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高速交通路堤地基长期力学行为盾构隧道与地下工程土的特性与测试技术土的分子动力学研究

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土的特性与测试技术


Ø  高分子聚合物改性土

高分子聚合物改性土具有很好的工程特性,已成为国际岩土工程地基改良的研究热点。研究发现高分子聚合物可以从微观上填堵黏土孔隙,致密矿物排列(图1),从而有效降低土体的渗透系数(<10-10 m/s),提高改性土的抗剪强度(粘聚力提高20%)。 因此,高分子聚合物改性土在垃圾填埋场衬垫及阻隔结构、改性土-水-气界面属性、改变土体持水性、 核离子在土壤中的传播及阻滞方面有巨大的应用前景。

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图1 改性土微观结构

Ø  粉煤灰固化土

粉煤灰固化土的研究对废弃物再利用、环境保护和可持续发展有重要意义。研究获得了粉煤灰和石灰炉渣加固道路路基层的物理力学特性(图2),基于粉煤灰颗粒接触力学及水化放热特征,建立了粉煤灰固化土弹性模量和热导系数随时间增长的理论模型,并提出了一种快速确定粉煤灰固化土初凝和终凝时间的新方法。

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图2 改性土各向异性特性

 

3.3岩土工程实验仪器、设备与技术

弯曲元技术被广泛的应用于量测土体的剪切波速。研发了国际上首个“离子浓度-温度-pH 值”可控的高压力悬浮式固结仪-弯曲元试验设备(图3),利用该成功测试获得了改性土以及不同离子浓度、高分子聚合物浓度和 pH 值环境下高岭土的强度变化以及超固结比引起的土体剪切波速各向异性的发展规律(图2)。


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图3“离子浓度-温度-pH 值”可控的高压力悬浮式固结仪-弯曲元试验设备

 

代表性论文:

Kang, X., Cao, J. and Bate, B.* (2018). Large-Strain Strength of Polymer Modified Kaolinite and Fly Ash-Kaolinite Mixtures. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, accepted, 05687876.

Kang, X., and Bate, B.* (2016). Shear Wave Velocity and its Anisotropy of Organically Modified High Volume Class F Fly Ash Kaolinite Mixtures, Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, ASCE, 04016068.

Kang, X., Kang, G.-C., and Bate, B. (2014). Measurement of Stiffness Anisotropy of Kaolinite Using Bender Element Tests in a Floating Wall Consolidometer, Geotechnical Testing Journal, ASTM. 37(5), 1-16.