路基填料無機化學改性微細結構研究.pdf

1、我國的高速公路里程數(shù)世界第一，在高速公路的建設中，路基的設計直接控制著高速公路的質量。高速公路建設需要大量的路基填料，對于其性能指標國家規(guī)范中有著明確的要求。隨著科學技術的發(fā)展和環(huán)保意識的提高，利用土壤固化劑處理路基填料得到了越來越廣泛的應用。
　　本文以江蘇省臨海高等級公路的粉土作為研究對象，依托國家自然基金“基于計算材料學原理的路堤填料無機固化劑設計理論研究”，選取NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作為無機改性劑，對改性

2、后的土體分別進行宏觀力學性質和微細結構研究，主要研究內容與結論如下:
　　(1)宏觀力學性質
　　以NaOH、Na2SiO3、Ca(OH)2作為無機改性劑，分別設置四組對照試驗進行對比研究。在標準養(yǎng)護條件，分別對改性土體進行加州承載比與固結不排水試驗。通過對比研究，發(fā)現(xiàn)無機改性荊可以有效提高路基填料的路用性能和抗剪強度指標，說明所用無機改性劑可有效地改善所研究的土體強度。
　　(2)微細結構研究
　　對四組土樣分

3、別進行X射線衍射分析和CT掃描試驗研究其微細結構。通過XRD圖譜分析，得出素土中主要成分為石英、高嶺石、鉀長石、斜長石、方解石和云母，而固化劑主要與其中的高嶺石、鉀長石、斜長石和云母反應，生成少量方解石和CSH。通過CT掃描試驗獲得土體內部圖像，對圖像進行圖像增強與圖像分割，處理后對圖像的平均灰度值、孔隙幾何特征和分形維數(shù)進行統(tǒng)計，其值與改性土樣微細結構變化相對應。三者與土樣的宏觀力學性質有一定聯(lián)系，其中平均灰度值與土樣CBR值有著明顯

4、的線性關系。
　　(3)顆粒流數(shù)值模擬
　　根據(jù)離散元數(shù)值模擬原理，按照各土樣級配，結合土樣CT圖像生成顆粒模型。對土樣進行雙軸試驗模擬，以室內固結不排水試驗為參照對象，標定顆粒細觀參數(shù)。將雙軸試驗模擬結果與試驗結果作對比，發(fā)現(xiàn)數(shù)值模擬結果與室內試驗結果較為接近。CT圖像的灰度值與模型的顆粒接觸剛度有著明顯的線性對應關系，說明CT圖像細觀參數(shù)對于顆粒流細觀參數(shù)標定有一定的參考作用。利用相同的顆粒模型和細觀參數(shù)，設置對應的伺服