水泥加固高有機(jī)質(zhì)含量軟土改良方案研究

項(xiàng)目對(duì)影響水泥加固軟土地基效果的有機(jī)質(zhì)因素進(jìn)行研究，探索有機(jī)質(zhì)在水泥加固軟土過程中所產(chǎn)生的各種作用進(jìn)行研究，以明確有機(jī)質(zhì)的作用機(jī)理，改良加固方法，從而能更好地指導(dǎo)工程實(shí)踐。本次研究中，通過搜集資料及野外調(diào)查，查明了工程建設(shè)過程中所涉及的我國(guó)不同氣候、不同自然環(huán)境條件下形成的高有機(jī)質(zhì)含量軟土的分布情況，采取廣州、福州、珠海、天津、大連、營(yíng)口等地土樣，測(cè)定試樣中的有機(jī)質(zhì)成分，分析不同區(qū)域有機(jī)質(zhì)土的成分特征。通過對(duì)試樣物質(zhì)組成及成因特點(diǎn)分析其有機(jī)質(zhì)的組成特點(diǎn)，并選定廣州、營(yíng)口、珠海、福州地區(qū)軟土進(jìn)行水泥加固試驗(yàn)。從有機(jī)質(zhì)與水泥相互作用的機(jī)理出發(fā)，選取適當(dāng)外摻劑與水泥共同作用對(duì)各地軟土試樣進(jìn)行加固。對(duì)固化后試樣的力學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)組成、化學(xué)性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)等進(jìn)行分析，明確了不同外摻劑對(duì)各地軟土的加固改良效果，并初步確定了各類軟土的有效的加固方案。 其次，研究過程中發(fā)現(xiàn)軟土經(jīng)水泥加固后形成結(jié)構(gòu)性土體，其在外力作用下的破壞過程就是其結(jié)構(gòu)逐步演化并最終破損的過程，因此在項(xiàng)目研究的基礎(chǔ)上，對(duì)水泥加固土的結(jié)構(gòu)性損傷模型進(jìn)行了研究。選用大連吹填土樣為研究對(duì)象，對(duì)水泥固化后的土樣施加不同等級(jí)荷載，通過壓汞試驗(yàn)確定各等級(jí)荷載作用下試樣中的孔隙特征，對(duì)各區(qū)間孔隙含量的變化情況進(jìn)行分析，并建立了以孔隙率為參數(shù)的試樣損傷變量計(jì)算公式及其演化方程。研究發(fā)現(xiàn)，在試樣變形的不同階段，其孔隙特征表現(xiàn)出不同的變化規(guī)律，其微觀結(jié)構(gòu)的變化是其宏觀力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生的本質(zhì)，試樣破壞時(shí)損傷變量值約為0.05。 另一方面，以本項(xiàng)目為基礎(chǔ)，申請(qǐng)并獲批了國(guó)家自然科學(xué)基金國(guó)際（地區(qū)）交流合作項(xiàng)目——人工填土研究的理論與方法論原理及其性質(zhì)的調(diào)控，對(duì)我國(guó)天津與大連的吹填軟土地基的加固處理及快速落淤沉降方法進(jìn)行了室內(nèi)模擬實(shí)驗(yàn)，選用鋁和鐵的酸性鹽溶液作為凝結(jié)及絮凝劑改善吹填軟土的沉降特性，研究成果對(duì)吹填土的加固處理提供了必要的依據(jù)及參考，同時(shí)也豐富了項(xiàng)目的研究?jī)?nèi)容。 2100433B

水泥作為固化劑加固軟土地基的方法已經(jīng)被廣泛采用并取得了一定效果，但在一些工程實(shí)例中出現(xiàn)了加固效果不理想甚至加固失敗的問題，經(jīng)分析發(fā)現(xiàn)軟土中的有機(jī)質(zhì)在加固過程中起到一定的作用，它能阻礙水泥的水化反應(yīng)，從而影響水泥土強(qiáng)度的形成。因此有必要深入研究有機(jī)質(zhì)在水泥加固軟土中的行為，了解有機(jī)質(zhì)的各種作用，以改良加固方法，指導(dǎo)工程實(shí)踐。本次研究中，通過搜集資料及野外調(diào)查查明工程建設(shè)過程中所涉及的我國(guó)不同氣候區(qū)、不同自然環(huán)境條件下形成的高有機(jī)質(zhì)軟土的分布情況，采取土樣，測(cè)定試樣中的有機(jī)質(zhì)成分，分析不同區(qū)域有機(jī)質(zhì)土的成分特征，從有機(jī)質(zhì)與水泥相互作用的機(jī)理出發(fā)，選取適當(dāng)外摻劑與水泥共同作用加固高有機(jī)含量軟土，通過對(duì)試樣力學(xué)性質(zhì)、物質(zhì)組成、化學(xué)性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)的測(cè)試分析，研究不同外摻劑的改良效果，以建立水泥加固不同成因、不同地域高有機(jī)質(zhì)含量軟土的改良方案體系。

有機(jī)質(zhì)是促使軟土特別親水，吸水和難以脫水的關(guān)鍵性控制因素。以往多認(rèn)為土中的有機(jī)質(zhì)僅僅是動(dòng)植物的殘?bào)w及其分解物，而忽略了微生物及其代謝物的作用。其實(shí)，真正影響軟土工程性質(zhì)形成的是腐殖酸，微生物及其代謝物，就它們的本質(zhì)而言都是蛋白質(zhì)。據(jù)此，提出了“蛋白質(zhì)總量”的新概念。運(yùn)用生物地球化學(xué)分析法測(cè)定滬寧高速公路草場(chǎng)濱段軟土的蛋白質(zhì)總量表明：土中的蛋白質(zhì)總量與其有機(jī)質(zhì)，粘粒的含量，礦物組成，以及與其物理力學(xué)性質(zhì)等。均存在有極好的相關(guān)關(guān)系。蛋白蛋總量的研究成功地揭示了軟土工程性質(zhì)形成的機(jī)理。蛋白質(zhì)總量可直接用于評(píng)價(jià)和預(yù)測(cè)軟土的工程性質(zhì)。蛋白質(zhì)總量更是軟土工程分類的理想指標(biāo)。 2100433B

軟土特征

(1)軟土顏色多為灰綠、灰黑色，手摸有滑膩感，能染指，有機(jī)質(zhì)含量高時(shí)，有腥臭味；

(2)軟土的粒度成分主要為黏粒及粉粒，黏粒含量高達(dá)60%～70%。

(3)軟土的礦物成分，除粉粒中的石英、長(zhǎng)石、云母外，黏粒中的黏土礦物主受是伊利石，高嶺石次之二此外，軟土中常有一定量的有機(jī)質(zhì)，可高達(dá)8%～9%

(4)軟土具有典型的海綿狀或蜂窩狀結(jié)構(gòu)，這是造成軟土孔隙比大、含水率高、透水性小、壓縮性大、強(qiáng)度低的主要原因之一；

(5)軟土常具有層理構(gòu)造，軟土和薄層的粉砂、泥炭層等相互交替沉積，或孥透鏡體相間形成性質(zhì)復(fù)雜的土體；

(6)松軟土由于形成于長(zhǎng)期飽水作用而有別于典型軟土．其特征與軟土較為接近，但其含水量、力學(xué)性質(zhì)明顯低于軟土。

軟土分布

我國(guó)軟土分布廣泛，主要位于沿海、平原地帶、內(nèi)陸湖盆、洼地及河流兩岸地帶，沿海、平原地帶軟土多位于大河下游入海三角洲或沖積平原處，如長(zhǎng)汀、珠江三角洲地帶，塘沽、溫卅I、閩江口平原等地帶；內(nèi)陸湖盆、洼地則以洞庭湖、洪澤湖、久湖、滇池等地為代表；山問盆地及河流中下游兩岸漫灘、階地、廢棄河道等處也常有軟土分布；沼澤地帶則分仿著富含有機(jī)質(zhì)的軟土和泥炭。