石灰改良土在冻融循环下力学性能影响的试验研究

石灰改良土在冻融循环下力学性能影响的试验研究
发表时间：2020-11-20T13:02:24.877Z 来源：《科学与技术》2020年7月20期作者：刁茹芸[导读] 利用室内无侧限抗压强度试验研究冻融循环条件下石灰改良土的无侧限抗压强度和破坏形态
刁茹芸
成都理工大学 610059
摘要：利用室内无侧限抗压强度试验研究冻融循环条件下石灰改良土的无侧限抗压强度和破坏形态。

试验结果表明，冻融循环会显著影响石灰改良土的无侧限抗压强度，并影响破坏形态和破坏应变。

关键词：石灰冻融循环无侧限抗压强度
1引言
随着西部大开发战略的逐步推进，人类工程活动在西藏地区愈发频繁。

将会在西藏地区修建大量的公路和铁路，特别是在修建铁路的过程中会辅建大量的临时公路。

在季节性冻土地区，路基下部土壤中的水分在秋冬季结冰冻胀，春夏季融化下渗等影响，导致路基土的力学性质发生变化，从而影响工程的建设。

在土壤中加入外加剂改良土体力学性能是一种常用的办法，张振寰（2019）在季冻区土中加入水泥改良土体力学性能[1]，王春阳（2020）探讨了石灰对路基填料的静力性能影响[2]，谭毓清（2020）探讨了石灰对路基填料的动力性能影响[3]。

在冻融循环条件下，前人分别以石灰[4]、水泥石灰[5]、木质素[6]、钢渣粉[7]为外加剂研究土壤力学性能变化，以及木质素对改良土微观结构的影响[8]，取得了一系列成果。

而石灰作为一种无机粘结剂，可以有效的加固土体，在工程中应用广泛，本文研究了不同冻融循环次数对石灰改良土的无侧限抗压强度和破坏应变的影响，为后续研究掺入不同糯米石灰浆液对改性土力学性能影响提供参考。

2试验材料与试验方法
2.1试验材料
试验使用土样取自西藏某铁路沿线地区，依据《土工试验方法标准》（GB/T 50123-2019）规定进行测试。

试验使用土样的基本物理指标表1所示，土颗粒粒径如表 2所示。

2.2试验方法
本次试验试件为标准的三轴试件，试件直径为39.1mm，高度为80mm。

试样含水率为21%，根据前人研究结果，石灰（氧化钙的含量大于或等于95%）的掺入量为10%；根据西藏地区的天气温度情况，确定本文的冻融循环的冻结温度为-20℃，冻结时间为8h；融化温度为15℃，融化时间为8h，一次冻融循环时间为16h。

制作好的试样在室温（17±5℃）下养护，7d后拆模开始进行冻融循环试验。

冻融循环的次数分别为0、1、3、6次。

然后将试样放入应变控制式无侧限压力仪进行试验。

3试验结果分析
以改良土在不同冻融循环次数下的无侧限抗压强度变化和破坏特征来分析研究以石灰作为外加剂下对改良土的力学性能影响。

3.1冻融循环对改良土无侧限抗压强度的影响
石灰改良土养生龄期7d不同冻融循环次数下的应力应变曲线如图 3 1所示。

从图中可以发现，冻融循环0次的土样破坏时应力应变曲线较为平缓，完全破坏时间较长；冻融循环1和3次的试样，破坏时应力应变曲线陡峭，完全破坏时间极短，其中冻融循环1次尤为明显；冻融循环6次后的试样在破坏时应力应变曲线平缓，完全破坏时间长。

说明冻融循环可以显著影响试样的破坏形态，使得试样完全破坏时间发生改变。

石灰改良土养生龄期7d不同冻融循环次数下无侧限抗压强度如图 3 2所示。

从图中可以看出，冻融循环对改良土的无侧限抗压性能有着显著的影响，无侧限抗压强度呈现减小-增大-再减小的趋势。

第一次冻融循环后，试样无侧限抗压强度从119.40kPa降至91.94kPa，下降幅度为23%；第三次冻融循环后强度升至102.10kPa，上升幅度为11%；第六次冻融循环后再次下降至78.81kPa，下降幅度为23%。

说明石灰改良土在6次冻融循环后不一定达到稳定的状态，需要增加试验的冻融循环次数。