灰土配比的分析研究

李 向 义

(中石化中原建设工程有限公司，河南 濮阳 457001)

灰土配比的分析研究

李 向 义

(中石化中原建设工程有限公司，河南 濮阳 457001)

根据黄土地基处理工程的需要，通过击实、剪切、渗透等室内试验，研究了灰土在不同含水率、不同配比条件下，其力学性质的变化规律，并推出当c，φ值最大时，对应的含水率为灰土的最优含水率的规律，为灰土的实际工程应用提供了理论依据。

灰土，配比，击实，渗透性，抗剪强度

灰土是指将消石灰粉或生石灰粉掺入各种粉碎或原来松散的土中，经拌合、压实及养护后得到的混合料[1，2]，不仅可以提高地基承载力，而且与同样要求效果的其他处理方法和方案相比更为廉价。虽然国内外学者对石灰加固土的机理和石灰与土之间的微观反应机理进行了大量研究[3-5]，并取得了一些重要成果，但有关灰土的工程力学性质研究仍远落后于工程实践，工程中灰土设计参数的选取仍依赖于实践经验。此外，在对工程中的灰土垫层进行质量检测时，经常会出现配比大的灰土其强度小于配比较小的灰土的情况，对其施工质量评定难以进行。本文基于这一现状，通过较长持续时间的室内试验，分析了灰土的力学性质随含水率和配比变化的规律性。

1 室内试验内容

1.1 试验方法及目的

将西北地区分布较广的黄土状粉土与不同比例的石灰材料[6]拌合后进行击实试验，在此基础上进行湿陷、压缩、剪切、渗透等试验。通过室内不同配比的对比试验，对灰土的工程特性[7]随含水率和配比变化的规律性进行分析与研究，深入认识控制灰土配比对湿陷性黄土地基工程质量的影响。灰土是经过人工形成的改良土，其性质随配比的变化而变化。

1.2 试验材料和试件制备

本试验所用的黄土取自兰州市九州台[8]，其主要物理性质指标见表1，鉴于有关灰土的试验目前尚无国家规范可依，灰土的击实试样参照《土工试验方法标准》[9]制备。正式制备试样前，先通过室内击实试验确定各不同配比灰土的最优含水率和最大干密度，之后将土样在室内风干，再将碾碎的黄土和石灰过5 mm土工筛，按灰与土体积为2∶8，2.5∶7.5和3∶7三种比例配制灰土，并按设计的不同含水率加水、拌匀，静置24 h后用击实仪进行击实，以确定其最优含水率和最大干密度。试验所用的仪器为南京土壤仪器厂有限公司提供的JDS-2型数控电动击实仪和DTM-2型电动脱模机。

表1 试验用土的物理性质指标

2 实验结果

2.1 不同配比对灰土击实性质的影响

根据击实试验结果可知(见表2)：2∶8灰土、2.5∶7.5灰土、3∶7灰土的最优含水率分别为19.6%，21.9%和22.8%，相对应的最大干密度分别为1.61，1.58和1.56；与表1比较说明，素土中掺入一定比例的石灰可提高地基土的最优含水率和干密度。从击实曲线中看出(见图1)：配比不同时，随着石灰含量的增大，最优含水率逐渐增大，最大干密度逐渐减小；配比相同时，随着含水率的增大，干密度出现先增大后减小的趋势。

表2 灰土击实试验结果

2.2 不同配比对渗透性的影响

将不同配比的击实土样按标准条件养护后，进行渗透试验，稳定后的渗透系数见表3。

表3 不同配比渗透系数 cm/s

由表3可以看出：素土的渗透系数高于灰土的渗透系数，且在一定范围内随着石灰含量的增大，渗透系数出现不同程度的减小，说明灰土有一定的防水下渗的能力。

依据图2和图3可知：素土渗透系数呈现先减小，后有所增大，再减小最后达到某一稳定值的规律；3∶7灰土渗透系数基本是一直波动增大，直至稳定。

2.3 不同配比对抗剪强度的影响

含水率与粘聚力及内摩擦角的关系见图4，图5。

试验结果说明：含水率不同条件下，无论是2∶8灰土、2.5∶7.5

灰土还是3∶7灰土，其c，φ值都明显大于素土，再次说明掺入石灰后，黄土性质得到了改善，其抗剪强度大大提升；配比相同时，随着含水率的增加，c，φ值都出现先增大后减小的规律；含水率相同时，随着配比的增大，c，φ值整体上呈增大趋势。因此也可推出，c，φ值最大的时候对应的含水率为灰土的最优含水率。

3 结语

1)灰土能提高地基土的承载力，其强度随含水率和配比有较大程度的变化，施工中应尽量使灰土的含水率接近其最优含水率，同时本着宁低勿高的原则；2)黄土的渗透系数比灰土的高，且在一定范围内随着石灰含量的增大，渗透系数出现不同程度的减小，说明灰土能防止地表水的下渗，进而削弱黄土地基的湿陷性；3)含水率不同时，灰土的c，φ值明显大于黄土，抗剪强度得到提升，黄土性质得到改善；配比相同时，随着含水率的增加，c，φ值都出现先增大后减小的规律；含水率相同时，随着配比的增大，c，φ值整体上呈增大趋势。因此可推，c，φ值最大时对应的含水率为灰土的最优含水率；4)室内配比试验与现场检测成果具有一定差异，今后地基处理设计、施工过程中应加强室内外配比对比试验，使配比试验更好地指导地基处理设计与施工，使地基处理更趋于经济合理，达到更佳处理效果。

[1] 刘有科.灰土强度影响因素及其本构关系的研究[D].西安:西安建筑科技大学,2004.

[2] Soyez B,Magnan J P,Delfaut A.Loading tests on a claey hydraulic fill stabilized by lime-treated Soil Columns[C].London:British Geotechnical Society,1983.

[3] 高国瑞.灰土增强机理探讨[J].岩土工程学报,1982,4(1):27-28.

[4] 杨志强，郭见扬.石灰处理土的物理力学性质及其微观机理的研究[J].岩土力学,1991,12(3):11-23.

[5] 董玉文，张伯平，唐 林.黄土灰土的击实性与抗剪性试验研究[J].西北水资源与水工程,2001,12(1):62-64.

[6] JCP T481-92，建筑消石灰粉的技术指标[S].

[7] 韩晓雷，郅 彬.灰土强度影响因素研究[J].岩土工程学报,2002,12(6):32-34.

[8] 张虎才，张林源.兰州九州台黄土剖面元素地球化学研究[J].地球化学,1991,3(1):79-86.

[9] GB/T 50123-1999，土工试验方法标准[S].

Analysis of lime ratio

LI Xiang-yi

(SinopecPetroleumConstructionZhongyuanCorporation,Puyang457001,China)

According to the needs of loess foundation treatment works, through the compaction, shear, penetration and other indoor tests, the paper studies the variation of mechanical properties of lime-soil under the different moisture content and different ratios conditions. Addition obtained when the cohesioncand internal friction angleφmaximum, lime-soil moisture content is the optimum water content, and provides a theoretical basis for practical engineering application of lime-soil.

lime-soil, ratio, compaction, permeability, shear strength

1009-6825(2014)11-0106-02

2014-02-04

李向义(1987- )，男，助理工程师

TU444

A