不同改良劑對(duì)紅粘土強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)研究

石林 鄭丹 岑萬杰 李光梅 張諾

（六盤水師范學(xué)院礦業(yè)與土木工程學(xué)院，貴州六盤水 553004）

0 前言

紅粘土是地質(zhì)土的一種常見類型土，成因比較復(fù)雜。其在建筑中對(duì)工程建設(shè)安全有著十分巨大的影響。工程類施工中應(yīng)考慮紅粘土對(duì)其影響。例如，在滑動(dòng)區(qū)的紅粘土中，我們嘗試在紅粘土中添加某種改性劑，以改善紅粘土，降低紅粘土對(duì)工程的危害。這是在相同地質(zhì)條件下，選擇改良劑對(duì)紅粘土效果最好的添加劑，更好地降低了紅粘土修復(fù)成本，更有效地改善紅土災(zāi)害的預(yù)防和控制。

1 界限含水率試驗(yàn)

1.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

界限含水率試驗(yàn)是為了確定細(xì)顆粒土的塑限和液限，不同土的塑限和液限是有所差異，因此可用其來對(duì)土進(jìn)行分類，它是土工試驗(yàn)中土的基本指標(biāo)之一。在建筑和施工中用來計(jì)算土的粘稠度和塑性變形指數(shù)[1]。

1.2 數(shù)據(jù)記錄

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)

表2 各改良劑塑液限

通過試驗(yàn)得出粉煤灰對(duì)紅粘土液限，塑限沒有明顯變化，而消石灰，二灰，水泥，砂礫對(duì)紅粘土液限影響較大，但對(duì)塑限影響沒有特別明顯[2]。

2 壓縮試驗(yàn)

2.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

摻入不同改良劑紅粘土壓縮試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)定各個(gè)土試樣在側(cè)限條件下施加垂直壓力并觀察孔隙比和壓力關(guān)系，最后根據(jù)各級(jí)豎向壓力與相應(yīng)孔隙比，繪出相應(yīng)土的壓縮曲線，求出壓縮系數(shù)及壓縮模量[3]。

2.2 試驗(yàn)步驟

（1）試樣制備：把土樣分為六組，其中一組為原土樣，另五組分別加入比例相同的粉煤灰、水泥、砂、消石灰、二灰五種改良劑，在制備土樣同時(shí)將六個(gè)標(biāo)注編號(hào)好的環(huán)刀內(nèi)壁涂上凡士林，方便土樣的切取；（2）切取土樣；（3）安放試樣；（4）檢查設(shè)備；（5）施加第一級(jí)垂直壓力p1=100kpa 并測(cè)讀量表讀數(shù)。施加壓力后根據(jù)6”、15”、30”、60”、100”、200”、400”、30’等時(shí)間段分別記錄一次數(shù)據(jù)。（6）重復(fù)步驟5 在第一級(jí)垂直壓力基礎(chǔ)下施加p2=200kpa、p3=300kpa、p4=400kpa 等三個(gè)等級(jí)的垂直壓力，并分別測(cè)讀量表讀數(shù)。并將摻入不同改良劑紅粘土的數(shù)據(jù)測(cè)讀出來。

2.3 數(shù)據(jù)記錄

表3 含水率試驗(yàn)記錄

表4 固結(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)記錄表

根據(jù)公式：ei=e0-(1+e0)Si，計(jì)算壓縮穩(wěn)定后各級(jí)壓力的孔隙比ei；

式中av1-2——p=100～200kpa 范圍內(nèi)的壓縮系數(shù)，MPa-1；

2.4 數(shù)據(jù)分析

原土的壓縮量最大，加入改良劑的其他土樣，壓縮性都有改變，但壓縮量最小的是加入消石灰的土樣，由此可知在固結(jié)試驗(yàn)中，使土壓縮性降低的改良劑是消石灰。

3 直剪試驗(yàn)

3.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

摻入不同改良劑紅粘土直剪試驗(yàn)?zāi)康氖菧y(cè)定各個(gè)土試樣在不同等級(jí)垂直壓力下的抗剪強(qiáng)度，得出摻入不同改良劑紅粘土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘聚力、摩擦角，對(duì)比得出某一改良劑更好，從而進(jìn)一步可以估算地基承載力、評(píng)價(jià)地基穩(wěn)定性、計(jì)算擋土墻土壓力等[4]。

3.2 數(shù)據(jù)分析

摻入同一比例的不同改良劑可以有效改善紅粘土的性質(zhì)，不同的改良劑改良紅粘土的抗剪強(qiáng)度不一樣，因此，加入消石灰能使紅粘土的抗剪強(qiáng)度增加。

4 擊實(shí)試驗(yàn)

4.1 試驗(yàn)?zāi)康?/h3>

摻入不同改良劑紅粘土的擊實(shí)試驗(yàn)?zāi)康氖怯缅N以相同的錘擊數(shù)錘擊土樣。來測(cè)定入不同改良劑紅粘土的最大干密度、最優(yōu)含水率等指標(biāo)。觀測(cè)土的干密度和含水量關(guān)系，確定最大干密度及相應(yīng)的最優(yōu)含水量。觀察不同改良劑對(duì)紅粘土最大干密度與最優(yōu)含水率的影響。

4.2 試驗(yàn)步驟

（1）用三層法的方式，把摻入不同改良劑紅粘土的土樣分別分3 次倒入夯實(shí)筒里；（2）然后按照規(guī)定好的錘擊數(shù)錘擊第一層土，夯擊錘要下落并且每次的落距離應(yīng)保持一致，第1 層擊實(shí)完后，依次進(jìn)行第二層、第三層填土并上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，直至三層土都夯擊完畢；以同樣的方式將所有摻入不同改良劑的紅粘土試樣夯擊完成；（3）用修土刀將筒內(nèi)超出筒高部分齊筒頂端將試樣削平，然后稱量，精確至1g；（4）筒內(nèi)的土樣取出后，從土樣中心處取部分土樣測(cè)其含水量，計(jì)算至0.1%。

4.3 數(shù)據(jù)分析

原土：最大干密度1.05 g/cm3，最優(yōu)含水率33.47%。

最大干密度高于原土的是：粉煤灰、砂、二灰，低于原土的是：消石灰和水泥。

最優(yōu)含水率高于原土的是：水泥、消石灰，低于原土的是：粉煤灰、二灰、砂。