水泥固化濱海風積砂動三軸試驗與理論模型研究.pdf

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

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積砂的作用機制。
　　結(jié)果表明:砂樣的偏應力峰值隨圍壓的增加線性增長。在CD試驗中,水泥樣的偏應力峰值隨著水泥劑量的增大明顯增強,但水泥劑量2％的峰值反而比純砂樣的低;在CU試驗中,由于水泥阻礙了孔壓的消散,使得水泥樣的強度略低于砂樣的。和7天相比,齡期28天對強度的貢獻不大。試樣發(fā)生了一定的軸向應變,再受等幅循環(huán)應變作用,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應變

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

4、準應變、相對密實度、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,增強了聯(lián)結(jié)強度和結(jié)構(gòu)強度。壓縮試樣至基準應變,剪切破壞隨膠結(jié)強度的增強、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,孔壓在動載作用下不易消散而迅速上升,但水泥增強了試樣的聯(lián)結(jié)強度,導致孔壓在后期增長緩慢;基準應變越大,試樣損傷破壞越嚴重,孔