淤泥质黏土水泥土典型力学性能指标试验研究

淤泥质黏土水泥土典型力学性能指标试验研究

阮庆，阮波，曾元，温凯，李贤超

（中南大学土木工程学院，湖南长沙410075）

摘要：结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程，进行淤泥质黏土水泥土室内配合比试验和无侧限抗压强度试验，研究水泥土的无侧限抗压强度影响因素、应力～应变关系和变形模量的变化规律。研究结果表明：淤泥质黏土水泥土的无侧限抗压强度随着养护龄期和水泥掺入比的增加而增加，随着含水率的增大而减小；无侧限抗压强度增长速率随着养护龄期的增大而减小，随着水泥掺入比的增大而增大；水泥土应力～应变全过程曲线可以分为加载初始阶段、塑性上升阶段、应力～应变下降阶段和残余强度阶段等四个阶段；水泥土的变形模量随着水泥土的无侧限抗压强度的增大而增大；高含水率、低水泥掺入比、短龄期的试件呈现塑性破坏；低含水率、高水泥掺入比、长龄期的试件呈现脆性破坏。

关键词：淤泥质黏土；水泥土；无侧限抗压强度；影响因素；变形模量；破坏模式

中图分类号：U416.1 文献标志码：A 文章编号：

Experimental research on typical mechanical performance index

of cement stabilized muddy clay

RUAN Qing，RUAN Bo，ZENG Yuan，WEN Kai，LI Xian-chao

（School of Civil Engineering，Central South University，Changsha 410075，China）

Abstract：Mechanical properties of cement stabilized muddy clay for highway soft soil foundation, which was in Dong-ting Lake area, was discussed through the laboratory test of cement stabilized soil mixing proportion combined with unconfined compressive strength(UCS) test. The factors influencing UCS，and the change rules of stress-strain relationship and deformation modulus were chosen as the mechanical properties studied. The results indicated that with the increase of curing period and cement ratio, the strength of the specimens increased significantly, however, the strength of the specimens decreased with the increase of moisture content. The development of the growth rate for UCS was achieved by increasing cement ratio. Nevertheless, the decrease rate of UCS resulted from the increase of curing days.The initial leading stage，plastic growth stage，stress-stain

decreased stage，and residual strength stage made up stress-stain versus of cement stabilized muddy clay.The deformation modulus of cement stabilized soil increased with the growth of UCS. Plastic fracture could be described fracture characteristics of the specimen with high moisture content, low cement ratio and short curing

days. At the same time, the fracture characteristics of the specimen with low moisture content, high cement ratio and long curing days.

Key words：muddy clay；cement stabilized soil；UCS；influencing factor；deformation modulus；fracture characteristics

淤泥类软土具有高含水率，高孔隙比，高压缩性，低渗透性，低固结系数等特性，这些特性决定了淤泥类软土无法直接作为天然地基。水泥土具有水硬、高强、低压缩性、低渗透性等特性。考虑到水泥土和淤泥质黏土的特性，可以采用水泥改良淤泥形成淤泥质黏土水泥土，以改善淤泥质黏土的力学性能，达到满足工程对承载力、压缩、渗透等特性的要求。国内外学者对水泥土力学性能研究已经做了大量的工作。Bagheri[1]等对粉砂水泥土进行固结不排水三轴试验和无侧限抗压强度试验，研究了粉砂水泥土的强度和力学特性；Kyu Hawn等[2]对水泥固化高岭土进行试验研究，得出水泥可以增加水泥固化土的强度，但降低了在排水固结条件下试样的轴向应变；Fonseca等[3]通过对无侧限抗压强度的结果作定量分析水泥掺入比和砂土孔隙率在不同状态和应力条件下对砂土水泥土强度的影响；朱大宇[4]对上海地区的褐色黏土水泥土进行了工程力学性能试验研究得出了水泥土的基本力学参数；周丽萍等[5-6]对粉质黏土水泥土的力学性质进行试验研究得出其水泥土无侧限抗压强度、应力~应变关系的变化规律；潘林有等[7-8]对黏土水泥土抗压强度进行室内正交试验研究，得到水泥土力学性能的影响因素及变化规律。目前，国内外学者对水泥土的力学性能的研究在砂土、高岭土、粉质黏土、黏土等方面研究的较多，对淤泥质黏土水泥土的力学性能研究较少，至于前者的力学性能与后者的力学性能是否相同，目前还缺乏深入的比较分析。本文在前人对水泥土力学性能研究的基础上，结合湖南洞庭湖区某高速公路淤泥质黏土软基处理工程，对淤泥质黏土水泥土的力学性能进行室内试验研究，可以供工程实践参考，同时也可以供进一步比较分析淤泥质黏土水泥土的力学性能与其他土质的水泥土力学性能的关系。

1试验方案设计

1.1 材料

试验采用湖南洞庭湖区某高速公路软基淤泥质黏土，其原状土的主要物理性质指标见表1。水泥为Po.32.5级普通硅酸盐水泥，水泥的物理力学指标见表2。水为自来水。

表1原状土的主要物理力学指标

Table 1 Geotechnical properties of the undisturbed soil