固化剂加固软土试验研究毕业论文（7）

摘要：本文通过应用不同固化剂对加固软土的作用进行室内试验，研究NO.5固化剂、NO.1固化剂加固粘土的无侧限抗压强度变化的规律。分析和讨论NO.1固化剂和NO.5固化剂加固土在不同掺入比和龄期时强度的变化规律及应力～应变特性，从整体加固效果分析看出，NO.5固化剂加固土效果优于NO.1固化剂加固土，两种固化土的最佳掺入比在12？15？可在软土地基处理和实际工程中应用。

关键词：土力学 粘土 固化剂 掺入比 无侧限抗压强度 应力 应变

第4章 NO.5固化剂加固土强度试验研究

4.1 NO.5加固土强度变化规律

4.1.1 NO.5加固土强度曲线

根据无侧限抗压强度试验结果，NO.5固化剂加固土强度变化见表4-1。在掺入比a_w=10％时，龄期3天、7天、14天、28天固化土的无侧限抗压强度q_u分别为897.8604kPa、1427.830kPa、1865.183 kPa、2050.829 kPa，强度的增长值不是很大。若以28天的无侧限抗压强度q_u为标准，不同龄期的固化土的无侧限抗压强度比见表4-2。3天、7天、14天时无侧限抗压分别达28天无侧限抗压强度的44%、70%、90%。从图4-1看出，随着龄期的增加，强度的变化趋势比较平缓。说明该掺入比时固化作用较弱，其固化强度不是很高；在掺入比a_w=12％时，龄期3天、7天、14天、28天固化土的无侧限抗压强度q_u分别为1160.272kPa、1523.018kPa、2258.801 kPa、2405.613 kPa。3天、7天、14天时无侧限抗压分别达28天无侧限抗压强度的55%、61%、94%。固化作用比较明显，比在掺入比a_w=10％时对应的龄期时的强度都要强。虽然7天的强度比3天增加不多，但7天后强度突然增加，强度的变化呈明显递增趋势，14天的强度达28天强度的94%。说明该固化剂在a_w=12％时的固化作用得到发挥，呈现早期强度增加的比较慢，但最后28天的强度比较

表4-1 NO.5固化土龄期—掺入比—无侧限抗压强度表 单位：kPa

高。在掺入比a_w=15％时，龄期3天、7天、14天、28天固化土的无侧限抗压强度q_u分别为1402.103kPa、1736.55kPa、3288.249 kPa、3937.245 kPa。3天、7天、14天时无侧限抗压分别达28天无侧限抗压强度的36%、44%、84%。由于本身其固化强度较高，因而表现出随着龄期的增长其强度提高很快。其强度比其它两种掺入比下同龄期的都要高。固化作用得到较好发挥，强度曲线增长趋势也很快。

表4-2 NO.5固化土不同龄期强度与28天无侧限抗压强度比

图4-1　　NO.5固化土龄期—无侧限抗压强度关系曲线

由以上分析可知，在掺入比一定时，随着龄期的增长，该固化剂加固土的强度也随之增长。在a_w=10%，固化土的强度不是很高，固化作用较弱外。在a_w=12％和a_w=15%时其固化土的强度较高，固化效果较好。但从图4-1看出三个掺入比的龄期7天时，它们的强度比较接近。从图4-1NO.5固化土龄期—无侧限抗压强度关系曲线也可以看出，在不同掺入比下龄期对固化土强度的影响不同。掺入比比较小时，养护龄期的增长对固化土强度的增长率的影响不明显，强度曲线平缓。而在掺入比较大时，如a_w=12％和a_w=15%时其固化的效果显著。养护龄期的增长对固化土强度的增长率的影响明显，固化土强度上升的较快。

4.1.2 NO.5加固土不同龄期强度回归分析

　　在实际固化剂加固软土应用中，比较关心如何用加固土的早期强度预测其最终加固效果。根据试验中不同龄期的加固土无侧限抗压强度的试验结果进行回归分析，其强度之间关系见图4-2、图4-3、图4-4所示。根据试验资料，龄期3天、7天、14天加固土无侧限抗压强度与28天的无侧限抗压强度大致呈线性关系。其关系如下：

q_u3=(0.36～0.55)q_u28 　　　　　　　　(4-1a)

回归式: q_u3=0.398q_u28　　　　　　　　　　(4-1b)

q_u7=(0.44～0.70)q_u28　　　　　　　　 (4-2a)

回归式: q_u7=0.527q_u28(4-2b)

q_u14=(0.84～0.94)q_u28 　　　　　　　　(4-3a)

回归式: q_u14=0.871q_u28 　　　　(4-3b)

或回归式表示为:

q_u28=2.513q_u3　　　　　　(4-1b&´)

q_u28=1.898q_u7 　　　　　　　　 (4-2b&´)

q_u28=1.148q_u14 　　　　　　　　 (4-3b&´)

　　 图4-2 NO.5加固土q_u28与q_u3关系曲线

图4-3 NO.5加固土q_u28与q_u7关系曲线

图4-4 NO.5加固土q_u28与q_u14关系曲线

由以上关系可以看出，龄期的增长对加固土强度的影响。龄期3天时，加固土无侧限抗压强度仅为28天的无侧限抗压强度的36％～55％。回归分析中强度比为0.398；也即28天时的加固土无侧限抗压强度约为3天的无侧限抗压强度的2.513倍。在龄期7天时，加固土无侧限抗压强度约为28天的无侧限抗压强度的44％～70％，回归分析中强度比为0.527，也即28天时的加固土无侧限抗压强度约为7天的无侧限抗压强度的1.898倍，强度有一定的增长；在龄期14天时，加固土无侧限抗压强度约为28天的无侧限抗压强度的84％～94％，强度提高很快。回归分析中强度比为0.871，也即28天时的加固土无侧限抗压强度约为14天的无侧限抗压强度的1.148倍，强度有较大的增长。

表4-3 NO.5加固土不同龄期无侧限抗压强度增长率

由表4-3分析可知，掺入比10％时，龄期3天与7天的强度增长为529.9696kPa，此期间随龄期其强度增长率为132.492；龄期7天与14天的强度增长为437.353kPa，此期间随龄期其强度增长率为62.479；龄期14天与28天的强度增长为185.646kPa，此期间随龄期其强度增长率为13.260；掺入比12％时，龄期3天与7天的强度增长为362.746kPa，此期间随龄期其强度增长率为90.687；龄期7天与14天的强度增长为735.783kPa，此期间随龄期其强度增长率为105.112；龄期14天与28天的强度增长为146.812kPa，此期间随龄期其强度增长率为10.487；掺入比15％时，龄期3天与7天的强度增长为334.447kPa，此期间随龄期其强度增长率为83.612；龄期7天与14天的强度增长为1554.699kPa，此期间随龄期其强度增长率为221.671；龄期14天与28天的强度增长为648.996kPa，此期间随龄期其强度增长率为46.357；由表4-3分析得：在10%～12%掺入比时，随龄期其强度有一定的提高，早期的强度增长率较快，后期的强度增长率相对缓慢。14天后强度增长突然下降，说明固化作用大部分完成，后期的强度增长缓慢。在15%掺入比时，早期的强度增长率和后期的强度增长率均有较大的提高，强度增长率下降的趋势也较缓慢。说明对土体的固化作用进一步加强，而且和前两种掺入比比较加固效果更加明显。以上分析表明，固化土强度增长率的变化和掺入比、龄期密切相关。在掺入比一定且不大时，固化土的强度随着龄期的增长变化趋势较慢。若掺入比较大如15％时，固化土的强度随着龄期的增长变化趋势较快，对土体的加固效果比较理想。

4.1.3 NO.5加固土强度影响因素

根据已有研究成果，影响加固土的强度的因素有：固化剂种类、固化剂掺入比、养护龄期、含水量、有机质含量、养护条件及土性等。关于养护条件及土性等已在前面有所阐述。养护龄期对强度的影响前述已谈到。现根据试验得到的结果来分析影响加固土无侧限抗压强度的一个主要因素：掺入比。

4.1.3.1 掺入比影响

在前面论述中已提到，不同的掺入比时随龄期增长加固土强度的变化规律有所不同。而且和掺入比、龄期密切相关。特别地掺入比a_w的大小直接影响加固土的强度。这一点从图4-1中可明显了解到。固化剂掺入比对加固土强度的影响见图4-5所示。养护龄期3天时，随掺入比增加，加固土的强度变化不大且比较小，强度增加的趋势比较缓，影响不明显。由表4-4可见，掺入比在10％～12％范围

图4-5 NO.5加固土掺入比—无侧限抗压强度关系曲线

表4-4　　NO.5加固土不同掺入比无侧限抗压强度提高百分比

时，掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长14.613％。而掺入比在12％～15％范围时，掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长仅6.948％。在养护龄期7天时，图4-5中强度的变化随掺入比增加大致呈线性趋势，固化土的强度提高不多。掺入比在10％～12％范围时，掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长仅3.333％，这一点表明在掺入比12%时增加掺入比对提高加固土的强度意义不大。而掺入比在12％～15％范围时，掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长4.673％，同上表明在掺入比15%时增加掺入比对提高加固土的强度意义不大。说明掺入比在12％～15％范围时加固土强度增长率的比掺入比在10％～12％范围时大。在养护龄期14天时，固化土的强度还再不断增加。掺入比在10％～12％范围时，加固土的强度提高了393.618kPa，即掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长10.552％。而掺入比在12％～15％范围时，加固土的强度提高了1029.448kPa，也即掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长15.192％。在养护龄期28天时，加固土强度随掺入比的变化曲线和养护龄期14天的曲线非常接近。掺入比在10％～12％范围时，加固土的强度提高了354.784kPa，即掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长8.65％。而掺入比在12％～15％范围时，加固土的强度提高了1531.632kPa，也即掺入比每增加一个1％，加固土强度平均增长21.223％，说明强度还再不断的增加。

根据前述分析，在龄期一定时不同的掺入比对加固土的强度的影响程度也不同。养护龄期初期，掺入比的增加对加固土强度有一定的影响。养护龄期14天、28天，掺入比的增加对加固土强度有较大的影响。特别是掺入比15％时加固土强度提高的较多，在不同的养护龄期均有所反映。若考虑工程实际则应优先选择a_w=12％或15％。