水泥作为固化剂加固软土地基的方法已经被广泛采用并取得了一定效果,但在一些工程实例中出现了加固效果不理想甚至加固失败的问题,经分析发现软土中的有机质在加固过程中起到一定的作用,它能阻碍水泥的水化反应,从而影响水泥土强度的形成。因此有必要深入研究有机质在水泥加固软土中的行为,了解有机质的各种作用,以改良加固方法,指导工程实践。本次研究中,通过搜集资料及野外调查查明工程建设过程中所涉及的我国不同气候区、不同自然环境条件下形成的高有机质软土的分布情况,采取土样,测定试样中的有机质成分,分析不同区域有机质土的成分特征,从有机质与水泥相互作用的机理出发,选取适当外掺剂与水泥共同作用加固高有机含量软土,通过对试样力学性质、物质组成、化学性质及微观结构的测试分析,研究不同外掺剂的改良效果,以建立水泥加固不同成因、不同地域高有机质含量软土的改良方案体系。
Soft soil;Organic matter;Cement stabilization;Admixture;Strength feature
项目对影响水泥加固软土地基效果的有机质因素进行研究,探索有机质在水泥加固软土过程中所产生的各种作用进行研究,以明确有机质的作用机理,改良加固方法,从而能更好地指导工程实践。本次研究中,通过搜集资料及野外调查,查明了工程建设过程中所涉及的我国不同气候、不同自然环境条件下形成的高有机质含量软土的分布情况,采取广州、福州、珠海、天津、大连、营口等地土样,测定试样中的有机质成分,分析不同区域有机质土的成分特征。通过对试样物质组成及成因特点分析其有机质的组成特点,并选定广州、营口、珠海、福州地区软土进行水泥加固试验。从有机质与水泥相互作用的机理出发,选取适当外掺剂与水泥共同作用对各地软土试样进行加固。对固化后试样的力学性质、物质组成、化学性质及微观结构等进行分析,明确了不同外掺剂对各地软土的加固改良效果,并初步确定了各类软土的有效的加固方案。 其次,研究过程中发现软土经水泥加固后形成结构性土体,其在外力作用下的破坏过程就是其结构逐步演化并最终破损的过程,因此在项目研究的基础上,对水泥加固土的结构性损伤模型进行了研究。选用大连吹填土样为研究对象,对水泥固化后的土样施加不同等级荷载,通过压汞试验确定各等级荷载作用下试样中的孔隙特征,对各区间孔隙含量的变化情况进行分析,并建立了以孔隙率为参数的试样损伤变量计算公式及其演化方程。研究发现,在试样变形的不同阶段,其孔隙特征表现出不同的变化规律,其微观结构的变化是其宏观力学性质产生的本质,试样破坏时损伤变量值约为0.05。 另一方面,以本项目为基础,申请并获批了国家自然科学基金国际(地区)交流合作项目——人工填土研究的理论与方法论原理及其性质的调控,对我国天津与大连的吹填软土地基的加固处理及快速落淤沉降方法进行了室内模拟实验,选用铝和铁的酸性盐溶液作为凝结及絮凝剂改善吹填软土的沉降特性,研究成果对吹填土的加固处理提供了必要的依据及参考,同时也丰富了项目的研究内容。