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膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究

高梦娜 王旭 李建东 张延杰 蒋代军

高梦娜,王旭,李建东,等. 膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究[J]. 水利水运工程学报,2022. doi:  10.12170/20210818003
引用本文: 高梦娜,王旭,李建东,等. 膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究[J]. 水利水运工程学报,2022. doi:  10.12170/20210818003
(GAO Mengna, WANG Xu, LI Jiandong, et al. Experiment study on the strength and microstructure of bentonite-lime improved loess[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(in Chinese)) doi:  10.12170/20210818003
Citation: (GAO Mengna, WANG Xu, LI Jiandong, et al. Experiment study on the strength and microstructure of bentonite-lime improved loess[J]. Hydro-Science and Engineering, 2022(in Chinese)) doi:  10.12170/20210818003

膨润土石灰改良黄土强度及微观结构试验研究

doi: 10.12170/20210818003
基金项目: 国家自然科学基金资助项目(51868038)
详细信息
    作者简介:

    高梦娜(1997—),女,陕西华阴人,硕士研究生,主要从事岩土力学理论及试验研究。E-mail:1511017470@qq.com

    通讯作者:

    王 旭(E-mail:publicwang@163.com

  • 中图分类号: TU472

Experiment study on the strength and microstructure of bentonite-lime improved loess

  • 摘要: 黄土工程性能较差,必须经过处理才能作为路基填料使用。为了提高黄土路基的承载力,更好地解决黄土路基的工程病害问题,在黄土路基填料中加入膨润土和石灰,通过不同组合掺量的膨润土-石灰-黄土的无侧限抗压强度试验与核磁共振试验,分别从土体强度和孔隙结构的角度出发,研究各掺量膨润土-石灰对黄土路基填料强度及孔隙结构的改良效果。试验结果表明:膨润土可以有效填充黄土的孔隙,石灰能使土体内分散的颗粒连成整体,并使土体无侧限抗压强度提高4.01倍;改良黄土的无侧限抗压强度随着养护龄期的增大而增大;与素黄土相比,改良黄土的孔隙度降低,大孔隙占比显著减少。通过微观电镜扫描发现土颗粒之间连成整体,且颗粒间的大孔隙也基本被填充。因此,膨润土和石灰对黄土填料的改良效果较为显著。
  • 图  1  黄土颗粒级配曲线

    Figure  1.  Loess grain gradation curve

    图  2  膨润土及石灰改良黄土应力-应变曲线

    Figure  2.  Stress-strain curves of bentonite and lime modified loess

    图  3  膨润土-石灰掺量与黄土无侧限抗压强度关系

    Figure  3.  Relationship between bentonite and lime content and unconfined loess compressive strength

    图  4  龄期14 d膨润土和石灰掺量与无侧限抗压强度关系

    Figure  4.  Relationship between bentonite and lime content at 14 d and unconfined compressive strength

    图  5  养护龄期对改良土无侧限抗压强度的影响

    Figure  5.  Influence of curing age on unconfined compressive strength of improved soil

    图  6  改良黄土孔隙分布

    Figure  6.  Porosity distribution of improved loess

    图  7  孔隙体积分布

    Figure  7.  Pore volume distribution

    图  8  不同掺量下改良黄土SEM图

    Figure  8.  SEM diagram of improved loess at different mixing amounts

    表  1  黄土试样基本物理性质

    Table  1.   Basic physical properties of loess soil samples

    土粒相对
    密度
    最优含水率/
    %
    最大干密度 /
    (g·cm−3)
    液限/
    %
    塑限/
    %
    塑性
    指数
    2.6816.611.7229.7019.4610.23
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    表  2  试验工况

    Table  2.   Test conditions

    试验工况膨润土掺量/%石灰掺量/%最优含水量/%最大干密度/(g·cm−3)液限/%塑限/%塑性指数
    1 3 3 18.17 1.60 40.32 21.69 18.63
    2 3 5 19.39 1.58 41.58 20.30 21.28
    3 3 7 20.58 1.55 38.85 25.12 13.73
    4 5 3 19.36 1.63 36.54 17.42 19.12
    5 5 5 21.29 1.61 40.21 25.10 15.11
    6 5 7 23.40 1.58 35.67 17.15 18.53
    7 7 3 21.47 1.66 41.10 27.26 13.84
    8 7 5 23.91 1.65 42.06 27.19 14.88
    9 7 7 24.58 1.60 38.63 19.77 18.85
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    表  3  不同膨润土-石灰掺量的孔隙度

    Table  3.   Porosity of different bentonite and lime content

    膨润土
    掺量/%
    孔隙度/%
    石灰掺量0石灰掺量3%石灰掺量5%石灰掺量7%
    032.00///
    3/29.9128.7928.20
    5/28.2627.6828.71
    7/29.3229.4530.51
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    表  4  最大孔隙值及占比

    Table  4.   Maximum pore value and proportion

    膨润土掺量/%石灰掺量/%最大孔径值/μm所占百分比/%
    0 0 70.594 15 1.09
    3 3 61.442 26 0.53
    3 5 61.442 26 0.10
    3 7 61.442 26 9×10−4
    5 3 70.594 15 0.12
    5 5 61.442 26 0.29
    5 7 70.594 15 0.15
    7 3 75.669 25 1×10−4
    7 5 65.859 43 0.35
    7 7 65.859 43 0.39
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出版历程
  • 收稿日期:  2021-08-18
  • 网络出版日期:  2022-08-22

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