改良黏土论文：改良黏土性能实验探究

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本文作者：董城1,2，冷伍明1，李志勇2，曹新文3作者单位：1中南大学2湖南省交通科学研究院3西南交通大学

试验材料与方法

1土样基本物理性质指标

根据我国现行公路土工试验规程[9]，所取高液限土的基本物理性质指标列于表1。

2试样制备

将试件直径为10cm，高度为20cm，采用万能液压试验机静压压实成型。根据击实试验结果，按照目标压实度制备试样，利用试验前后两次量测到的试样高度的平均值作为试样高度来计算实际的压实度。按目标含水率制备试样，并在三轴加载测试后用整个试样测定实际含水率。鉴于水泥改良土的回弹模量随龄期变化较大，本研究试样在温度为20℃±2℃，湿度大于等于95%养生条件下养生龄期为7d，最后1d将试样浸入20℃±2℃水中，并使水面在试样顶上约5cm。

3不同水泥掺量改良土击实试验

分别按2%、4%、6%水泥掺量制备试样，并进行重型击实试验。水泥改良土击实试验结果如表2所示。由表可知，最佳含水率随水泥剂量的增加而降低，最大干密度随着水泥剂量的增加而增大。

4回弹模量试验

采用英国GDSLAB动三轴测试系统，该系统可以动态控制轴向位移、轴向力和围压。试验荷载采用半正弦波，频率为1Hz，其中持载时间为0.1s，间歇时间为0.9s，加载波形如图1所示。动三轴加载序列采用同济大学陈声凯等[10]制定的路基细粒土回弹模量三轴试验加载序列。5回弹模量定义回弹模量测试中，某一加载级位下荷载循环次数为100次，记录各级重复荷载作用下最后5次循环的回弹变形平均值，按下式计算试件的动态回弹模量。

试验结果与分析

为分析上述不同因素对水泥改良土动态回弹模量的影响规律，试验中考虑3种含水率w（OMC-3%、OMC、OMC+3%，其中OMC为最佳含水率），3种压实度P（90%、93%、96%），3种水泥含量C（2%、4%、6%）。试验共分为9组，每组3个试样。

1含水率对水泥改良土动态回弹模量影响分析

研究含水率变化对水泥改良土动态回弹模量影响时，各试样配制时的压实度为96%，水泥含量为4%。由图2可知，水泥改良土动态回弹模量受含水率影响较大，随含水率的增加而减小。当围压为60kPa、偏应力为30kPa时，相对于含水率为OMC-3%时动态回弹模量，含水率为OMC、OMC+3%下的动态回弹模量分别降低了6.9%，26.0%。

2压实度对水泥改良土动态回弹模量影响分析

研究不同压实度对水泥改良土动态回弹模量影响时，各试样配制时的含水率为OMC，水泥含量为4%。由图3可知，水泥改良土动态回弹模量随着压实度的提高而增大，且随着压实度不断提高，模量增大的速度变缓。当围压为60kPa、偏应力为30kPa时，相对于压实度90%时动态回弹模量，压实度为93%、96%下的动态回弹模量分别提高了12%、16.7%。

3水泥含量对水泥改良土动态回弹模量影响分析

研究不同水泥剂量对水泥改良土动态回弹模量影响时，各试样配制时的含水率为OMC，压实度为96%。由图4可知，加入少量水泥（2%～6%）可显著提高水泥改良土的动态回弹模量。随着水泥含量的增大，动态回弹模量也相应增加。当围压为60kPa，偏应力为30kPa时，相对于水泥剂量为2%时动态回弹模量，水泥剂量为4%、6%下的动态回弹模量分别提高了5%、21.6%。

4应力依赖性分析

由图2～4可知，当围压保持一定值时，动态回弹模量随偏应力增加而减小；当偏应力保持一定值时，动态回弹模量随体应力增加而增大。由于三轴试验中2=3=围压，此时，体应力=1+2+3=33d，八面体剪应力octd2/3，因此，方差分析时可以讨论偏应力与围压。对4%水泥改良土在最佳含水率和压实度96%下动态回弹模量进行双因素方差分析，分析结果如表3所示。由表可知，偏应力与围压均对水泥改良土动态回弹模量有显著影响，但偏应力的影响更为显著。