石灰改良土干濕循環(huán)下脹縮性研究

譚毓清 熊光澤 邵天彥 龔 婷 陳 敏

(長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶 408100)

?

石灰改良土干濕循環(huán)下脹縮性研究

譚毓清 熊光澤 邵天彥 龔 婷 陳 敏

(長(zhǎng)江師范學(xué)院，重慶 408100)

為獲取改良土工程設(shè)計(jì)參數(shù)，對(duì)李渡紅土加入摻合料石灰后，進(jìn)行了有荷載條件模擬干濕循環(huán)過(guò)程的試驗(yàn)研究，得到了其脹縮變形變化規(guī)律，指出有荷條件下，不同配比的試樣隨干濕循環(huán)次數(shù)增多其相對(duì)和絕對(duì)脹縮率都在逐漸減小；石灰量在一定范圍內(nèi)，土樣的絕對(duì)和相對(duì)脹縮率隨土料中含石灰量增多而減小。

石灰改良土，干濕循環(huán)，脹縮性，荷載

石灰可用于高液限粘土、淤泥質(zhì)土、膨脹土、黃土等不良土體的改良，起到增強(qiáng)土體強(qiáng)度、水穩(wěn)定性、改善土體不良性質(zhì)的作用，使土體滿(mǎn)足工程使用要求[1-3]，涪陵地區(qū)分布有大量紅土，具有一定脹縮性，研究石灰摻量對(duì)其脹縮性影響規(guī)律對(duì)該地區(qū)工程建設(shè)的設(shè)計(jì)及施工具有一定指導(dǎo)作用。

1 試驗(yàn)概況

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)中用的土料取自重慶市涪陵區(qū)李渡長(zhǎng)江師范學(xué)院校內(nèi)天然紅土，主要指標(biāo)見(jiàn)表1，石灰為購(gòu)買(mǎi)的熟石灰粉。

表1 土的物理性能指標(biāo)

1.2 試驗(yàn)方案

本試驗(yàn)土料中石灰摻入量按體積比，石灰含量分別為0%，8%，14%，土料按相應(yīng)的配比拌和均勻后在相應(yīng)的最優(yōu)含水量下，進(jìn)行擊實(shí)制樣，制得的土樣切入環(huán)刀(h=20 mm，d=61.8 mm)中，每種配比制作2個(gè)平行試樣，將試樣用保鮮膜包好并密封，養(yǎng)護(hù)7 d后取出，將試樣放入南京土壤儀器廠生產(chǎn)的ZJ電動(dòng)四聯(lián)直剪儀的剪切盒中，并加50 kPa荷載，在該荷載作用下進(jìn)行4次干濕循環(huán)作用(試樣在50 kPa荷載作用下完成固結(jié)為第一次干燥狀態(tài)，并用豎向百分表讀下此時(shí)高度；將水注入直剪盒內(nèi)浸泡試樣，浸泡24 h后，記下百分表讀數(shù)，試樣完成第一次干濕循環(huán)，將試樣在自然狀態(tài)下靜置96 h進(jìn)行干燥脫水，記下百分表讀數(shù)，此為試樣第二次干濕循環(huán)的干燥狀態(tài)；如此反復(fù)，進(jìn)行4次干濕循環(huán))，記錄每個(gè)試樣在完成4次干濕循環(huán)后的高度變化。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

由試驗(yàn)結(jié)果得到在荷載作用下各試樣經(jīng)4次干濕循環(huán)作用后百分表讀數(shù)以及試樣高度變化數(shù)據(jù)，為定量分析有荷條件下干濕循環(huán)過(guò)程中石灰改良土的脹縮變形變化規(guī)律，分別用絕對(duì)脹縮率和相對(duì)脹縮率來(lái)描述其脹縮程度和變化趨勢(shì)。并定義[4]絕對(duì)膨脹率ηwi和絕對(duì)收縮率ηdi來(lái)表征整個(gè)循環(huán)過(guò)程中試樣的脹縮程度及其變化，即:

(1)

(2)

(3)

(4)

其中，hwi為試樣某次循環(huán)浸水飽和后的高度,mm；hdi為某次循環(huán)干燥96 h后的高度,mm；h0為試樣在上覆荷載作用下固結(jié)后的高度,mm；i為循環(huán)次數(shù)；相對(duì)膨脹率δwi和相對(duì)收縮率δdi為土樣在某次循環(huán)過(guò)程中試樣的脹縮程度及其變化；hw(i-1)為i-1次干濕循環(huán)浸水飽和后的高度,mm。

由式(1)～式(4)和測(cè)試結(jié)果，計(jì)算出在荷載下不同配比的試樣在干濕循環(huán)中的相對(duì)、絕對(duì)脹縮率，并繪制相應(yīng)的曲線關(guān)系圖。

圖1～圖4分別表達(dá)了相同荷載下三種配比的試樣的絕對(duì)脹縮率和相對(duì)脹縮率隨循環(huán)次數(shù)的變化規(guī)律。在荷載作用下，石灰改良土的絕對(duì)脹縮率和相對(duì)脹縮率明顯比素土的小，且石灰含量在14%時(shí)其絕對(duì)脹縮率和相對(duì)脹縮率最小。這是由于隨著石灰摻量的增多，減少了土體中粘粒的含量，從而降低了土體的液、塑限，故吸水后表現(xiàn)得脹縮性變小。

由圖1～圖4可知，在有荷條件下，各個(gè)配比的試樣的絕對(duì)脹縮率和相對(duì)脹縮率隨循環(huán)次數(shù)增加而逐漸減小至趨于穩(wěn)定，且不具有累加性，這是由于隨著循環(huán)次數(shù)的增多，土樣的脹縮含水率逐漸減小并趨于穩(wěn)定，其吸水能力和脹縮幅度在逐漸降低。每個(gè)配比在初次干濕循環(huán)中的膨脹率也最大，是因?yàn)橥翗釉诔醮螤顟B(tài)下干燥開(kāi)裂后，其結(jié)構(gòu)性遭到破壞，土顆粒間粘結(jié)力變?nèi)酰蟊憩F(xiàn)出最大膨脹性。

3 結(jié)語(yǔ)

有荷條件下，隨干濕循環(huán)次數(shù)增多，不同配比的試樣的相對(duì)脹縮率和絕對(duì)脹縮率都在逐漸減小。石灰量在一定范圍內(nèi)，土樣的絕對(duì)和相對(duì)脹縮率隨土料中含石灰量增多而減小，能夠有效地減少脹縮性對(duì)工程帶來(lái)的危害。

[1] 賀建清.石灰改良土路基填料的動(dòng)力特性及應(yīng)用研究[D].長(zhǎng)沙：中南大學(xué),2005.

[2] 邊加敏.石灰改良膨脹土的水穩(wěn)定性研究[J].長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào),2016,33(1):77-82.

[3] 洪 杰.高等級(jí)公路路基黃土填料石灰改良研究[J].低溫建筑技術(shù),2016,38(11):1894-1899.

[4] 楊和平,張 銳,鄭健龍.有荷條件下膨脹土的干濕循環(huán)脹縮變形及強(qiáng)度變化規(guī)律[J].巖土工程學(xué)報(bào),2006,28(11):1936-1941.

Study on swell-shrink characteristic of soil improved with lime under the dry-wet circulation

Tan Yuqing Xiong Guangze Shao Tianyan Gong Ting Chen Min

(TheYangtzeNormalUniversity,Chongqing408100，China)

In order to obtain engineering design parameters of improved soil, to have after lime Lidu clay to join admixture load condition simulation experimental study of dry-wet circulation process, its swell-shrink deformation change rule. Under loading condition, different ratio of sample with wet and dry cycle times increase in the relative and absolute swell-shrink ratio decreases. Lime amount within a certain range, the absolute and relative of the soil swell-shrink ratio decreases with lime content in soil is increased.

soil improved with lime， dry-wet circulation， swell-shrink characteristic， load

2016-11-25

譚毓清(1994- )，女，在讀本科生

1009-6825(2017)04-0103-02

TU411

A