改良黏土論文：改良黏土性能實驗探究

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本文作者：董城1,2，冷伍明1，李志勇2，曹新文3作者單位：1中南大學2湖南省交通科學研究院3西南交通大學

試驗材料與方法

1土樣基本物理性質指標

根據我國現行公路土工試驗規程[9]，所取高液限土的基本物理性質指標列于表1。

2試樣制備

將試件直徑為10cm，高度為20cm，采用萬能液壓試驗機靜壓壓實成型。根據擊實試驗結果，按照目標壓實度制備試樣，利用試驗前后兩次量測到的試樣高度的平均值作為試樣高度來計算實際的壓實度。按目標含水率制備試樣，并在三軸加載測試后用整個試樣測定實際含水率。鑒于水泥改良土的回彈模量隨齡期變化較大，本研究試樣在溫度為20℃±2℃，濕度大于等于95%養生條件下養生齡期為7d，最后1d將試樣浸入20℃±2℃水中，并使水面在試樣頂上約5cm。

3不同水泥摻量改良土擊實試驗

分別按2%、4%、6%水泥摻量制備試樣，并進行重型擊實試驗。水泥改良土擊實試驗結果如表2所示。由表可知，最佳含水率隨水泥劑量的增加而降低，最大干密度隨著水泥劑量的增加而增大。

4回彈模量試驗

采用英國GDSLAB動三軸測試系統，該系統可以動態控制軸向位移、軸向力和圍壓。試驗荷載采用半正弦波，頻率為1Hz，其中持載時間為0.1s，間歇時間為0.9s，加載波形如圖1所示。動三軸加載序列采用同濟大學陳聲凱等[10]制定的路基細粒土回彈模量三軸試驗加載序列。5回彈模量定義回彈模量測試中，某一加載級位下荷載循環次數為100次，記錄各級重復荷載作用下最后5次循環的回彈變形平均值，按下式計算試件的動態回彈模量。

試驗結果與分析

為分析上述不同因素對水泥改良土動態回彈模量的影響規律，試驗中考慮3種含水率w（OMC-3%、OMC、OMC+3%，其中OMC為最佳含水率），3種壓實度P（90%、93%、96%），3種水泥含量C（2%、4%、6%）。試驗共分為9組，每組3個試樣。

1含水率對水泥改良土動態回彈模量影響分析

研究含水率變化對水泥改良土動態回彈模量影響時，各試樣配制時的壓實度為96%，水泥含量為4%。由圖2可知，水泥改良土動態回彈模量受含水率影響較大，隨含水率的增加而減小。當圍壓為60kPa、偏應力為30kPa時，相對于含水率為OMC-3%時動態回彈模量，含水率為OMC、OMC+3%下的動態回彈模量分別降低了6.9%，26.0%。

2壓實度對水泥改良土動態回彈模量影響分析

研究不同壓實度對水泥改良土動態回彈模量影響時，各試樣配制時的含水率為OMC，水泥含量為4%。由圖3可知，水泥改良土動態回彈模量隨著壓實度的提高而增大，且隨著壓實度不斷提高，模量增大的速度變緩。當圍壓為60kPa、偏應力為30kPa時，相對于壓實度90%時動態回彈模量，壓實度為93%、96%下的動態回彈模量分別提高了12%、16.7%。

3水泥含量對水泥改良土動態回彈模量影響分析

研究不同水泥劑量對水泥改良土動態回彈模量影響時，各試樣配制時的含水率為OMC，壓實度為96%。由圖4可知，加入少量水泥（2%～6%）可顯著提高水泥改良土的動態回彈模量。隨著水泥含量的增大，動態回彈模量也相應增加。當圍壓為60kPa，偏應力為30kPa時，相對于水泥劑量為2%時動態回彈模量，水泥劑量為4%、6%下的動態回彈模量分別提高了5%、21.6%。

4應力依賴性分析

由圖2～4可知，當圍壓保持一定值時，動態回彈模量隨偏應力增加而減小；當偏應力保持一定值時，動態回彈模量隨體應力增加而增大。由于三軸試驗中2=3=圍壓，此時，體應力=1+2+3=33d，八面體剪應力octd2/3，因此，方差分析時可以討論偏應力與圍壓。對4%水泥改良土在最佳含水率和壓實度96%下動態回彈模量進行雙因素方差分析，分析結果如表3所示。由表可知，偏應力與圍壓均對水泥改良土動態回彈模量有顯著影響，但偏應力的影響更為顯著。