吹填固化土第一章

1、天津濱海新區(qū)吹填軟土的固化及其力學特性研究1目前，隨著人類經(jīng)濟活動和工程活動的快速發(fā)展，土地資源日趨緊張，特別是對臨海的國家和城市，把圍海造陸作為獲得新的土地資源的重要途徑。天津濱海新區(qū)位于天津市東部臨海地區(qū)，是繼珠三角和長三角后又一個重要的經(jīng)濟開發(fā)區(qū)，且區(qū)位條件優(yōu)越，擁有圍海造陸土地資源開發(fā)的良好自然條件。近年來新區(qū)大量采用近海新近沉積的海底淤泥作為吹填原料進行圍海造陸，存在的主要問題是吹填軟土主要以顆粒細為主，其含水量高、孔隙比大以

2、及固結(jié)性能差等，對工程建設(shè)非常不利，而傳統(tǒng)的吹填軟土加固方法造價高歷時長，因此，尋找一種更合理、更經(jīng)濟的加固方法，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，對新區(qū)的工程建設(shè)具有重要的現(xiàn)實意義。本文針對上述問題，以天津濱海新區(qū)的吹填軟土為研究對象，在前人研究的基礎(chǔ)上，通過室內(nèi)試驗分析，選定了固化吹填軟土的固化材料，針對不同的工程建設(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)特征及其固化機理，并對固化土的力學特

3、性進行了研究，此外，通過常規(guī)三軸試驗，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，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固化效果的影響規(guī)律及摻量范圍。（2）通過有效的對比和篩選，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，然后通過正交試驗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。通過改變固化劑

4、的摻量，分析了不同固化劑摻量對固化土強度的影響，得到了水泥低摻量水平下的最優(yōu)固化方案。（3）通過對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)進行對比分析，結(jié)合各外加劑在水泥固化土固化過程中的物理化學作用，揭示了固化劑的固化機理，從本質(zhì)上為吹填軟土的固化提供理論證實。（4）對不同含水量、不同齡期條件下的固化土進行了不同加載方式的壓縮回彈試驗，并對其壓縮特性進行了分析。通過常規(guī)三軸試驗，分析了圍壓對固化土力學特性的影響，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)固化機理本構(gòu)關(guān)系天津濱海新區(qū)吹填軟土的固化及其力學特性研究3圖11天津濱海新區(qū)發(fā)展策略圖和吹填現(xiàn)場1.2土壤固化劑國內(nèi)外研究進展土壤固化劑國內(nèi)外研究進展土壤固化技術(shù)至今已成為一門綜合了膠體化學、土力學、結(jié)構(gòu)力學等綜合性的交叉學科。近幾十年來，土壤固化技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。國內(nèi)外大量的專家、學者及工程技術(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不同特性的土壤進行了固化研究，

6、開發(fā)出了大量的固化材料。使固化材料由起初單一的的無機結(jié)合材料發(fā)展成為目前復(fù)雜的多種類型的化學材料，在興建的道路、港口、機場等工程中，得到了普遍的應(yīng)用，產(chǎn)生了巨大的經(jīng)濟效益，并取得了豐碩的實踐經(jīng)驗和理論成果[3，4]。1.2.1土壤固化劑國外研究現(xiàn)狀土壤固化劑國外研究現(xiàn)狀國外對土壤固化劑的研究，從上世紀初就開始，以美、日等發(fā)達國家為代表，對土壤固化技術(shù)進行了深層次的開發(fā)。Bell（1994）分別在水泥和石灰中添加PFA（一種添加劑），并對

7、其加固粘土的效果進行了研究[5]。Medina等（1995）針對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粒粘性土，研究發(fā)現(xiàn)石灰摻入比比水泥摻入比對固化土強度的影響大[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土進行固化，并對固化土作了微結(jié)構(gòu)、化學及礦物學等分析，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