灰土配比的分析研究

李 向 義

(中石化中原建設工程有限公司，河南 濮陽 457001)

灰土配比的分析研究

李 向 義

(中石化中原建設工程有限公司，河南 濮陽 457001)

根據黃土地基處理工程的需要，通過擊實、剪切、滲透等室內試驗，研究了灰土在不同含水率、不同配比條件下，其力學性質的變化規律，并推出當c，φ值最大時，對應的含水率為灰土的最優含水率的規律，為灰土的實際工程應用提供了理論依據。

灰土，配比，擊實，滲透性，抗剪強度

灰土是指將消石灰粉或生石灰粉摻入各種粉碎或原來松散的土中，經拌合、壓實及養護后得到的混合料[1，2]，不僅可以提高地基承載力，而且與同樣要求效果的其他處理方法和方案相比更為廉價。雖然國內外學者對石灰加固土的機理和石灰與土之間的微觀反應機理進行了大量研究[3-5]，并取得了一些重要成果，但有關灰土的工程力學性質研究仍遠落后于工程實踐，工程中灰土設計參數的選取仍依賴于實踐經驗。此外，在對工程中的灰土墊層進行質量檢測時，經常會出現配比大的灰土其強度小于配比較小的灰土的情況，對其施工質量評定難以進行。本文基于這一現狀，通過較長持續時間的室內試驗，分析了灰土的力學性質隨含水率和配比變化的規律性。

1 室內試驗內容

1.1 試驗方法及目的

將西北地區分布較廣的黃土狀粉土與不同比例的石灰材料[6]拌合后進行擊實試驗，在此基礎上進行濕陷、壓縮、剪切、滲透等試驗。通過室內不同配比的對比試驗，對灰土的工程特性[7]隨含水率和配比變化的規律性進行分析與研究，深入認識控制灰土配比對濕陷性黃土地基工程質量的影響。灰土是經過人工形成的改良土，其性質隨配比的變化而變化。

1.2 試驗材料和試件制備

本試驗所用的黃土取自蘭州市九州臺[8]，其主要物理性質指標見表1，鑒于有關灰土的試驗目前尚無國家規范可依，灰土的擊實試樣參照《土工試驗方法標準》[9]制備。正式制備試樣前，先通過室內擊實試驗確定各不同配比灰土的最優含水率和最大干密度，之后將土樣在室內風干，再將碾碎的黃土和石灰過5 mm土工篩，按灰與土體積為2∶8，2.5∶7.5和3∶7三種比例配制灰土，并按設計的不同含水率加水、拌勻，靜置24 h后用擊實儀進行擊實，以確定其最優含水率和最大干密度。試驗所用的儀器為南京土壤儀器廠有限公司提供的JDS-2型數控電動擊實儀和DTM-2型電動脫模機。

表1 試驗用土的物理性質指標

2 實驗結果

2.1 不同配比對灰土擊實性質的影響

根據擊實試驗結果可知(見表2)：2∶8灰土、2.5∶7.5灰土、3∶7灰土的最優含水率分別為19.6%，21.9%和22.8%，相對應的最大干密度分別為1.61，1.58和1.56；與表1比較說明，素土中摻入一定比例的石灰可提高地基土的最優含水率和干密度。從擊實曲線中看出(見圖1)：配比不同時，隨著石灰含量的增大，最優含水率逐漸增大，最大干密度逐漸減小；配比相同時，隨著含水率的增大，干密度出現先增大后減小的趨勢。

表2 灰土擊實試驗結果

2.2 不同配比對滲透性的影響

將不同配比的擊實土樣按標準條件養護后，進行滲透試驗，穩定后的滲透系數見表3。

表3 不同配比滲透系數 cm/s

由表3可以看出：素土的滲透系數高于灰土的滲透系數，且在一定范圍內隨著石灰含量的增大，滲透系數出現不同程度的減小，說明灰土有一定的防水下滲的能力。

依據圖2和圖3可知：素土滲透系數呈現先減小，后有所增大，再減小最后達到某一穩定值的規律；3∶7灰土滲透系數基本是一直波動增大，直至穩定。

2.3 不同配比對抗剪強度的影響

含水率與粘聚力及內摩擦角的關系見圖4，圖5。

試驗結果說明：含水率不同條件下，無論是2∶8灰土、2.5∶7.5

灰土還是3∶7灰土，其c，φ值都明顯大于素土，再次說明摻入石灰后，黃土性質得到了改善，其抗剪強度大大提升；配比相同時，隨著含水率的增加，c，φ值都出現先增大后減小的規律；含水率相同時，隨著配比的增大，c，φ值整體上呈增大趨勢。因此也可推出，c，φ值最大的時候對應的含水率為灰土的最優含水率。

3 結語

1)灰土能提高地基土的承載力，其強度隨含水率和配比有較大程度的變化，施工中應盡量使灰土的含水率接近其最優含水率，同時本著寧低勿高的原則；2)黃土的滲透系數比灰土的高，且在一定范圍內隨著石灰含量的增大，滲透系數出現不同程度的減小，說明灰土能防止地表水的下滲，進而削弱黃土地基的濕陷性；3)含水率不同時，灰土的c，φ值明顯大于黃土，抗剪強度得到提升，黃土性質得到改善；配比相同時，隨著含水率的增加，c，φ值都出現先增大后減小的規律；含水率相同時，隨著配比的增大，c，φ值整體上呈增大趨勢。因此可推，c，φ值最大時對應的含水率為灰土的最優含水率；4)室內配比試驗與現場檢測成果具有一定差異，今后地基處理設計、施工過程中應加強室內外配比對比試驗，使配比試驗更好地指導地基處理設計與施工，使地基處理更趨于經濟合理，達到更佳處理效果。

[1] 劉有科.灰土強度影響因素及其本構關系的研究[D].西安:西安建筑科技大學,2004.

[2] Soyez B,Magnan J P,Delfaut A.Loading tests on a claey hydraulic fill stabilized by lime-treated Soil Columns[C].London:British Geotechnical Society,1983.

[3] 高國瑞.灰土增強機理探討[J].巖土工程學報,1982,4(1):27-28.

[4] 楊志強，郭見揚.石灰處理土的物理力學性質及其微觀機理的研究[J].巖土力學,1991,12(3):11-23.

[5] 董玉文，張伯平，唐 林.黃土灰土的擊實性與抗剪性試驗研究[J].西北水資源與水工程,2001,12(1):62-64.

[6] JCP T481-92，建筑消石灰粉的技術指標[S].

[7] 韓曉雷，郅 彬.灰土強度影響因素研究[J].巖土工程學報,2002,12(6):32-34.

[8] 張虎才，張林源.蘭州九州臺黃土剖面元素地球化學研究[J].地球化學,1991,3(1):79-86.

[9] GB/T 50123-1999，土工試驗方法標準[S].

Analysis of lime ratio

LI Xiang-yi

(SinopecPetroleumConstructionZhongyuanCorporation,Puyang457001,China)

According to the needs of loess foundation treatment works, through the compaction, shear, penetration and other indoor tests, the paper studies the variation of mechanical properties of lime-soil under the different moisture content and different ratios conditions. Addition obtained when the cohesioncand internal friction angleφmaximum, lime-soil moisture content is the optimum water content, and provides a theoretical basis for practical engineering application of lime-soil.

lime-soil, ratio, compaction, permeability, shear strength

1009-6825(2014)11-0106-02

2014-02-04

李向義(1987- )，男，助理工程師

TU444

A