生物酶固化土水稳定性试验研究

罗亮 胡焕校

摘要：生物酶固化剂作为一种绿色的土壤固化剂，由于其具有施工工艺简单、土体改良高效、经济效益好及环保等优点，而广泛应用于高速公路路基建设中。湖南省高速公路建设中，经常会遇到拟建高速公路经过高液限土区域，而高液限土体性能很难满足公路建设对路基土的要求。生物酶固化高液限土使得高液限土路基能够满足公路对路基土的强度要求，而在路基的使用过程中，环境水对路基土稳定性的影响这一问题不容忽视，路基土的水稳定性关乎高速公路的运营安全。本文针对生物酶固化路基土样的水稳定性试验，探究不同含量的生物酶的路基土饱和稳定性，为生物酶固化路基土的应用提供科学的依据。

关键词：高液限路基土  土壤固化  生物酶固化剂  抗压强度  水稳定性

Experimental Study on Water Stability of Soil Solidified byBiological Enzyme

LUO  Liang  HU Huanxiao

（School of Geosciences and Info-Physics， Central South University， Changsha， Hunan Province，410083 China）

Abstract： As a green soil curing agent， biological enzyme curing agent is widely used in expressway subgrade construction because of its simple construction process， high efficiency of soil improvement， good economic benefit and environmental protection. In the construction of expressway in Hunan province， it is often encountered that the proposed expressway passes through the area of high liquid limit soil， and the performance of high liquid limit soil is difficult to meet the requirements of highway construction for subgrade soil. Biological enzyme curing high liquid limit soil makes the high liquid limit soil subgrade meet the strength requirements of highway for subgrade soil. In the process of subgrade use， the impact of environmental water on subgrade soil stability can not be ignored. The water stability of subgrade soil is related to the operation safety of expressway. Aiming at the water stability test of biological enzyme solidified subgrade soil sample， this paper explores the saturation stability of subgrade soil with different content of biological enzyme， so as to provide a scientific basis for the application of biological enzyme solidified subgrade soil.

Key Words： High liquid limit subgrade soil; Soil solidification; Biological enzyme curing agent; Compressive strength; Water stabilit

在研究運营道路的破坏机理时发现，引起道路结构破坏的因素不仅仅是过往车辆的荷载，道路运营环境的影响也起到了很大的作用。在环境的影响中，水对道路稳定的影响占有重要地位。所以，在考虑生物酶固化土的路用性能时，需考虑环境水的作用对固化土路基的影响，应对固化土路基的水稳定性进行测试，水稳定性试验测试的是土体抵抗水的冲刷破坏的能力。

1试验方法及控制参数

试验原理

到目前为止，还没有具体的规范为水化稳定性试验提供参考标准，所以本试验采用饱水天数分别1d、3d、7d的试样进行实验。在进行土体水稳定性评价时，水稳定性系数是一个重要的评价参数，其表达式如下：

K_w=R_T/R_0

土样的强度损失率公式为：D_T=（R_0-R_T）/R_0 ×100%

式中：K_w为水稳定性系数;D_T为饱水后抗压强度损失率（%）;R_0为标准养护抗压干试样强度（MPa）;R_T为饱水后试样的抗压强度（MPa）。

由稳定性系数表达式可知，稳定性系数的值与土样的抗压强度有关，水稳定性系数越大，水稳定性能也就越好。

控制参数

本次实验共采用5个不同生物酶含量固化土实验组进行实验，这5组生物酶固化土样本的生物酶含量分别为1%、3%、5%、8%、10%，在将土体制成50mm×50mm的圆柱体[1-3]。实验过程可以分为两步：先取部分试样在无饱水状态下养护7d，养护完成后测定其干抗压强度作为对照;剩下的试样在进行为期6d的标准养护之后，分别进行为期1d、3d、7d的饱水养护，并同样地测定其抗压强度，根据测量数据计算不同饱水时间所对应的水稳定系数及强度损失，根据上述公式进行水稳定系数及强度损失的计算。

2试验结果及分析

按照上述方法进行试验，可得出不同饱水时间下的水稳定性系数、强度损失值，其具体结果分别见表1和图1。

表1表明生物酶含量极低（1%）时，水稳定性系数为0，强度损失率达100%，即极低含量生物酶固化高液限土的水稳定性差，遇水后失去强度。且由表1可得到图1和图2。

图1和图2表明生物酶含量在3%和5%时，生物酶固化高液限土的饱水强度和稳定系数相对较高，且由表1标准条件下的强度值，综合考虑得到生物酶含量为5%时，生物酶固化高液限土的路用性能最佳[4-5]。且由图表进行分析可以得出不同生物酶含量的水稳定系数随生物酶含量的变化情况，生物酶的含量在3%～8%时，水稳定性系数的值在公路标准的可控范围之内，说明经生物酶固化后的路基的抗水性能可达到规范的要求。但是，当生物酶的含量过低（<1%时）或過高（>10%时），固化土极易发生泥化现象而失去饱水强度，因此，在工程应用中需要控制生物酶的用量，应根据工程的实际情况确定适宜的生物酶土壤固化剂的用量[6-7]。

3结语

生物酶含量在3%和5%时，生物酶固化高液限土的饱水强度和稳定系数相对较高，生物酶含量为5%时，生物酶固化高液限土的路用性能最佳。将生物酶应用于公路建设中需要控制生物酶的合理用量，应根据工程的实际情况确定适宜的生物酶土壤固化剂的用量，以确保路基土的抗水性能满足规范的要求。

参考文献

[1] 曹义康，王欢，任俊玺，等.粉砂土改良膨胀土的干湿循环特性实验研究[J].河南大学学报：自然科学版，2021，51（3）：321-328.

[2] 陈宗辉.生物酶改良高液限土的应力-应变关系及路基变形计算方法[D].长沙：中南林业科技大学，2019.

[3] 力乙鹏，李婷.土壤固化剂的固化机理与研究进展[J].材料导报，2020，34（S2）：1273-1277，1298.

[4] 曾娟娟，文畅平，苏伟，等.基于生物酶改良膨胀土的试验研究[J].建筑科学，2017，33（5）：69-73.

[5] 董辉，程子华，刘禹岐，等.生物酶改良淤泥质土的时效强度试验研究[J].水文地质工程地质，2020，47（2）：84-94.

[6] 刘海鹏，陈冠一，杨和平.酶石灰技术加快稳定软土路基试验研究[J].中外公路，2019，39（6）：24-29.

[7] NIZY E G， CHANDRAKARAN S.， SANKAR N.Accelerated Subgrade Stabilization Using Enzymatic Lime Technique[J].Journal of Materials in Civil Engineering，2017，29（9）：1-7.

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