吹填固化土第一章

1、天津?yàn)I海新區(qū)吹填軟土的固化及其力學(xué)特性研究1目前，隨著人類經(jīng)濟(jì)活動(dòng)和工程活動(dòng)的快速發(fā)展，土地資源日趨緊張，特別是對(duì)臨海的國(guó)家和城市，把圍海造陸作為獲得新的土地資源的重要途徑。天津?yàn)I海新區(qū)位于天津市東部臨海地區(qū)，是繼珠三角和長(zhǎng)三角后又一個(gè)重要的經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)，且區(qū)位條件優(yōu)越，擁有圍海造陸土地資源開(kāi)發(fā)的良好自然條件。近年來(lái)新區(qū)大量采用近海新近沉積的海底淤泥作為吹填原料進(jìn)行圍海造陸，存在的主要問(wèn)題是吹填軟土主要以顆粒細(xì)為主，其含水量高、孔隙比大以

2、及固結(jié)性能差等，對(duì)工程建設(shè)非常不利，而傳統(tǒng)的吹填軟土加固方法造價(jià)高歷時(shí)長(zhǎng)，因此，尋找一種更合理、更經(jīng)濟(jì)的加固方法，使吹填土能盡快從淤泥狀態(tài)轉(zhuǎn)變成具有一定承載力的地基，對(duì)新區(qū)的工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文針對(duì)上述問(wèn)題，以天津?yàn)I海新區(qū)的吹填軟土為研究對(duì)象，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)分析，選定了固化吹填軟土的固化材料，針對(duì)不同的工程建設(shè)需求，確定了固化劑中各固化材料的最優(yōu)配比，分析了固化土的微結(jié)構(gòu)特征及其固化機(jī)理，并對(duì)固化土的力學(xué)特

3、性進(jìn)行了研究，此外，通過(guò)常規(guī)三軸試驗(yàn)，建立了可以考慮應(yīng)變軟化的固化土本構(gòu)方程。本文取得的主要成果如下：（1）分別采用水泥單摻、水泥添加劑雙摻試驗(yàn)，初步確定了水泥、石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉、氯化鐵五種固化材料在不同含水量條件下對(duì)固化效果的影響規(guī)律及摻量范圍。（2）通過(guò)有效的對(duì)比和篩選，選擇了水泥、石膏、氫氧化鈉、碳酸鈉四種固化材料，并確定各固化材料的摻量范圍，然后通過(guò)正交試驗(yàn)確定了吹填軟土幾種含水量條件下各固化材料的最佳配比。通過(guò)改變固化劑

4、的摻量，分析了不同固化劑摻量對(duì)固化土強(qiáng)度的影響，得到了水泥低摻量水平下的最優(yōu)固化方案。（3）通過(guò)對(duì)不同齡期的固化土的微觀結(jié)構(gòu)的特征及定量化參數(shù)進(jìn)行對(duì)比分析，結(jié)合各外加劑在水泥固化土固化過(guò)程中的物理化學(xué)作用，揭示了固化劑的固化機(jī)理，從本質(zhì)上為吹填軟土的固化提供理論證實(shí)。（4）對(duì)不同含水量、不同齡期條件下的固化土進(jìn)行了不同加載方式的壓縮回彈試驗(yàn)，并對(duì)其壓縮特性進(jìn)行了分析。通過(guò)常規(guī)三軸試驗(yàn)，分析了圍壓對(duì)固化土力學(xué)特性的影響，建立了能考慮應(yīng)變軟

5、化的固化土本構(gòu)方程。關(guān)鍵詞：吹填軟土固化劑固化土微觀結(jié)構(gòu)固化機(jī)理本構(gòu)關(guān)系天津?yàn)I海新區(qū)吹填軟土的固化及其力學(xué)特性研究3圖11天津?yàn)I海新區(qū)發(fā)展策略圖和吹填現(xiàn)場(chǎng)1.2土壤固化劑國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展土壤固化劑國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展土壤固化技術(shù)至今已成為一門(mén)綜合了膠體化學(xué)、土力學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)等綜合性的交叉學(xué)科。近幾十年來(lái)，土壤固化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外大量的專家、學(xué)者及工程技術(shù)人員，從不同的工程應(yīng)用目的出發(fā)，采用各種固化材料對(duì)不同特性的土壤進(jìn)行了固化研究，

6、開(kāi)發(fā)出了大量的固化材料。使固化材料由起初單一的的無(wú)機(jī)結(jié)合材料發(fā)展成為目前復(fù)雜的多種類型的化學(xué)材料，在興建的道路、港口、機(jī)場(chǎng)等工程中，得到了普遍的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，并取得了豐碩的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和理論成果[3，4]。1.2.1土壤固化劑國(guó)外研究現(xiàn)狀土壤固化劑國(guó)外研究現(xiàn)狀國(guó)外對(duì)土壤固化劑的研究，從上世紀(jì)初就開(kāi)始，以美、日等發(fā)達(dá)國(guó)家為代表，對(duì)土壤固化技術(shù)進(jìn)行了深層次的開(kāi)發(fā)。Bell（1994）分別在水泥和石灰中添加PFA（一種添加劑），并對(duì)

7、其加固粘土的效果進(jìn)行了研究[5]。Medina等（1995）針對(duì)紅土的組成成分利用磷酸加固紅土[6]。OsulaD.O.A（1996）分別采用石灰和水泥固化細(xì)粒粘性土，研究發(fā)現(xiàn)石灰摻入比比水泥摻入比對(duì)固化土強(qiáng)度的影響大[7]。HilmiLavA.等（2000）將火力發(fā)電站的粉煤灰分別與水泥和石灰混合對(duì)土進(jìn)行固化，并對(duì)固化土作了微結(jié)構(gòu)、化學(xué)及礦物學(xué)等分析，研究表明兩種材料加固土的效果基本相同[8]。Zalihe（2001）等用粉煤灰和石灰