摘要
膨胀土是一种对环境温度和湿度变化敏感的粘性土，其湿胀干缩特性对膨胀土地区的公路建设带来极大困扰。本文以汉中洋县地区膨胀土为研究对象，以粉煤灰和剑麻纤维为改良剂，采用宏观与微观角度相结合的方式，针对性地进行了系统的膨胀土改良试验。其中，宏观角度探究了单掺粉煤灰以及粉煤灰和剑麻纤维混合作用对膨胀土的抗压、抗剪、抗拉强度以及胀缩特性和压缩性的影响；微观角度通过X射线衍射试验和电镜扫描试验研究了膨胀土的矿物成分和微观结构，并揭示了两种改良材料的作用机理，主要内容及研究成果如下： （1）向膨胀土中掺入不同含量的粉煤灰，通过无侧限抗压强度试验确定粉煤灰的最佳掺量，再向粉煤灰改良土中分别掺入不同含量和不同长度的剑麻纤维，探究两种材料混合作用时，纤维含量和长度变化对膨胀土无侧限抗压强度的影响规律。结果表明：单掺粉煤灰、粉煤灰和剑麻纤维复合掺入均可有效提高膨胀土的无侧限抗压强度，但二者混合时效果更佳，且存在一个最优配比，本试验条件下的最优配比为：粉煤灰含量9%、剑麻纤维含量0.4%、长度20mm。 （2）通过无荷膨胀率试验和收缩试验得出：粉煤灰对于膨胀土的胀缩特性具有明显的抑制作用，剑麻纤维能够减缓膨胀土前期的膨胀速率，但对最终的膨胀率影响不大，但在无侧限抗压强度试验确定的粉煤灰和剑麻纤维的最优配比下，膨胀土的胀缩性指标均达到最小值，说明应用该配比改善膨胀土的胀缩性是行之有效的。 （3）基于无侧限抗压强度试验所得材料的最优配比下，利用直剪试验、劈裂抗拉强度试验和侧限压缩试验，得出粉煤灰能够提高膨胀土的抗剪、抗拉强度，改善膨胀土的压缩性。在粉煤灰改良土中加入剑麻纤维后，膨胀土的抗剪强度和抗拉强度得到进一步提高，试样由脆性破坏变为韧性破坏，但土的压缩性并无明显变化。 （4）电镜扫描试验表明：素膨胀土整体较为松散，加入粉煤灰后，粉煤灰与膨胀土中的矿物成分发生反应，生成的凝胶性物质和晶体有效填充了土中的空隙，增强了土的密实度和土颗粒之间的粘结性。剑麻纤维表面粗糙且拉伸强度较高，纤维与土之间的摩擦咬合作用以及纤维的连接交织作用和能量吸收效应能够限制土颗粒产生错位滑移，同时将荷载分散至其他区域，使得土体受力更加均匀，土体稳定性和安全性得到增强。
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