摘要：为研究湖相淤泥土的吹填固化效果，以武汉东湖吹填淤泥的物质组成、化学成分特征为切入点，以水泥、水泥+生石灰作为固化剂，通过室内试验，进行吹填土整体早期强度形成、固化程度的可控性研究，探讨固化土的含水率对固化效果的影响，为湖相吹填淤泥的固化提供经济可行的方法。
关键词：东湖淤泥固化土，固化效果，含水率，固化剂
1 引言
近些年，由于沿海地区对土地资源的需求，吹填造陆技术发展迅速，许多学者系统地研究了海相吹填淤泥的工程地质特征、吹填方法及固结机理，从一个全新的角度研究超软吹填淤泥土的变形、强度、孔隙水压力的时间效应，试图寻找出一种在较短的时间内既满足工程要求又经济便捷的淤泥吹填方法，通过研究提出了在吹填的过程中添加固化剂的吹填土地基预加固思想。对于内陆地区，一方面，大型的内陆湖淤积严重，急需清淤；另一方面，由于交通需要人们也逐步对大面积内陆湖泊进行开发利用，诸如修建湖中公路及湖底隧道。据勘测表明，武汉东湖平均水深3米，最深5米，而最大淤泥厚度达4米，平均淤泥厚度1.06米，淤泥总量达到3522万立方米，是东湖库容的20％，而东湖隧道工程也已经动工建设，湖相淤泥从物质组成到工程性质都有别于海相淤泥。
本文以东湖吹填淤泥的物质组成、化学成分特征为切入点，通过室内物理化学及力学试验，对土体固化剂进行有效对比，在室内试验中探讨不同固化剂及使用剂量下所形成的吹填土的沉积固化特点，进行吹填土整体早期强度形成、固化程度的可控性研究。
2 东湖湖底淤泥的基本性质
本试验采用武汉东湖湖底淤泥作为原料土，根据室内试验测定，土样的主要化学成分如表1所示。
表1土样主要化学成分/%
为研究固化剂对不同含水率土样产生的固化效果进行比较，将过2mm筛后的土样分别配置成三种典型的含水率土样。试验中发现，随着含水率的变化，土样密度也发生着变化，如图1所示，为保证土样含水率—密度变化在同一区间，选取三种含水率的土样作为试验用土，即：30%，45%和60%。
图1密度随含水率变化曲线
3 试验方案
对于某种含水率的土样，依次采用两种固化方式进行固化试验，即纯水泥固化和水泥+生石灰固化，然后比较其固化强度，以期得到一个最佳固化剂配合比。为研究龄期对固化土强度的影响，尤其是其早期强度，本试验取两种龄期7d，28d。
以30%含水率土样为例，先进行以纯水泥作为固化剂的固化试验，水泥掺入比取5%，10%，15%，20%和25%这五种。再进行水泥+生石灰作为固化剂的试验，水泥掺入比选用前期纯水泥固化剂试验确定的比较适中的掺入比，而生石灰的掺入量为水泥量的10%，20%，30%和40%，制备试样后进行三轴固结不排水剪切试验，每隔一定的位移测读一次轴向位移计和轴向测力计，当出现峰值后，再继续剪切3～5%的轴向应变；若轴向测力计读数无明显减少时，剪切至轴向应变达12%～15%。
4 土样含水率对固化效果的影响
含水率不同，土的性质差别很大，在不同固化剂固化试验也会造成相应的差别。下面根据试验数据分析含水率的影响情况。
4.1单一固化剂试验
按水泥掺入比不同，来分别研究固化土7d与28d强度与土体含水率的关系，图2和图3则直观显示出固化强度随含水率的变化趋势。
图2水泥固化土7d强度随土体含水率变化曲线 图3水泥固化土28d强度随土体含水率变化曲
由图2可见，土体在纯水泥固化作用下，7d固化强度因其含水率的增大而减小，且变化比较平缓。由图3可见，土体在纯水泥固化作用下，28d固化强度因其含水率的增大而减小，当水泥掺入量不大时，变化比较平缓；当水泥掺入比较大时，变化率较大。
4.2两种固化剂水泥+石灰
当采用水泥+生石灰两种固化剂时,变化趋势见图4～图9。
图410%水泥掺量土样7d强度变化曲线 图510%水泥掺量土样28d强度变化曲线
由图4、图5可以看出，当水泥掺量为10%时的，不同生石灰掺量的固化土7d和28d强度均随着含水率的增加而迅速减小。且含水率为30%，40%掺量生石灰的固化土固化效果明显好于其他三种掺量的土样，但当含水率为60%的时候，各种不同生石灰掺量的固化土固化效果基本相同。
图615%水泥掺量土样7d强度变化曲线 图715%水泥掺量土样28d强度变化曲线
由图6和图7可以看出，当水泥掺量为15%时，固化土7d和28d强度基本随着含水率的增加先增加而后迅速减小，即含水率为45%的土样固化强度明显高于30%和60%含水率土样。对于7d的土样，四种不同生石灰掺量的土样固化效果差别不大，而对于28d的土样，这种情况在含水率为60%时较明显。
图820%水泥掺量土样7d强度变化曲线 图920%水泥掺量土样28d强度变化曲线
由图8，图9可以看出，水泥掺量为20%时，7d固化强度随含水率的变化与10%水泥掺量土样类似，即固化强度随含水率的增加而减小，且当含水率为60%时候，各种不同生石灰掺量的固化土固化效果基本相同。
5 结论
通过以上试验及分析，可得出以下结论：
（1）对于本试验所采用的武汉东湖疏浚淤泥，当采用单一固化剂水泥时，含水率对固化强度的影响较明显。7d和28d固化强度均随含水率的增大而减少，但7d的固化强度变化较28d平缓。当水泥掺入量不大时，变化比较平缓；当水泥掺入量比较大时，变化率较大。
（2）对于添加复合固化剂水泥+生石灰的东湖淤泥土，含水率对不同水泥掺量的固化土影响趋势大致相同，且当含水率较高时，在一定水泥掺量基础上，不同生石灰掺量的固化土固化效果基本相同。即在水泥掺量一定的情况下，生石灰掺量对固化结果影响不大。
（3）综合比较，对于东湖淤泥土，含水率为45%时，水泥掺量15%，石灰掺量20%时，固化效果最好。
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