海積軟土力學特征與固化新技術研究.pdf

1、本文闡述了天津濱海新區(qū)海積軟土的特點、成因、工程力學性質和微觀結構特征，分析了現(xiàn)有軟土地基處理方法的適用條件和影響純水泥固化軟土強度的主要因素，提出了使用外摻劑改善水泥固化土物理化學環(huán)境并進而提高其強度的新理念，通過大量室內試驗，研究出了兩種新型固化劑。經實際工程應用，證實上述兩種新型固化劑不但固化軟土效果好，而且使用方便、經濟效益好。同時，還從固化軟土的微觀結構和物理化學作用出發(fā)，探討了新型固化劑的固化機理。 本文主要研究內容

2、與成果如下： 1.分析了天津濱海新區(qū)海積軟土的結構特征。發(fā)現(xiàn)區(qū)內海積軟土均屬結構性土，大港區(qū)結構性較強，塘沽區(qū)結構性較弱，而漢沽區(qū)在二者之間。在組構特征上，塘沽區(qū)軟土屬于典型的絮凝狀結構，骨架松散，孔隙尺寸較大；漢沽區(qū)軟土屬于團粒-絮凝狀結構，片狀結構單元體以及粒狀顆粒之間排列相對密實，而大港區(qū)軟土與漢沽區(qū)類似，但單元體與顆粒之間排列更為緊密。組構特征的差異是三個區(qū)軟土力學性質差異的主要原因。 2.將多重分形算法引入到海

3、積軟土微觀結構研究中，發(fā)現(xiàn)孔隙多重分形譜特征參數f(α)max可作為土質松散與密實的評價指標。f(α)max值越高，土質越松散。 3.提出了一個能有效反映海積軟土孔隙破損趨勢的評價指標一孔隙結構因子(PSF)，它綜合反映了孔隙大小、形態(tài)、分布、定向性四方面的因素。孔隙結構因子越大，土體破壞的趨勢越大，土的結構強度越低。 4.分析了影響天津濱海新區(qū)純水泥固化土強度的主要因素，指出除了常見的因素之外，軟土的含水量、有機質含量

4、、PH值影響較大，主要表現(xiàn)在水泥土的強度隨軟土的含水量和有機質含量的增加和PH值的降低而減弱，故將其稱為“水泥土強度弱化因子”，在濱海地區(qū)勘察時，要特別注意“水泥土強度弱化因子”的勘察測試，以便采取相應措施。 5.發(fā)現(xiàn)了水泥土攪拌法存在水泥飽和效應：當齡期相同時，隨著摻灰量的增加，水泥固化土抗壓強度有較明顯的增加，并在某一最佳摻灰量時，水泥固化土強度達到最大，此后無論怎樣增加含灰量都不能明顯提高樁身強度和單樁極限承載力。水泥飽和

5、現(xiàn)象的存在、發(fā)現(xiàn)和界定，可以在保證工程質量的前提下節(jié)省大量的資金，其經濟意義不言而喻。 6.通過多地段、多孔位、多地層和多摻量的水泥土強度實驗，提出了水泥土強度增長的各向異性問題。在摻入量和配合比相同的條件下，水泥土強度隨齡期增長的規(guī)律在垂向上因各層土質不同或各層土的物理力學性質不同而有差異，即每層水泥土的強度增長是不同步的，它存在強度增長的縱向異性，如果地層在水平方向上變化較大，則由于土性在水平方向的較大差異，也可能使強度增長

6、存在橫向異性。水泥土強度增長的縱向異性和橫向異性總稱為強度增長的各向異性。水泥土存在的強度增長的各向異性，揭示了單樁樁身強度的差異性和單樁承載力及復合地基承載力的差異性。 7.研究出了新的軟土固化劑：水泥+NaOH組合和水泥+Na2CO3組合，并經實驗和工程實踐證實經濟有效，可以推廣使用。 8.探討了軟土固化劑的固化機理，指出將NaOH和Na2CO3作為外摻劑加入水泥土中，可以使水泥土保持強堿性，使OH-濃度增加，促使生