑量2％的峰值反而比純砂樣的低;在CU試驗(yàn)中,由于水泥阻礙了孔壓的消散,使得水泥樣的強(qiáng)度略低于砂樣的。和7天相比,齡期28天對(duì)強(qiáng)度的貢獻(xiàn)不大。試樣發(fā)生了一定的軸向應(yīng)變,再受等幅循環(huán)應(yīng)變作用,其孔壓發(fā)展規(guī)律可用“S”型曲線描述。密砂的抗液化能力隨基準(zhǔn)應(yīng)變

3、的增大、循環(huán)應(yīng)變幅值的減小而增大;中密砂的抗液化能力受基準(zhǔn)應(yīng)變的影響很小。隨循環(huán)應(yīng)變幅值的降低、基準(zhǔn)應(yīng)變和水泥劑量的增大,水泥樣的抗液化能力越強(qiáng)。和7天相比,齡期28天對(duì)試樣的液化強(qiáng)度貢獻(xiàn)不大。根據(jù)試驗(yàn)數(shù)據(jù),建立試驗(yàn)動(dòng)孔壓對(duì)數(shù)模型和動(dòng)剪切模量對(duì)數(shù)模型。砂樣孔壓模型參數(shù)ψ隨基準(zhǔn)應(yīng)變和相對(duì)密實(shí)度的增大而增大;水泥樣的ψ值普遍比砂樣的小,隨基準(zhǔn)應(yīng)變和水泥劑量的增大而增大,受齡期影響不大。動(dòng)剪切模量模型參數(shù)?、?隨循環(huán)應(yīng)變幅值的增大而增大,隨基

4、準(zhǔn)應(yīng)變、相對(duì)密實(shí)度、水泥劑量和齡期的增大而減小。摻入水泥后,水化產(chǎn)物隨水泥摻量的增加從纖維狀向網(wǎng)格狀轉(zhuǎn)變,改變了砂樣的孔隙結(jié)構(gòu),降低了孔隙率,網(wǎng)格狀骨架把砂粒聯(lián)結(jié)為一體,增強(qiáng)了聯(lián)結(jié)強(qiáng)度和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。壓縮試樣至基準(zhǔn)應(yīng)變,剪切破壞隨膠結(jié)強(qiáng)度的增強(qiáng)、圍壓、孔隙率的降低而推緩。水泥劑量增加,試樣損傷發(fā)展較為緩慢,孔隙率較低,孔壓在動(dòng)載作用下不易消散而迅速上升,但水泥增強(qiáng)了試樣的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度,導(dǎo)致孔壓在后期增長(zhǎng)緩慢;基準(zhǔn)應(yīng)變?cè)酱?試樣損傷破壞越嚴(yán)重,孔