石灰改良膨胀土的强度特性试验研究

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1、万方数据第20卷第2期湖南工程学院学报V01．20．No．22010年6月JournalofHunanInstituteofEngineeringJune2010石灰改良膨胀土的强度特性试验研究陈爱军1一，张家生2(1．湖南工程学院建筑工程学院，湘潭411104；2．中南大学土木建筑学院，长沙410083)摘要：以广西南友公路沿线灰白色膨胀土为研究对象，对其进行了石灰改性的CBR试验、直剪试验、三轴剪切试验和无侧限抗压强度试验，探讨了其强度指标的影响因素及其变化规律．室内试验研究表明，掺灰剂量、密实度和含水量对改良土的

2、CBR值影响较大，掺灰率对直剪试验结果影响规律不明显，三轴剪切试验的C和午随掺灰率增加而增大，部分无侧限抗压强度试件因为掺灰较少和养护龄期较短而崩解，养护初期无侧限抗压强度与龄期成线性增长关系．关键词：膨胀土；石灰改良；CBR；剪切试验；无侧限抗压强度中图分类号：TU411文献标识码：A文章编号：167l一119X(2010)02—0063--05膨胀土是一种吸水膨胀失水收缩的高塑性粘土，它具有超固结性、多裂隙性和强度衰减性，对工程建筑物的危害极大，特别是对轻型结构物如铁路、公路、堤坝、单层房屋，容易导致路基边坡滑塌、

3、地基沉陷、路面开裂、挡墙倾倒和墙体开裂E1]。r引．广西南(宁)友(谊关)公路沿线分布着大量膨胀土，尤以宁明地区的膨胀土最为典型，如果沿线路堑膨胀土挖方全部废除，远距离借土将显著增加工程造价，同时大量的膨胀土弃方也将带来难以恢复的生态影响，利用石灰改良膨胀土作为路堤填料被认为是一种行之有效的处治措施[1]～[61．强度是表征膨胀土体抵抗剪切破坏的能力，也是计算路堑、渠坡、路堤等斜坡稳定性和支挡建筑物土压力的重要参数，而大量的膨胀土路堤破坏主要是由于膨胀土遇水强度迅速衰减所致‘7][朝，本文通过试验研究石灰改良膨胀土的强

4、度特性，包括改良土的CBR值、抗剪强度和无侧抗压强度等强度指标，探讨影响其强度的各项因素及其变化规律，为室外石灰改良膨胀土的施工现场提供施工工艺参数．1试验方案1．1试验材料说明(1)膨胀土试验所用膨胀土取自南友公路K134+400处取土坑的灰白色膨胀土，并夹有黄褐色斑状团粒，天然状态时可塑，各项基本土性参数见表1．表1膨胀土基本物性指标(2)石灰试验用石灰为当地农民烧制的生石灰，然后在室内粉碎过1mm筛后密封待用，生石灰的有效氧化钙和氧化镁含量检验结果见表2．表2石灰试验分析结果1．2试验方案设计试验方法参考《公路土

5、工试验规程》(JTJ051一收稿日期：2010--01--08作者简介。陈t：2臣(1974--)，男，博士研究生，讲师，研究方向：路基路面工程及特殊±处理．万方数据64湖南工程学院学报2010盔93)[93和《公路工程无机结合料稳定材料试验规程》[103(JT]057—94)，石灰掺量按3％、5％、7％和9％设计，各项试验的具体要求分述如下：1．2．1CBR试验为了模拟工地实际情况，风干土料打碎后过20mm筛，配料时将掺不同石灰剂量的混合料配制成预计的含水量，拌和均匀，密封闷料24h．采用电动击实仪和电动脱模，这样击

6、实功较为均匀一致．按照重型击实标准，击实筒体积为2177cm3，分3层击实，击实后密封养生7天浸水4天测其膨胀量和CBR贯人量．为保证试验结果的可靠性，每组试验做3个平行试件，在进行数据处理时，根据3个平行试验结果计算的承载比变异系数CV大小取值．试验方案考虑了不同密实度、不同石灰掺量和不同含水量对CBR试验结果的影响．1．2．2直剪试验因直剪试验所用环刀试样较小，制样时将风干灰白色膨胀土过5mm筛，然后掺入预定剂量的生石灰粉并拌匀，考虑到生石灰粉吸水熟化将使混合料的含水量降低2％～3％，计算掺水量时按比最佳含水量高6

7、％～8％配制灰土混合料，将灰土混合料密封24h让石灰与土充分反应．静压制样时，把击实试验的人工脱模仪改装成简易反力框架，用液压千斤顶在击实试验的大试筒内静压成型．等静压试件密封养护7天后，用内径61．8mm高20mm的环刀取样，并立即放人真空抽气饱和容器中进行抽气饱和，饱和时间不少于12h，饱和度达到95％以上．饱和完毕后取出试件放在应变式手摇直剪仪上进行不同荷载下固结，剪切速度为0．8mm／min．1．2．3三轴剪切试验配料及制样同直剪试验，静压制样尺寸为牛50minx100mm．该试验采用的仪器为英国GDS公司的非

8、饱和土三轴试验系统．与直剪试验的固结快剪相对应，三轴剪切试验采用固结不排水剪切．试验剪切过程分三级，第一、二级以5％的应变视为破坏，最后一级使之完全破坏形成剪切面．每级剪切速率为0．5ram／mira1．2．4无侧限抗压强度试验试件采用直径和高度为5am的圆柱体．备料同直剪试验．制件时采用千斤顶静压成型，然后放到脱模器上将试件顶出