改良盐渍土的工程特性试验

改善施工现场盐渍土土质工程特性研究摘要：盐渍土对环境变化比较敏感会随着外界条件的变化而变化，在工程建设过程中会出现腐蚀、盐胀、溶陷等工程病害问题。

特别是在南疆开展各项土建工程，存在着众多问题，以现有的技术上在盐渍土上兴建各项岩土工程要花费巨大的人力和物力造价非常高。

尤其是一些传统的盐渍土地处理方法还存在很多问题，对此更加需要对该土质进行研究处理，以减少不必要的安全事故，确保工程的安全性和可靠性使投资合理化。

本次研究针对南疆巴州若羌县盐渍土特点，利用粉煤灰改良盐渍土，进一步提高了盐渍土的利用价值。

关键词：粉煤灰；盐渍土；抗剪强度；压缩性1工程概况1.1 工程概况该项目坐落于南疆巴州若羌县以东，315国道以南的重工业园区，距县城24公里，处于戈壁滩上，周围1公里暂无建筑物；项目共计24栋单体，总建筑面积66384.02平方米，其中10栋为框架结构，12栋为钢结构，1栋电锅炉房，1栋加油站,地上1层属于工业厂房，单体最高13m。

若羌县天气过程频繁，大风、沙尘暴、高温等灾害性天气非常多，导致当地土壤中的盐分以骨架结晶盐的方式存在土体中，形成特殊的土壤盐渍土，加大了项目施工的难度和成本。

1.2研究内容本论文主要选取南疆巴州若羌县工业园的盐渍土作为改良对象、粉煤灰作为改良剂进行试验。

研究对象是在盐渍土中掺入不同含量的粉煤灰和蒸馏水充分混合制备成的盐渍土试样，具体研究内容如下（1）通过室内试验配置粉煤灰改良盐渍土，改良剂粉煤灰在不同掺量以及同一养护龄期下对于粉煤灰改良盐渍土剪切强度特性的影响［2］；（2）研究在不同粉煤灰掺量下粉煤灰对盐渍土压缩特性的影响；希望此次研究可以为南疆含有盐渍土的地区在工程建设施工过程中提供一定的参考依据，减少其对工程建设的不必要危害［3］。

2 粉煤灰改良盐渍土的强度特性实际工程施工表明，在岩土工程中的大多数情况破坏都是来源于剪切破坏，岩土的抗剪强度重要参数是粘聚力及内摩擦角，而土的强度试验目的就是测量抗剪强度指标粘聚力及内摩擦角。

文章编号:1671-7619(2018)05-0059-05滨海地区公路盐渍土改良技术试验梁俊怡(广东冠粤路桥有限公司,广州511450)摘要:通过室内试验,对滨海公路盐渍土路基改良利用的可行性进行了试验验证,探索了石灰+水泥+SH 土壤固化剂复合改良盐渍土的效果,分析了海水和自来水作为拌合用水时对固化盐渍土抗压强度的影响,提出了盐渍土的改良方案㊂在东莞市沿海公路上应用,取得了良好的效果㊂关键词:滨海公路;盐渍土;抗压强度;改良中图分类号:U416.16 文献标志码:B作者简介:梁俊怡(1986.08-),男,大学本科,工程师,从事公路工程施工管理工作,E-mail:120389325@㊂0　引言盐渍土是我国滨海地区工程中常见的一种土壤,在工程上,土体中易熔盐含量超过一定的数量即可定义为盐渍土㊂因其抗剪强度低㊁高压缩和稳定性差等性质,常将其视为不良土质,一般情况下均将其弃用[1-4]㊂为了利用滨海地区的盐渍土资源,减少盐渍土对工程建设的危害,有效保护环境,实现资源的就地取材,就地利用,应探索对于盐渍土的改良方案㊂本文通过以不同掺量的石灰㊁水泥和SH 土壤固化剂加入到盐渍土中,试验复合处理盐渍土的效果,得到更加合理的改良方案㊂1　盐渍土固化机理分析石灰和水泥作为固化材料在公路上已经得到了长期的应用,因其使用效果好和性能稳定而得到广泛研究和应用[5-6]㊂随着材料科学的进步,高分子固化剂在工程建设中逐渐得到了广泛的应用,本文选取了兰州大学研制的SH 土壤固化剂作为盐渍土改良的固化材料进行试验[7-8]㊂1.1　石灰固化土机理石灰加入到土中,除了产生物理性吸附作用外,还会产生化学作用㊂一般认为石灰与土会发生如下几个化学作用:(1)离子交换反应㊂土中的钠离子㊁钾离子与石灰中的钙离子进行交换反应,增加了土的粘聚性,但是盐渍土含有的易熔盐离子阻止这种反应,引起石灰处理效果较差㊂(2)火山灰反应㊂石灰改善盐渍土的强度来源之一,其主要是土中的氧化硅和石灰的氢氧化钙反应形成硅酸钙和铝酸钙等硅酸盐产物㊂1.2　水泥固化土机理水泥稳定土的过程主要是水泥与水之间发生作用,其强度一方面来源于水泥自身的凝结硬化作用,另一方面来源于水泥的水化产物和土之间的物理作用㊂(1)水泥的凝结硬化作用㊂水泥与水发生反应,逐渐凝结成具有强度的晶体,增加了土体的强度和稳定性㊂(2)水泥水化物与土的物理作用㊂水泥凝结硬化成水泥石后,能够对土中的空隙有进一步填充,使得土的物理力学性质得到改善,并具有强度㊂1.3　SH 型高分子土壤固化剂SH 土壤固化剂具有良好的成膜性能,与土体主要发生以下两个作用:(1)凝聚作用㊂SH 型固化剂可以使粘土颗粒的表面性质变化,从亲水性变为疏水性,从而使得颗粒之间能够凝聚在一起㊂(2)团粒化作用㊂SH 固化剂的粘合力能够使粘土粘结成一个大颗粒,大颗粒之间不断增大,从而形成团粒,使得土体的水稳定性增强㊂2　盐渍土改良技术方案设计2.1　固化材料与工艺设计以石灰掺量为0%~12%和水泥掺量为0%~10%加入到盐渍土中,试验测试盐渍土浸水条件和未浸水条件下的抗压强度㊂SH 型固化剂则按照厂家推荐的1.5%掺量加入,寻找水泥和石灰对盐渍土抗压强度的影响规律,测试三种材料复合㊃95㊃2018年第5期 广东公路交通Guangdong Highway CommunicationsVol.44No.5Oct.2018后的改良效果,从而确定最经济和效果最佳的复合改良方案㊂在滨海地区自然环境作用下,施工过程中拌合用自来水较难保证或需要远运,测定海水对盐渍土路基抗压强度影响㊂试验以拌合用水为海水和自来水作为唯一变量,测试了固化盐渍土的抗压强度的变化规律㊂在广东省湿热㊁多雨的条件下,路基的水稳定性是非常重要的指标,需要测定固化盐渍土的水稳定性能㊂通过上述掺量㊁材料和工艺试验,确定了固化盐渍土的材料与工艺㊂2.2　改良效果评价指标(1)以无侧限抗压强度作为评价固化盐渍土的改良效果的指标㊂石灰㊁水泥和SH型高分子土壤固化剂处理后的浸水条件下抗压强度应符合规范的要求㊂(2)干湿循环试验是指将固化后盐渍土在反复干燥㊁湿润状态下经历多次循环,用无侧限抗压强度来评价盐渍土性能㊂3　试验与分析3.1　固化材料优选和掺量的确定按照方案,测试盐渍土7d和28d的抗压强度,选取2%水泥+8%石灰㊁3%水泥+7%石灰㊁1.5% SH固化剂+8%石灰和1.5%SH固化剂+4%水泥+8%石灰共四种方案复合改良了盐渍土,试验结果如表1~表3所示㊂表1　不同石灰掺量下盐渍土的抗压强度序号石灰掺量/(%)未浸水条件7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa浸水条件下7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa100.2660.26400 240.3840.40200 360.4320.4980.1240.146 480.5070.5870.2350.286 5100.6800.7450.3580.401 6120.8580.9180.5200.601表2　不同水泥掺量下盐渍土的抗压强度序号水泥掺量/(%)未浸水条件7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa浸水条件下7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa100.2660.26400 220.3950.4890.2340.384 340.6840.8040.4580.705 46 1.258 1.5860.884 1.285 58 1.785 2.145 1.125 1.842 610 2.574 3.452 1.625 2.745表3　不同固化材料复合改良后盐渍土的抗压强度序号掺量/(%)未浸水条件7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa浸水条件下7d抗压强度/MPa28d抗压强度/MPa100.2660.2640022%水泥+8%石灰 1.084 1.1980.8540.98533%水泥+7%石灰 1.486 1.562 1.065 1.3054 1.5%SH固化剂+8%石灰0.6580.6840.5380.5755 1.5%SH固化剂+4%水泥+8%石灰 1.854 2.054 1.715 1.985㊃06㊃2018年第5期 广东公路交通 总第158期(1)由表1可知,不掺入任何材料时,盐渍土未浸水条件下强度极低,浸水后条件下没有强度,水稳定性为零㊂当石灰掺量为4%时,未浸水条件下,盐渍土的7d强度提升了约44.4%,浸水条件下,7d强度仍然为零㊂当石灰掺量为6%~10%时,石灰改良后的盐渍土在浸水条件下,具有一定的抗压强度,仍然只有0.12~0.36MPa,水稳定性极差㊂当石灰材料达到设计最大的掺量12%时,虽然7d抗压强度是素土的3.26倍,达到了0.858 MPa,但仍然较低,不能达到良好的改良效果㊂不同掺量下,在未浸水条件是,28d抗压强度比7d抗压强度仅提高4.7%~15.7%,浸水条件下28d抗压强度比7d抗压强度仅提高12.0%~21.7%,石灰改良盐渍土的强度随着时间的增加,强度增长有限㊂因此仅掺入石灰来改良盐渍土,效果较差㊂(2)由表2可知,盐渍土中掺入2%水泥就可以将7d未浸水抗压强度提高48.5%,7d浸水抗压强度为0.234MPa㊂掺入10%水泥,7d未浸水抗压强度提高8.7倍,7d浸水抗压强度为1.625MPa㊂不同测试条件下,盐渍土强度和时间的关系表现不同,未浸水条件下28d抗压强度比7d抗压强度仅提高17.5%~34.1%㊂浸水条件下28d抗压强度比7d抗压强度提高了45.3%~68.9%㊂因此,掺入水泥的盐渍土水稳定效果较石灰盐渍土好,对盐渍土的改良效果佳㊂(3)由表3可知,2%水泥+8%石灰和3%水泥+7%石灰两种方案处理后盐渍土与石灰掺量为12%时改良的盐渍土对比,复合材料的改良效果均较好,在石灰固化盐渍土中加入少量水泥可以显著改善单纯石灰对盐渍土的改良效果㊂1.5%SH固化剂+8%石灰与8%石灰固化盐渍土对比,未浸水条件下,7d抗压强度和28d抗压强度均有提升但是提升效果较差;浸水条件下,7d 抗压强度和28d抗压强度均有提升且提升效果较好,抗压强度均增加了1倍左右㊂1.5%SH固化剂+8%石灰处理后的盐渍土浸水条件下7d抗压强度和28d抗压强度比不浸水条件下仅损失了18.2%和15.9%,而8%石灰处理后的盐渍土浸水条件下7d抗压强度和28d抗压强度比不浸水条件下损失了53.6%和51.3%,因此SH固化剂能够显著改善盐渍土的水稳定性能,而对盐渍土的强度提升有限㊂(4)综上所述,对于改良盐渍土的效果,石灰较差,水泥较好㊂SH固化剂则只能改良盐渍土的水稳定性能而对于强度提升效果较差㊂以1.5%SH固化剂+4%水泥+8%石灰改良盐渍土,结果显示浸水条件下7d抗压强度仅损失7.5%;未浸水条件下,7d抗压强度达到了较高的1.854MPa㊂因此,采用该复合处理方案可以取得良好的改善效果㊂3.2　拌合用水对固化盐渍土抗压强度的影响在滨海地区,一些地段使用自来水较为困难,需要远运,这将会增大生产成本㊂以海水和自来水作为试验过程中的唯一变量,测试固化盐渍土抗压强度受到拌合用水的影响㊂(1)从图1可以看出,未浸水条件下,采用海水作为拌合用水时,曲线均在拌合用水为自来水时曲线的下方,说明海水对固化盐渍土有负作用㊂但这种负作用会随着时间的增加逐渐减弱㊂四种方案中,海水相对于自来水对于固化后盐渍土7d 抗压强度降低21.2%~45.6%,对于固化后盐渍土28d抗压强度降低9.1%~14.6%,说明海水作为拌合用水时,对早期强度影响大,但是对于28d 后的强度影响较小㊂图1摇拌合用水对固化盐渍土抗压强度的影响(未浸水条件测试)(2)从图2可以看出,浸水条件下,采用海水作为拌合用水时,其规律和未浸水条件下规律类似,海水会影响固化盐渍土的早期强度,但是对于28d后的强度影响较小,说明海水作为拌合用水时,对于固化盐渍土的后期水稳定性影响也较小㊂㊃16㊃2018年第5期梁俊怡:滨海地区公路盐渍土改良技术试验总第158期图2　拌合用水对固化盐渍土抗压强度的影响(浸水条件测试)(3)综上所述,对于条件具备的地区,应使用自来水作为拌合用水,从而提高固化盐渍土的效果,提升路基的整体强度㊂当现场施工时,使用自来水十分困难或者成本较大时,可以使用海水作为拌合用水,但应加强养护,增加养护时间,建议养护28d 后才能继续进行下一步施工㊂3.3　固化盐渍土的长期性能试验以1.5%SH 固化剂+4%水泥+8%石灰作为盐渍土的改良方案,多次干湿循环后盐渍土的28d 无侧限抗压强度来评价改良的长期效果,试验结果如图3所示㊂图3　干湿循环后28d 无侧限抗压强度由图3可知,经过多次干湿循环后,干湿循环对于抗压强度的影响逐渐减弱㊂干湿循环10次后,浸水条件下,每次循环降低抗压强度2.2%~4.8%;未浸水条件下,每次循环降低抗压强度2%左右;干湿循环15次后,固化盐渍土的浸水条件下强度仍达到0.598MPa,固化盐渍土的未浸水条件下强度仍达到0.912MPa,具有较好的长期性能㊂4　工程应用实例4.1　工程概况东莞市沿海公路工程麻涌段,起点位于麻涌东江大桥,与省道(S120)公路相交,地区地形较平坦,场地地貌属于滨海冲洪积平原地貌单元,地形开阔,采用双向六车道一级公路建设标准,设计时速80km /h㊂K5+500~K6+320段在河床附近,土体潮湿,盐分含量较大,土体多为粉细砂或粉土,地表有白色盐霜㊁盐壳分布,埋深至地下水位处,以盐渍土为主㊂4.2　应用效果评价为研究SH 固化剂对于盐渍土的改良效果,该路段进行了相关的试验段研究㊂按照1.5%SH 固化剂+4%水泥+8%石灰的改良方案对河床附近的盐渍土进行改良,由于该项目工期要求紧,使用自来水作为拌合用水,养生7d 后在处理路段进行现场取芯,测试其密度和抗压强度,结果如表4所示㊂表4　现场取样试验结果取样位置密度/(g㊃cm -3)7d 抗压强度/MPaK5+538 1.895 1.085K5+685 1.903 1.134K6+2151.9011.286从表4可知,改良后盐渍土具有较好的强度,能够满足路用性能的要求㊂5　结论本文以抗压强度来评价固化材料和拌合用水对盐渍土的影响,得到如下结论:(1)石灰和水泥的掺量与固化盐渍土的抗压强度成正相关关系,但两种材料的改良效果有较大差异,石灰效果差㊁水泥效果好㊂(2)SH 固化剂掺入盐渍土中,可以作为水稳定性提升剂使用,但不能提升盐渍土的强度㊂(3)海水作为拌合用水对于盐渍土7d 抗压强度影响大,但对于28d 后抗压强度的影响较小,因此,对于没有条件使用自来水的地区,采用海水拌合时应增加养护时间,进行28d 养护后,才能进入下一步施工㊂(4)以1.5%SH 固化剂+4%水泥+8%石灰为㊃26㊃2018年第5期 广东公路交通 总第158期固化盐渍土方案,试验结果表明,改良后盐渍土具有较好的抗压强度㊁水稳定性和长期性能,可以作为盐渍土改良处理方案㊂本文仅探索了SH固化剂㊁石灰和水泥复合处理盐渍土,建议继续探索其他聚合物和水泥或石灰等材料复合后处理盐渍土,从而降低成本,提高盐渍土的处治效果㊂参考文献:[1]郭立叶.盐渍土路基处理方法与施工工艺研究[D].西安:长安大学,2012.[2]蒋春阳.盐渍土路基防治措施与选择标准[J].筑路机械与施工机械化,2013,30(2):46-48.[3]江华.新疆盐渍土成因分析及盐渍土路基病害处理[J].路基工程,2008(4):215-217.[4]龚晓南.地基处理手册[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.[5]肖利明.高速公路路基改良盐渍土研究[D].西安:长安大学,2007.[6]于新,孙文浩,赵徐祥,等.滨海地区改良盐渍土的微观特性研究[J].公路工程,2011,6(36):59-63. [7]戴文亭,陈瑶,陈星.BS-100型土壤固化剂在季冻区的路用性能试验研究[J].岩土力学,2008,29(8):2257 -2261.[8]周琦,韩文峰,邓安,等.滨海盐渍土作公路路基填料试验研究[J].岩土工程学报,2006,28(9):1177-1180.(收稿日期:2018-07-16)Research on Improvement Technology for Saline Soil Subgrade of Coastal HighwayLIANG Junyi(Guangdong Guanyue Highway&Bridge Co.,Ltd.,Guangzhou511450)Abstract:Through a large number of indoor and outdoor tests,in this paper,the feasibility of the improvement and utilization of the saline soil subgrade on the coastal highway has been tested.The effect of the lime+cement+SH soil solidifying agent to improve the saline soil has been explored.The influence of seawater and tap water on the compressive strength of solidified saline soil has been studied.The improvement scheme of saline soil has been proposed.It has been applied in the coastal highway in Dongguan,with good results being achieved.Key words:coastal highway;saline soil;compressive strength;improvement(上接第58页) [3]Power M,Rosidi D,Kaneshiro J,et al.Summary and evaluation of procedures for the seismic design of tunnels. Final report for task112-d-5.3(3)[J].National Center for Earthquake Engineering Research,Buffalo,New York,1998.[4]宋磊,王涛,韦扣均,等.软土地区地铁车站抗震计算方法及分析[J].地下空间与工程学报,2014,10 (s1):1694-1699.[5]周健,苏燕,董鹏.软土地层地铁及地下构筑物抗震动力分析研究现状[J].地下空间与工程学报,2003, 23(2):173-178.[6]刘晶波,刘祥庆,王宗纲,等.土-结构动力相互作用系统离心机振动台模型试验[J].土木工程学报, 2010(11):114-121.(收稿日期:2018-05-09)Horizontal Seismic Response Analysis on Shied Tunnel in Deep Soft GroundXIA Zepei(Sichuan Communication Surveying and Design Institute,Chengdu610017)Abstract:In order to study the seismic response characteristics of shield tunnel in soft soil under strong earthquake,in this paper,taking an offshore shield tunnel as the engineering background,different tunnel cross sections have been selected,and the basic solution of the orifice problem in elastic mechanics the seismic response of the shield tunnel has been analyzed by the reaction displacement method and the reaction acceleration method respectively.The main conclusions have been drawn as follows:the internal force of the structure is distributed along the circular tunnel,and the internal force is the goose-shaped distribution;the maximum axial force and the bending moment are distributed in the arch and the arch position;the results difference between the reaction displacement method and the reaction acceleration method is very small,and the influence of the ground motion intensity and the spectral characteristics is small.Key words:shield tunnel;deep soft site;nonlinear seismic effect;reaction displacement method;reaction acceleration method㊃36㊃2018年第5期梁俊怡:滨海地区公路盐渍土改良技术试验总第158期。

Hans Journal of Civil Engineering 土木工程, 2019, 8(3), 596-604Published Online May 2019 in Hans. /journal/hjcehttps:///10.12677/hjce.2019.83070A Summary of Research on Improvement ofEngineering Characteristics of Saline SoilRuipu Zhou1, Weibing Zhang1,2*1School of Civil Engineering and Water Conservancy, Ningxia University, Yinchuan Ningxia2Engineering Research Center of Modern Agricultural Water Sources, Ministry of Education, Ningxia Arid Region, Yinchuan NingxiaReceived: Apr. 22nd, 2019; accepted: May 7th, 2019; published: May 14th, 2019AbstractSaline soil is widely distributed in the northwest and eastern coastal areas of China. Because of its engineering characteristics such as corrosion, salt expansion and dissolution, the foundation en-gineering construction in saline soil areas is damaged to varying degrees. At present, a lot of re-searches have been done on the strength and salt swelling of saline soil, and more fruitful results have been achieved. In this paper, the strength characteristics, salt expansion characteristics and inhibition mechanism of salt swelling inhibition of the improved saline soil are reviewed. The de-ficiencies in various researches are comprehensively reviewed, and the future research on im-proved saline soil is proposed.KeywordsSaline Soil, Engineering Characteristics,Salt Swelling Inhibition, Improvement盐渍土工程特性改良研究综述周瑞璞1，张卫兵1,2*1宁夏大学土木与水利工程学院，宁夏银川2宁夏旱区现代农业水源高效利用教育部工程研究中心，宁夏银川收稿日期：2019年4月22日；录用日期：2019年5月7日；发布日期：2019年5月14日摘要盐渍土广泛存在于我国西北、东部沿海等地区，因为其具有腐蚀、盐胀、溶陷等工程特性，使得含盐渍*通讯作者。

盐碱地土壤改良试验研究——以粉煤灰和煤矸石改良盐碱土为例赵旭，彭培好,李景吉（成都理工大学地球科学学院四川成都610059）摘要：本文采用盆栽试验, 重点探讨了粉煤灰和煤矸石改良盐碱土对柽柳生长的影响。

结果表明：施加15 %粉煤灰+15 %淤泥改良盐碱土效果明显好于10 %粉煤灰+10 %煤矸石+10 %淤泥的效果，好于20 %粉煤灰的改良效果。

基质中加入粉煤灰，对提高柽柳发芽率、缩短枝条发芽时间和提高萌发枝条成活率均具有促进作用。

施加粉煤灰改良盐碱土的优劣比例顺序为：粉煤灰15 %>20 %>10 %。

本试验达到了试验初衷要求和期望值，对于已获取的数据的分析是科学的、可行的，具有借鉴意义。

关键词：粉煤灰；煤矸石；柽柳；盐碱土中图分类号：S714 文献标识码：A干旱区土壤盐碱化是土地退化的主要问题，并威胁着绿洲农业的可持续发展[1]。

西北地区位于我国干旱、半干旱区, 年均降水量不足200 mm，干燥度大于4，多风沙，昼夜温差大，自然环境十分恶劣[2]，形成了大量的盐碱地面积。

造成该区土壤结构板结，植物类型单调，绿化面积大量减少，降低了生态系统的功能，造成了当地严重的生态问题。

如何对西北地区盐碱地进行治理，已经成为国家关注的重要问题之一及多年来科学研究的热点问题。

粉煤灰是目前世界上影响环境的主要废弃物之一[3]。

粉煤灰的理化性质测定表明：施加粉煤灰可降低土壤容重和pH值，减少土壤中碱性物质含量[4-6,13]，碱性粉煤灰和中性的污泥配合能很好的改良酸性土。

而煤矸石中含有大量有机物，是携带固氮、解磷、解钾等微生物的理想基质，土壤中施加适量的煤矸石，可以改善土壤容重、孔隙度等土壤物理性状[7-8,14]。

国内外对盐碱地及其改良的研究很多，但对于粉煤灰和煤矸石对盐碱地的研究仍存在一些问题，给盐碱土改良方案带来不确定因素[3-4,9]。

基于此，作者针对西北地区的盐碱地改良开展了实验性性研究。

1 材料与方法1.1材料试验采用的土壤为宁夏银北地区中盐渍化土壤；所用的植物试材为柽柳（Tamarix chinensis.）二年生根桩苗，采自于河北生物研究所的苗圃地；添加的改良剂为：粉煤灰（a）、煤矸石(b)、淤泥（c），其中粉煤灰、煤矸石采集于四川省成都市成华区火电厂，淤泥采集于成华区火电厂周围的泥塘，距火电厂约0.5 km。