河北省滨海盐渍土强度特性与性能改良的试验研究

耿俊岩+阴世宁+潘一茜+井新奎+刘周

摘 要：滨海盐渍土含盐量高，当易溶盐遇水溶解时强度明显下降，对工程建设造成较大影响和危害。在研究滨海盐渍土的物理力学特性后，项目组通过正交法向滨海盐渍土中以一定配比加入水泥、石灰、粉煤灰对其进行改良固化。最终选择出切实可行的改良措施，不但将其强度提高，而且施工简单，花费低廉，为该地区盐渍土路基的修筑提供了参考依据。

关键词：渍土；工程建设；工程地质

盐渍土在我国河北地区的滨海平原分布广泛。对于盐渍土来说，由于其的松胀性和膨胀性，将对路基的稳定造成影响，从而使得路基失稳和塌陷，对于工程建设有着极大的危害。如何避免盐渍土的危害，利用和改造盐渍土，将为工程建设和经济发展做出巨大的贡献。为此，项目组对河北沧州黄骅港沿线路段的滨海盐渍土性能进行了研究和深入了解，并通过试验提出改善滨海盐渍土性能的方法。

1 滨海盐渍土的物理力学性质

1.1 颗粒分析

试验室内所用土样的颗粒分析统计结

果如表1、表2所示，由表可知土样的粒度成分以粗粒组为主。

1.2 易溶盐分析

河北省滨海盐渍土的主要矿物成分依次为：石英、长石、云母；粘土矿物为蒙脱石、伊利石、少量高岭石。盐渍土中易溶盐化学成分分析实验结果如表3所示，所取土样为氯盐渍土。

1.3 土的各项性能指标

土的塑性指标包括液限、塑限、塑性指数。他们反映了水对土性状的影响。所取盐渍土的界限含水率等各项性能指标如表4所示。

表1 原土样的颗粒分析（筛分法）

颗粒大小 <5mm <2mm <1mm <0.5mm <0.25mm <0.1mm <0.075mm

颗粒组成百分比 /% 97.16 76.39 65.11 50.00 45.20 36.86 33.53

表2 原土样的颗粒分析（比重计法）

颗粒大小 <0.06mm <0.01mm <0.007mm <0.005mm <0.001mm

颗粒组成百分比 /% 76.86 64.56 42.65 35.68 23.43

表3 盐渍土中易溶盐化学成分分析

化学成分 Cl- SO42- Na+ 、K+ Ca2+ Mg2+ CO32- HCO3- PH

含量/% 10.381 0.345 6.473 0.206 0.358 0.015 0.225 8.4

表4 土的各项性能指标

检测项目 液限 塑限 液性指数 塑性指数 最大干密度 最佳含水量 比重

检测值 26.59% 18.81% 0.1490 0.0778 1.86 g/cm3 18.94% 2.62

1.4 最优含水率

利用重击试验测盐渍土的最优含水率。绘制干密度和含水率的关系曲线，取曲线峰值点相应的纵坐标为击实试样的最大干密度，相应的横坐标为击实试样的最优含水率，结果见表4。

1.5 抗剪强度

根据直剪试验，以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，可知直线的倾角为摩擦角28°，直线在纵坐标上的截距为粘聚力25KPa。

2 滨海盐渍土的改良试验

2.1 实验原理

试验利用在工程中应用较多的水泥、石灰、粉煤灰对其进行改良。水泥与土体拌合后，水泥颗粒表面的矿物迅速与土中水发生水化和水解反应，生成各种水化物。水泥的各种水化物生成后，有的继续硬化形成水泥石，有的则与土颗粒发生反应。随着水泥水化反应的深入，溶液中析出大量的钙离子，碱性环境下能使组成黏土矿物中的部分二氧化硅及三氧化铝与钙离子进行化学反应，从而形成不溶于水的结晶化合物，增加了土壤强度。石灰中，氧化钙和氧化镁的含量对灰土的强度有着明显的影响。消石灰与土混合后，产生一系列水化和水解反应，在此过程中，不断生成新的水化产物并产生放热反应，从而发生体积变化和强度增长。粉煤灰的主要化学成分是SiO2，Al2O3，Fe2O3及CaO。在盐渍 土中加入粉煤灰，形成晶体物质相互交织形成空间网状结构，使改良后的盐渍土形成较高的强度、模量及水稳定性。

2.2 改良试验方法及结果

采用正交法设计配合比

确定试验指标一个：最优含水率，抗剪强度。

考察三个主要因素：水泥添加量，石灰添加量，粉煤灰添加量。

每个因素取三个水平：水泥添加量取2%、4%、6%；石灰添加量取3%、6%、9%；粉煤灰添加量取3%、6%、9%。

根据水平及因素个数，本实验选取因素3水平的正交表L9（34）。实验方案及实验结果见表5。

试验分析结果见表6，表中K1、K2、K3为表中1、2、3列因素在相同水平值所对应的实验结果的和；K01、K02、K03是与K1、K2、K3值相对应的平均值；R为该列的极差。

表5 正交设计试验方案及结果

水平 因素 结果

水泥添加量 石灰添加量 粉煤灰添加量 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa）

1 2% 3% 3% 1.79 28.7

2 2% 6% 6% 1.72 29.6

3 2% 9% 9% 1.78 30.3

4 4% 3% 6% 1.73 30.8

5 4% 6% 9% 1.81 32.3

6 4% 9% 3% 1.85 31.6

7 6% 3% 9% 1.78 31.8

8 6% 6% 3% 1.84 30.8

9 6% 9% 6% 1.89 33.0

表6 正交设计实验结果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根据各列的极差R分析，改善盐渍土强度时，加入石灰对其影响最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）从平均值K0可以看出，在一定范围内，随着水泥、石灰添加量的增大，改良土的最优含水率和抗剪强度也是增大的。而粉煤灰的加入对最有含水率影响不明显，但会增大其抗剪强度。

分析可知：石灰、水泥的添加对改善盐渍土的性能起着重要的作用。由于水泥成本较高，在满足一定强度的基础上可适当降低水泥的添加量。粉煤灰对改良土的强度也起着改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同时加入可以很好地改善滨海盐渍土的强度，达到施工要求。

实验结论：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善滨海盐渍土的关键之一。在本实验条件下，通过验证可获得最

佳配合比为水泥添加量为4%，石灰添加量为6%，粉煤灰添加量为9%。其最优含水率为1.81%，抗剪强度为32.3KPa。

3 结论

3.1 滨海盐渍土是滨海地区分布广泛的一种特种土，其主要为氯盐渍土。工程建设和人类活动必然涉及盐渍土的改性和利用问题。滨海盐渍土的改良不能对环境产生影响，同时还要固化盐渍土满足工程使用要求。

3.2 本次改良滨海盐渍土的试验采用正交法，简化了实验步骤，为滨海盐渍土正交分析法的研究开辟了道路。在各种固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案为最优，提高了固化土的强度，且成本低廉，为该地区盐渍土路基的修筑提供了参考。

参考文献

[1] 柴寿喜，王晓燕，魏丽，王沛，仲晓梅.滨海盐渍土的工程地质问题与防护固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 赵海艳，韩文峰，张渊.滨海盐渍土的工程特性研究[J].天津城市建设学院学报，2004年03期.

[3] 谷云峰，王国体，俞竞伟.盐渍土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴寿喜.固化滨海盐渍土的强度特性研究[D].兰州大学，2006年.

[5] 骆昊舒.天津市滨海新区固化氯盐渍土综合性能研究[D].长安大学，2009年.

作者简介：耿俊岩（1990- ），男，河北张家口人，石家庄经济学院勘查技术与工程学院在读本科生，地质工程，研究方向：工程地质。

基金项目：石家庄经济学院第十届学生科技基金科研项目，项目编号：KBG201301。

表6 正交设计实验结果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根据各列的极差R分析，改善盐渍土强度时，加入石灰对其影响最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）从平均值K0可以看出，在一定范围内，随着水泥、石灰添加量的增大，改良土的最优含水率和抗剪强度也是增大的。而粉煤灰的加入对最有含水率影响不明显，但会增大其抗剪强度。

分析可知：石灰、水泥的添加对改善盐渍土的性能起着重要的作用。由于水泥成本较高，在满足一定强度的基础上可适当降低水泥的添加量。粉煤灰对改良土的强度也起着改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同时加入可以很好地改善滨海盐渍土的强度，达到施工要求。

实验结论：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善滨海盐渍土的关键之一。在本实验条件下，通过验证可获得最

佳配合比为水泥添加量为4%，石灰添加量为6%，粉煤灰添加量为9%。其最优含水率为1.81%，抗剪强度为32.3KPa。

3 结论

3.1 滨海盐渍土是滨海地区分布广泛的一种特种土，其主要为氯盐渍土。工程建设和人类活动必然涉及盐渍土的改性和利用问题。滨海盐渍土的改良不能对环境产生影响，同时还要固化盐渍土满足工程使用要求。

3.2 本次改良滨海盐渍土的试验采用正交法，简化了实验步骤，为滨海盐渍土正交分析法的研究开辟了道路。在各种固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案为最优，提高了固化土的强度，且成本低廉，为该地区盐渍土路基的修筑提供了参考。

参考文献

[1] 柴寿喜，王晓燕，魏丽，王沛，仲晓梅.滨海盐渍土的工程地质问题与防护固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 赵海艳，韩文峰，张渊.滨海盐渍土的工程特性研究[J].天津城市建设学院学报，2004年03期.

[3] 谷云峰，王国体，俞竞伟.盐渍土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴寿喜.固化滨海盐渍土的强度特性研究[D].兰州大学，2006年.

[5] 骆昊舒.天津市滨海新区固化氯盐渍土综合性能研究[D].长安大学，2009年.

作者简介：耿俊岩（1990- ），男，河北张家口人，石家庄经济学院勘查技术与工程学院在读本科生，地质工程，研究方向：工程地质。

基金项目：石家庄经济学院第十届学生科技基金科研项目，项目编号：KBG201301。

表6 正交设计实验结果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa） 最优含水率（%） 28d抗剪强度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根据各列的极差R分析，改善盐渍土强度时，加入石灰对其影响最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）从平均值K0可以看出，在一定范围内，随着水泥、石灰添加量的增大，改良土的最优含水率和抗剪强度也是增大的。而粉煤灰的加入对最有含水率影响不明显，但会增大其抗剪强度。

分析可知：石灰、水泥的添加对改善盐渍土的性能起着重要的作用。由于水泥成本较高，在满足一定强度的基础上可适当降低水泥的添加量。粉煤灰对改良土的强度也起着改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同时加入可以很好地改善滨海盐渍土的强度，达到施工要求。

实验结论：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善滨海盐渍土的关键之一。在本实验条件下，通过验证可获得最

佳配合比为水泥添加量为4%，石灰添加量为6%，粉煤灰添加量为9%。其最优含水率为1.81%，抗剪强度为32.3KPa。

3 结论

3.1 滨海盐渍土是滨海地区分布广泛的一种特种土，其主要为氯盐渍土。工程建设和人类活动必然涉及盐渍土的改性和利用问题。滨海盐渍土的改良不能对环境产生影响，同时还要固化盐渍土满足工程使用要求。

3.2 本次改良滨海盐渍土的试验采用正交法，简化了实验步骤，为滨海盐渍土正交分析法的研究开辟了道路。在各种固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案为最优，提高了固化土的强度，且成本低廉，为该地区盐渍土路基的修筑提供了参考。

参考文献

[1] 柴寿喜，王晓燕，魏丽，王沛，仲晓梅.滨海盐渍土的工程地质问题与防护固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 赵海艳，韩文峰，张渊.滨海盐渍土的工程特性研究[J].天津城市建设学院学报，2004年03期.

[3] 谷云峰，王国体，俞竞伟.盐渍土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴寿喜.固化滨海盐渍土的强度特性研究[D].兰州大学，2006年.

[5] 骆昊舒.天津市滨海新区固化氯盐渍土综合性能研究[D].长安大学，2009年.

作者简介：耿俊岩（1990- ），男，河北张家口人，石家庄经济学院勘查技术与工程学院在读本科生，地质工程，研究方向：工程地质。

基金项目：石家庄经济学院第十届学生科技基金科研项目，项目编号：KBG201301。