利用石灰将大理石粉用于矿山运输道路基层的制备：实验与数值研究

摘要

本研究的主要目的是通过实验探讨大理石石材废弃物作为稳定材料的潜在用途，以提高矿山运输道路路面的岩土工程性能。对天然土壤以及添加了0–30%（以5%为增量）大理石粉（MP）的土壤样品进行了岩土工程测试，包括阿特贝格界限（Atterberg limits）、压实特性、无侧限抗压强度（UCS）、加州承载比（CBR）和三轴试验，并利用X射线衍射（XRD）、扫描电子显微镜（SEM）、能量分散光谱（EDAX）和傅里叶变换红外光谱（FTIR）进行了微观结构分析。此外，还在大理石粉-粘土混合物中加入了消石灰（hydrated lime），以促进火山灰反应并进一步提升土壤的力学性能。随后，通过使用硬化土壤（HS）模型的三维有限元分析来评估运输道路路面的应力-应变响应，并综合评价整体稳定土壤的性能。实验结果表明，添加大理石粉显著改善了土壤的岩土工程性质，这体现在液限和塑性指数的提升上，同时其承载能力也得到了增强。再加入少量消石灰（2%）后，由于促进了粘合剂的火山灰反应，土壤的性能进一步得到提升。根据CBR测试结果，含有25%大理石粉和2%消石灰的混合物被认为是最佳配比，在所研究条件下能够满足基层路面的要求。使用硬化土壤模型进行的数值分析证实，在考虑适当层厚的情况下，稳定层的应变水平低于2000微应变的临界值。这些发现表明，大理石粉与消石灰的结合是一种可行的技术方法，可用于改善矿山运输道路的结构性能。