岩土力学 ›› 2021, Vol. 42 ›› Issue (7): 1871-1882.doi: 10.16285/j.rsm.2020.0776

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海水环境下钙质砂水泥土加固体的 微观侵蚀机制试验研究

万志辉1, 2,戴国亮1, 2,龚维明1, 2,高鲁超1, 2   

  1. 1. 东南大学 混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室,江苏 南京 211189;2. 东南大学 土木工程学院,江苏 南京 211189
  • 收稿日期:2020-06-07 修回日期:2021-05-18 出版日期:2021-07-12 发布日期:2021-07-16
  • 通讯作者: 戴国亮,男,1975年生,博士,教授,博士生导师,主要从事岩土工程教学和科研工作。E-mail: daigl@seu.edu.cn E-mail:zhihuiwan@seu.edu.cn
  • 作者简介:万志辉,男,1990年生,博士,助理研究员,主要从事桩基后压浆理论与工程实践方面的科研工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(No. 52008100,No. 51878160);江苏省基础研究计划(自然科学基金)项目(No. BK20200400)。

Experimental study on micro-erosion mechanism of cement stabilized calcareous sand under seawater environment

WAN Zhi-hui1, 2, DAI Guo-liang1, 2, GONG Wei-ming1, 2, GAO Lu-chao1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Concrete and Prestressed Concrete Structures of Ministry of Education, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China; 2. School of Civil Engineering, Southeast University, Nanjing, Jiangsu 211189, China
  • Received:2020-06-07 Revised:2021-05-18 Online:2021-07-12 Published:2021-07-16
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51878160, 52008100) and the Natural Science Foundation of Jiangsu Province (BK20200400).

摘要: 针对海洋环境下钙质砂中的后压浆桩耐久性问题,通过微型贯入、扫描电镜、能谱、X射线衍射及无侧限抗压强度等多种试验手段,研究了养护时间与水泥掺量对海水环境下钙质砂水泥土加固体的强度变化规律,建立了钙质砂水泥土加固体的无侧限抗压强度与贯入阻力的关系,并与硅质砂水泥土加固体的试验结果进行了对比,揭示了钙质砂水泥土加固体的微观侵蚀机制。结果表明,根据贯入阻力的分布特征,可将海水环境中水泥土加固体分为侵蚀层与未侵蚀层,侵蚀深度随养护时间的增长和水泥掺量的减少而增加;与未侵蚀层相比,随着养护时间的增长,侵蚀层的孔隙增加,水化产物减少,且Ca的含量明显降低。根据水泥土加固体的强度时空变化、微观结构及物相成分的分布规律发现,海水侵蚀环境下水泥土加固体的强度变化是水化反应对水泥土加固体强度的增强作用和侵蚀反应对水泥土加固体强度的削弱作用的共同结果。研究成果可为评价钙质砂中的后压浆桩耐久性与长期安全稳定性提供参考依据。

关键词: 后压浆桩, 钙质砂, 水泥土加固体, 海水侵蚀环境, 微型贯入试验, 微观侵蚀机制

Abstract: Aiming at the durability problem of post grouted piles in the marine environment, micro cone penetration (MCPT), scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectrometer (EDS), X-ray diffraction (XRD), and unconfined compressive strength (UCS) tests were conducted to study the strength change of cement stabilized calcareous sand with different curing times and cement ratios in the marine environment. The relationship between unconfined compressive strength and penetration resistance of cement stabilized calcareous sand was obtained and compared with the experimental results of cement stabilized siliceous sand, the micro-erosion mechanism of cement stabilized calcareous sand was revealed. The results show that according to the distribution characteristics of penetration resistance, the stabilized cement in seawater environment can be divided into eroded layer and non-eroded layer, and the erosion depth increases with the increase of curing time and the decrease of cement ratio. Compared with the non-eroded layer, with the increase of curing time, the porosity of the eroded layer increases, and the amount of hydration products decreases. At the same time, the Ca contents significantly decrease. In addition, according to the distribution laws of the temporal and spatial variation in the strength, the microstructure and the phase composition of the cement stabilized sand, it can be found that the strength change of the cement stabilized sand in seawater erosion environment is a common result of the strengthening effect of hydration reaction on the strength of cement stabilized soil and the weakening effect of erosion reaction on the strength of the cement stabilized sand. The research results can provide a reference for evaluating the durability and long-term stability of post grouted pile in calcareous sand.

Key words: post grouted pile, calcareous sand, cement stabilized soil, seawater erosion environment, micro cone penetration test, micro erosion mechanism

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[1] 舒荣军, 孔令伟, 师文卓, 刘炳恒, 黎澄生, . 湛江结构性黏土自钻旁压试验的加载速率效应[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1557-1567.
[2] 饶佩森, 李丹, 孟庆山, 王新志, 付金鑫, 雷学文, . 循环荷载作用下钙质砂地基土压力分布特征研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(6): 1579-1586.
[3] 鞠远江, 胡明鉴, 秦坤坤, 宋博, 孙子晨, . 珊瑚礁岛钙质砂细颗粒渗透运移规律研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(5): 1245-1253.
[4] 董博文, 刘士雨, 俞缙, 肖杨, 蔡燕燕, 涂兵雄. 基于微生物诱导碳酸钙沉淀的天然海水 加固钙质砂效果评价[J]. 岩土力学, 2021, 42(4): 1104-1114.
[5] 万志辉, 戴国亮, 龚维明, 高鲁超, 徐艺飞, . 钙质砂后压浆桩水平承载性状模型试验研究[J]. 岩土力学, 2021, 42(2): 411-418.
[6] 万志辉, 戴国亮, 高鲁超, 龚维明, . 大直径后压浆灌注桩承载力和沉降的 实用计算方法研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(8): 2746-2755.
[7] 闫超萍, 龙志林, 周益春, 旷杜敏, 陈佳敏, . 钙质砂剪切特性的围压效应和粒径效应研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(2): 581-591.
[8] 芮圣洁, 国振, 王立忠, 周文杰, 李雨杰, . 钙质砂与钢界面循环剪切刚度与阻尼比的试验研究[J]. 岩土力学, 2020, 41(1): 78-86.
[9] 张晨阳, 谌民, 胡明鉴, 王新志, 唐健健, . 细颗粒组分含量对钙质砂抗剪强度的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 195-202.
[10] 柴 维, 龙志林, 旷杜敏, 陈佳敏, 闫超萍. 直剪剪切速率对钙质砂强度及变形特征的影响[J]. 岩土力学, 2019, 40(S1): 359-366.
[11] 胡明鉴, 崔 翔, 王新志, 刘海峰, 杜 韦, . 细颗粒对钙质砂渗透性的影响试验研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(8): 2925-2930.
[12] 彭宇, 丁选明, 肖杨, 楚剑, 邓玮婷, . 基于染色标定与图像颗粒分割的 钙质砂颗粒破碎特性研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(7): 2663-2672.
[13] 谌民, 张涛, 单华刚, 王新志, 孟庆山, 余克服, . 钙质砂压缩波速与物理性质参数关系研究[J]. 岩土力学, 2019, 40(6): 2275-2283.
[14] 曹 梦, 叶剑红, . 中国南海钙质砂蠕变-应力-时间四参数数学模型[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1771-1777.
[15] 王 胤, 周令新, 杨 庆. 基于不规则钙质砂颗粒发展的拖曳力系数模型 及其在细观流固耦合数值模拟中应用[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 2009-2015.
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[1] 徐速超,冯夏庭,陈炳瑞. 矽卡岩单轴循环加卸载试验及声发射特性研究[J]. , 2009, 30(10): 2929 -2934 .
[2] 陶干强,杨仕教,任凤玉. 崩落矿岩散粒体流动性能试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2950 -2954 .
[3] 黄润秋,徐德敏. 岩石(体)渗透性测试的体变量法研究[J]. , 2009, 30(10): 2961 -2964 .
[4] 徐远杰,潘家军,刘祖德. 混凝土面板堆石坝的一种坝坡修整算法[J]. , 2009, 30(10): 3139 -3144 .
[5] 张召千,徐明德,刘泉声. 煤巷围岩稳定性加权平均评价方法研究[J]. , 2009, 30(11): 3464 -3468 .
[6] 王 飞,王 媛,倪小东. 渗流场随机性的随机有限元分析[J]. , 2009, 30(11): 3539 -3542 .
[7] 杨 强,刘耀儒,冷旷代,吕庆超,杨春和. 能源储备地下库群稳定性与连锁破坏分析[J]. , 2009, 30(12): 3553 -3561 .
[8] 杨建平,陈卫忠,田洪铭,于洪丹. 应力-温度对低渗透介质渗透率影响研究[J]. , 2009, 30(12): 3587 -3594 .
[9] 董金玉,杨继红,伍法权,王 东,杨国香. 三峡库区软硬互层近水平地层高切坡崩塌研究[J]. , 2010, 31(1): 151 -157 .
[10] 张文杰,陈云敏. 垃圾填埋场抽水试验及降水方案设计[J]. , 2010, 31(1): 211 -215 .