冻融作用下木质素纤维改良黄土力学与热学特性试验研究.docx

0 引言

青海省东部季节冻土区黄土分布广泛，其孔隙大、土质疏松的特性在工程

建设过程中易发生工程病害

［ 1-2］

。因此，通常对其进行改良加固后开展施工作

业。随着“西部大开发”和“一带一路”倡议的实施，青海省发展迎来了新的契机，

城镇化及基础设施的建设空前繁荣。因此，对于基础工程领域的研究也变得尤

为重要。此外，随着“双碳”目标的提出，有必要开展具有应用潜力和绿色、低

碳、环保等特性的建筑材料的相关研究。

木质素作为一种造纸产生的高分子化合物，全球范围内每年几乎产生超过

能有效提高粉土强度，微观层面表明木质素具有胶结土颗粒及填充孔隙的作用；

刘钊钊等

黄土的持水性和水稳性；侯鑫等

通过对木质素改良黄土开展多维度研究，

指出木质素磺酸钙是一种能够增强颗粒胶结并密实结构的新型固化材料；高中

南等

［ 9］

［ 4］

开展了制样方法对木质素纤维改良黄土的研究，结果表

明制样方法对改良黄土强度有明显影响；陈学军等

［ 10］

通过对木质素改良红黏

除此之外，由于本地区特有的地理环境造成的季节以及昼夜温度变化特点，

引起土体内部水分迁移，发生水分重分布，在冻融过程中造成土体结构的劣化，

致使这些地下岩土工程设施一方面易发生难以治理的冻胀、冻融沉陷和开裂等

现象

［ 12］

，另一方面会对其使用的长期性及稳定性造成影响。针对冻融循环对

土体破坏响应机制的研究已有开展，也取得了一系列的研究成果。陈诚等

［ 13］

樊科伟等

伤，减缓了土样内部裂隙发展，阻止了颗粒的重新排列，增强了抗冻性；胡再

显著；王中攀等

［ 18］

加而减小。可见，冻融作用对不同土类的劣化程度有不同的影响。

综上所述，关于木质素改良土的研究已有开展，但是鲜有关于冻融循环作

用下木质素纤维改良黄土的相关研究。除此之外，受土体结构性参数的影响，

冻融循环作用对土体工程性质的影响不同。伴随着青海省“一优两高”战略的提

出，为顺应生态保护和高质量发展的迫切需求，本文为探究冻融循环作用对木

质素纤维改良黄土劣化影响的响应机制，以木质素纤维掺量、冻融循环次数为

主要变量，通过冻融循环试验、三轴剪切试验、热常数分析试验并结合水分损

失率、弹性模量和抗剪强度指标明确冻融循环作用下试样力学和热学的变化规

系，采用 Mastersizer 2000 激光粒度测试仪对试验用土进行粒度分析，结果如

图 1 所示，根据《土工试验方法标准》（GB/T 50123—2019）

［ 19 ］

测得土体

基本物理性质指标如表 1 所示，并将其定名为低液限黏土。通过对试验用土进

行 XRD 定量分析得到其主要矿物成分，如表 2 所示，试验用黄土的主要成分

为石英和方解石等。

图 1

图 1 试验用黄土粒径分布曲线

Fig. 1 Particle size distribution of the loess samples used in this study

表 1 黄土的基本物理性质指标

新窗口打开| 下载 CSV

新窗口打开| 下载 CSV

1.1.2　木 质 素 纤 维