湖相淤泥質(zhì)土含水率對固化效果影響的試驗研究
關(guān)鍵詞：東湖淤泥固化土，固化效果，含水率，固化劑
1 引言
近些年，由于沿海地區(qū)對土地資源的需求，吹填造陸技術(shù)發(fā)展迅速，許多學(xué)者系統(tǒng)地研究了海相吹填淤泥的工程地質(zhì)特征、吹填方法及固結(jié)機(jī)理，從一個全新的角度研究超軟吹填淤泥土的變形、強(qiáng)度、孔隙水壓力的時間效應(yīng)，試圖尋找出一種在較短的時間內(nèi)既滿足工程要求又經(jīng)濟(jì)便捷的淤泥吹填方法，通過研究提出了在吹填的過程中添加固化劑的吹填土地基預(yù)加固思想。對于內(nèi)陸地區(qū)，一方面，大型的內(nèi)陸湖淤積嚴(yán)重，急需清淤；另一方面，由于交通需要人們也逐步對大面積內(nèi)陸湖泊進(jìn)行開發(fā)利用，諸如修建湖中公路及湖底隧道。據(jù)勘測表明，武漢東湖平均水深3米，最深5米，而最大淤泥厚度達(dá)4米，平均淤泥厚度1.06米，淤泥總量達(dá)到3522萬立方米，是東湖庫容的20％，而東湖隧道工程也已經(jīng)動工建設(shè)，湖相淤泥從物質(zhì)組成到工程性質(zhì)都有別于海相淤泥。
本文以東湖吹填淤泥的物質(zhì)組成、化學(xué)成分特征為切入點，通過室內(nèi)物理化學(xué)及力學(xué)試驗，對土體固化劑進(jìn)行有效對比，在室內(nèi)試驗中探討不同固化劑及使用劑量下所形成的吹填土的沉積固化特點，進(jìn)行吹填土整體早期強(qiáng)度形成、固化程度的可控性研究�！ �
2 東湖湖底淤泥的基本性質(zhì)
本試驗采用武漢東湖湖底淤泥作為原料土，根據(jù)室內(nèi)試驗測定，土樣的主要化學(xué)成分如表1所示。
為研究固化劑對不同含水率土樣產(chǎn)生的固化效果進(jìn)行比較，將過2mm篩后的土樣分別配置成三種典型的含水率土樣。試驗中發(fā)現(xiàn)，隨著含水率的變化，土樣密度也發(fā)生著變化，如圖1所示，為保證土樣含水率—密度變化在同一區(qū)間，選取三種含水率的土樣作為試驗用土，即：30%，45%和60%。
3 試驗方案
對于某種含水率的土樣，依次采用兩種固化方式進(jìn)行固化試驗，即純水泥固化和水泥+生石灰固化，然后比較其固化強(qiáng)度，以期得到一個最佳固化劑配合比。為研究齡期對固化土強(qiáng)度的影響，尤其是其早期強(qiáng)度，本試驗取兩種齡期7d，28d。
以30%含水率土樣為例，先進(jìn)行以純水泥作為固化劑的固化試驗，水泥摻入比取5%，10%，15%，20%和25%這五種。再進(jìn)行水泥+生石灰作為固化劑的試驗，水泥摻入比選用前期純水泥固化劑試驗確定的比較適中的摻入比，而生石灰的摻入量為水泥量的10%，20%，30%和40%，制備試樣后進(jìn)行三軸固結(jié)不排水剪切試驗，每隔一定的位移測讀一次軸向位移計和軸向測力計，當(dāng)出現(xiàn)峰值后，再繼續(xù)剪切3～5%的軸向應(yīng)變；若軸向測力計讀數(shù)無明顯減少時，剪切至軸向應(yīng)變達(dá)12%～15%�！�
4 土樣含水率對固化效果的影響
含水率不同，土的性質(zhì)差別很大，在不同固化劑固化試驗也會造成相應(yīng)的差別。下面根據(jù)試驗數(shù)據(jù)分析含水率的影響情況。
4.1單一固化劑試驗
按水泥摻入比不同，來分別研究固化土7d與28d強(qiáng)度與土體含水率的關(guān)系，圖2和圖3則直觀顯示出固化強(qiáng)度隨含水率的變化趨勢。
由圖2可見，土體在純水泥固化作用下，7d固化強(qiáng)度因其含水率的增大而減小，且變化比較平緩。由圖3可見，土體在純水泥固化作用下，28d固化強(qiáng)度因其含水率的增大而減小，當(dāng)水泥摻入量不大時，變化比較平緩；當(dāng)水泥摻入比較大時，變化率較大�！�
4.2兩種固化劑水泥+石灰
當(dāng)采用水泥+生石灰兩種固化劑時,變化趨勢見圖4～圖9�！�
由圖4、圖5可以看出，當(dāng)水泥摻量為10%時的，不同生石灰摻量的固化土7d和28d強(qiáng)度均隨著含水率的增加而迅速減小。且含水率為30%，40%摻量生石灰的固化土固化效果明顯好于其他三種摻量的土樣，但當(dāng)含水率為60%的時候，各種不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同�！�
由圖6和圖7可以看出，當(dāng)水泥摻量為15%時，固化土7d和28d強(qiáng)度基本隨著含水率的增加先增加而后迅速減小，即含水率為45%的土樣固化強(qiáng)度明顯高于30%和60%含水率土樣。對于7d的土樣，四種不同生石灰摻量的土樣固化效果差別不大，而對于28d的土樣，這種情況在含水率為60%時較明顯。
由圖8，圖9可以看出，水泥摻量為20%時，7d固化強(qiáng)度隨含水率的變化與10%水泥摻量土樣類似，即固化強(qiáng)度隨含水率的增加而減小，且當(dāng)含水率為60%時候，各種不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同�！�
5 結(jié)論
通過以上試驗及分析，可得出以下結(jié)論：
�。�1）對于本試驗所采用的武漢東湖疏浚淤泥，當(dāng)采用單一固化劑水泥時，含水率對固化強(qiáng)度的影響較明顯。7d和28d固化強(qiáng)度均隨含水率的增大而減少，但7d的固化強(qiáng)度變化較28d平緩。當(dāng)水泥摻入量不大時，變化比較平緩；當(dāng)水泥摻入量比較大時，變化率較大。
�。�2）對于添加復(fù)合固化劑水泥+生石灰的東湖淤泥土，含水率對不同水泥摻量的固化土影響趨勢大致相同，且當(dāng)含水率較高時，在一定水泥摻量基礎(chǔ)上，不同生石灰摻量的固化土固化效果基本相同。即在水泥摻量一定的情況下，生石灰摻量對固化結(jié)果影響不大。
�。�3）綜合比較，對于東湖淤泥土，含水率為45%時，水泥摻量15%，石灰摻量20%時，固化效果最好。
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