水泥和石灰改性膨胀土力学试验及其对高填方渠道沉降影响研究

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1、分类号TU4密级公开UDC硕士学位论文水泥和石灰改性膨胀土力学试验及其对高填方渠道沉降影响研究学位申请人：马莉学科专业：水工结构工程指导教师：李建林教授王乐华副教授二○一四年五月万方数据ADissertationSubmittedinPartialFulfillmentoftheRequirementsfortheDegreeofMasterofScienceinEngineeringResearchoncementandlimemodifiedexpansivesoilmechanicstestanditseffectonchannelso

2、fhighfillsettlementGraduateStudent:MaLiMajor:HydraulicEngineeringSupervisor:Prof.LiJianlinProf.WangLehuaChinaThreeGorgesUniversityYichang,443002,P.R.ChinaMay,2014万方数据三峡大学硕士学位论文三峡大学学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的成果，除文中已经注明引用的内容外，本论文不含任何其他个人或集体已经发表或撰写过的作品成果。对

3、本文的研究做出重要贡献的个人和集体均已在文中以明确方式标明，本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。学位论文作者签名：日期：I万方数据三峡大学硕士学位论文内容摘要膨胀土因其含有蒙脱石、伊利石和高岭石等亲水性矿物质，所以遇水会发生膨胀，而失水则收缩。这种特性对工程的稳定性和安全性会产生极大的不利影响，工程中常常会先对其进行改性后再利用。本文首先通过试验重点研究水泥和石灰改性膨胀土的力学特性影响，并结合南水北调中线淅川段某典型渠道断面，研究其对高填方渠道沉降的影响。主要研究内容如下：（1）基本物理特性试验研究。根据所取土样进行基本物理特性试验，

4、得到所取土样的颗粒级配、比重、塑性指数以及膨胀性，从而确定改性土的石灰和水泥掺量，并确定试验方案。（2）抗剪强度特性试验研究。试样的抗剪强度指标与水泥和石灰的掺灰量基本呈线性关系；随着掺灰量的增加，粘聚力和内摩擦角均随之成三次函数增加；养护时间越长，试样的抗剪强度指标越高；且相比同等条件下的石灰改性土，水泥改性土的抗剪强度值要略高，后期增长趋势持续更久。（3）固结特性试验研究。在膨胀土中掺入不同掺量的水泥和石灰均能改性膨胀土的可压缩性；且随着掺灰量的增加，养护的时间延长，改性土的孔隙比不断降低，且降低的幅度越来越小。石灰改性土在达到一定的掺灰

5、量后再继续增加时，其孔隙比会出现小幅度的反弹现象；同时随着掺灰量的增加，改性土的压缩系数成三次函数减小，压缩模量也成三次函数增加。（4）胀缩及渗透特性试验研究。膨胀土的膨胀过程分为快速、缓慢和稳定膨胀三个阶段。当掺入水泥和石灰后，通过化学反应使膨胀土中矿物质成分发生改变，从而降低了膨胀土的亲水性和胀缩性，使膨胀土变为非膨胀土。且随着掺灰量和养护时间的增加，改性土的膨胀率、收缩率和塑性指数均以三次函数呈大幅度降低。膨胀土由于其具有较强的亲水性，因此饱和膨胀土土样的渗透系数较小，在掺入水泥和石灰后亲水性减弱，其渗透系数随着掺灰量的增加而以三次函数

6、增加。且石灰对改性土亲水性的改善效果要明显优于水泥。（5）对高填方渠道沉降影响的研究。对南水北调中线工程河南省南阳市邓州市九重乡和九龙乡境内淅川段某一典型渠道断面为实例，建立有限元计算模型，结合试验和相关资料，确定计算参数，采取改性土“金包银”的方式，计算并分析填土过程及填完静置六个月土体的沉降量。填土初期，土体的沉降变化均较大，待填土完成后，其沉降变化幅度逐渐趋于稳定状态，且采用水泥改性土断面的沉降量略小于石灰改性土的沉降量。关键词：膨胀土水泥和石灰改性试验研究沉降计算II万方数据三峡大学硕士学位论文AbstractExpansivesoi

7、lcontainsmontmorillonite,illiteandmontmorillonitehydrophilicminerals,soitsvolumegetwiderunderwaterandshrinkagewithoutwater.Thisfeaturewillhavenegativeinfluenceonthestabilityandsafetyofengineering.Weoftenchangeitsphysicalpropertiesbeforeusingit.Throughtheexperimentalresearch

8、,thispaperstudiedthemechanicalpropertieschangeofexpansivesoilmixedcementandlime.An