基于BB 法合肥湖積軟土固化研究

魯惠中

（安徽建筑大學土木工程學院，安徽 合肥 230000）

合肥濱湖新區位于中國五大淡水湖——巢湖西北側，地里條件優越。濱湖新區的開發建設是合肥這些年經濟高速發展的縮影。但由于其土體為河湖相軟土，土體地基承載力低，壓縮性大，抗剪強度低，大大不利于濱湖新區的建設，需要對軟土進行處理，進行軟土加固。水泥固化土是一種很好的方法，操作簡單，但由于種種原因，往往效果不太好。

1 試驗方法

1.1 試驗材料

本次試驗所用土取自合肥濱湖地區某工程地基軟土，其物理指標如表1 所示。GGBS 取自合肥市日月水泥廠，氧化鈣是取自天津博迪華工股份有限公司生產的化學用氧化鈣，純凈度很高，CaO 灼燒后含量不少于98%。石膏采用的是西天津市致遠化學試劑有限公司生產的高強石膏粉，呈白色粉末狀，含量不小于98.8%。

表1 .土樣的物理指標

1.2 試樣的制作與養護

把濱湖新區某工程取回的軟土放置于95-105 度的烘箱之中，待烘干后，取出后，過1mm 篩，去除雜質。三種影響因素摻加量的取值范圍通過單摻試驗進行確定，其中GGBS的摻加量取值范圍介于8%~14%之間，CaO 的摻加量取值范圍介于2%~5%之間，石膏的摻加量取值范圍介于2%~5%之間。將過篩的干土、GGBS、CaO 和石膏按比例放入攪拌機中攪拌均勻并加入水，制成固化土混合料（直徑為39.1mm，高為80.0mm）。在三瓣模內壁上涂滿凡士林，然后將固化土混合料放入三瓣模內分層擊實。試樣制作完成后在三瓣模的兩端蓋上玻璃片以防止水分蒸發，后放于養護器皿中養護，直至養護齡期取出進行試驗。

1.3 試驗設計

本次Box-Behnken 試驗設計[7]采用三因素（X1，X2，X3）、三水平（-1，0，+1）來安排試驗，試驗總數為2K·（K-1）+C0，公式中K 表示因素的個數，C0表示中心試驗點的重復次數。利用Expert Design 軟件模擬影響因素和響應值之間的非線性關系，建立二階經驗模型。模型可以描述為：

式中：Y=預測響應值；xi和xj為自變量編碼值；β0為常數；βi、βij為線性系數；k 為因子數，本試驗k=3。X1、X2、X3分別表示GGBS、CaO 和石膏的摻量。

本次試驗中，GGBS 的摻量X1、CaO 的摻量X2、硫酸鈉的摻量X3。每種因素的低、中、高三水平分別記作-1、0、+1，如表2 所示。

表2 實驗因素水平及其編碼水平

2 試驗結果與數據分析

2.1 模型的建立與分析

利用Design-Expert 軟件，對試驗結果進行二次多項式回歸擬合，得到二階模型方程。按α=0.01 的水準，模型擬合的較好，Design-Expert 軟件給出了二階模型如下：

在本文中設定α 為0.01，通過表四的方差分析可以看到，養護齡期為7 天的函數型態中， 和P 值均大于0.01，說明這兩項對響應目標值的顯著性影響較小，故將這兩項去除。除去不需要的項后得到在7 天二次多項式方程：

由表4 方差分析可知，7d 齡期的模型顯著，該模型的相關系數R2=0.9801，修正后的復相關系數R2=0.9932，表明模型與實際情況擬合很好，各因素對強度的線性效應和曲面效應均顯著，X1與X2，X1與X3的交互作用顯著。

3 結語

（1） 根據響應面法試驗優化設計分析表明：試樣標準養護7 d 后，三種因素對無側限抗壓強度的線性效應和曲面效應均顯著，GGBS 與CaO 的交互作用顯著，GGBS 與CaO 的交互作用顯著；

（2） 根據交互作用分析可知：7d 齡期試樣的固化土強度均隨CaO 摻量的增大呈現先增大、后小幅度減小的變化趨勢。同樣，隨著CaO 摻量的增加，Y28 呈現逐漸增大的趨勢。