关键词:
黄土改良
木质素
石灰
三轴试验
有限元分析
摘要:
黄土地域施工,首要解决黄土存在的工程性能欠佳问题,减少或消除黄土湿陷性、提高黄土强度、降低黄土高压缩性、使其工程性能指标提高后,方可进行工程建设使用。提高黄土性能手段众多,物理手段、化学手段、生物手段。面对日益尖锐的环镜变化问题,建设施工选择对环境友好材料十分关键。本文采用了对环境影响小且环保性能优越的木质素作为土体加固材料。以改良黄土土体物理力学性能为目标。基于三轴试验,分析木质素加固黄土的力学性能指标,推断加固机理。并结合有限元分析软件,利用改良黄土体加固边坡坡面,提高边坡稳定性,减少边坡滑移的产生,为边坡灾害防治提供一定的理论依据。本文的主要成果如下:(1)单纯木质素添加使得土体塑限指数提升。击实试验下木质素改良黄土最优干密度大于素黄土击实下获得的干密度。木质素可以加固土体骨架,并填充土体骨架,密实土体,使得改良土体获得更高的密度。利用少量石灰耦合木质素改良土体会降低土体最大干密度,并提高土体最优含水率。(2)结合常规三轴试验,木质素改良黄土体的应力应变曲线均为弱硬化性。木质素单掺改良黄土体时当木质素加入量在1%-5%时黄土强度有明显提高。当木质素含量继续提升,改良土体强度增幅不大。木质素含量过高时土体强度呈减小趋势,含量继续升高时使得改良土体强度低于素土体强度。木质素明显提升改良土体粘聚力。针对此次试验结果,最佳单掺木质素改良黄土体效果最佳时,添加量为3%,在此含量下改良黄土体可获得比较好的力学指标。(3)少量石灰耦合木质素协同改良土体,三轴试验表明木质素-石灰改良黄土体应力应变曲线在低围压下大部分呈软化型,围压较高下曲线呈强硬化型。少量石灰协助提高了木质素改良黄土体的水平,使得改良强度上升明显,优于单一加入木质素改良黄土土体,协同改良土体内摩擦角提升不明显,提升变化在8°之内。粘聚力提高明显,最高提高为初始粘聚力两倍之多。(4)结合ABAQUS分析改良黄土土体加固边坡坡面,3%木质素改良黄土加固黄土边坡坡面时,边坡能获得较高的安全系数。边坡稳定性能提高。木质素-石灰配比在5:6时改良加固边坡加固效果优于单纯木质素改良,贯通面形成时监测点的位移明显小于其他添加量。改良土体加固坡面,层厚度增加时可以使得加固效果增加,安全系数的提高和改良厚度增加呈正相关系。考虑到经济因素,推荐使用3m作为加固厚度加固坡面效果最优。