水泥加固高有机质含量软土改良方案研究结题摘要

项目对影响水泥加固软土地基效果的有机质因素进行研究，探索有机质在水泥加固软土过程中所产生的各种作用进行研究，以明确有机质的作用机理，改良加固方法，从而能更好地指导工程实践。本次研究中，通过搜集资料及野外调查，查明了工程建设过程中所涉及的我国不同气候、不同自然环境条件下形成的高有机质含量软土的分布情况，采取广州、福州、珠海、天津、大连、营口等地土样，测定试样中的有机质成分，分析不同区域有机质土的成分特征。通过对试样物质组成及成因特点分析其有机质的组成特点，并选定广州、营口、珠海、福州地区软土进行水泥加固试验。从有机质与水泥相互作用的机理出发，选取适当外掺剂与水泥共同作用对各地软土试样进行加固。对固化后试样的力学性质、物质组成、化学性质及微观结构等进行分析，明确了不同外掺剂对各地软土的加固改良效果，并初步确定了各类软土的有效的加固方案。 其次，研究过程中发现软土经水泥加固后形成结构性土体，其在外力作用下的破坏过程就是其结构逐步演化并最终破损的过程，因此在项目研究的基础上，对水泥加固土的结构性损伤模型进行了研究。选用大连吹填土样为研究对象，对水泥固化后的土样施加不同等级荷载，通过压汞试验确定各等级荷载作用下试样中的孔隙特征，对各区间孔隙含量的变化情况进行分析，并建立了以孔隙率为参数的试样损伤变量计算公式及其演化方程。研究发现，在试样变形的不同阶段，其孔隙特征表现出不同的变化规律，其微观结构的变化是其宏观力学性质产生的本质，试样破坏时损伤变量值约为0.05。 另一方面，以本项目为基础，申请并获批了国家自然科学基金国际（地区）交流合作项目——人工填土研究的理论与方法论原理及其性质的调控，对我国天津与大连的吹填软土地基的加固处理及快速落淤沉降方法进行了室内模拟实验，选用铝和铁的酸性盐溶液作为凝结及絮凝剂改善吹填软土的沉降特性，研究成果对吹填土的加固处理提供了必要的依据及参考，同时也丰富了项目的研究内容。 2100433B

水泥作为固化剂加固软土地基的方法已经被广泛采用并取得了一定效果，但在一些工程实例中出现了加固效果不理想甚至加固失败的问题，经分析发现软土中的有机质在加固过程中起到一定的作用，它能阻碍水泥的水化反应，从而影响水泥土强度的形成。因此有必要深入研究有机质在水泥加固软土中的行为，了解有机质的各种作用，以改良加固方法，指导工程实践。本次研究中，通过搜集资料及野外调查查明工程建设过程中所涉及的我国不同气候区、不同自然环境条件下形成的高有机质软土的分布情况，采取土样，测定试样中的有机质成分，分析不同区域有机质土的成分特征，从有机质与水泥相互作用的机理出发，选取适当外掺剂与水泥共同作用加固高有机含量软土，通过对试样力学性质、物质组成、化学性质及微观结构的测试分析，研究不同外掺剂的改良效果，以建立水泥加固不同成因、不同地域高有机质含量软土的改良方案体系。

有机质是促使软土特别亲水，吸水和难以脱水的关键性控制因素。以往多认为土中的有机质仅仅是动植物的残体及其分解物，而忽略了微生物及其代谢物的作用。其实，真正影响软土工程性质形成的是腐殖酸，微生物及其代谢物，就它们的本质而言都是蛋白质。据此，提出了“蛋白质总量”的新概念。运用生物地球化学分析法测定沪宁高速公路草场滨段软土的蛋白质总量表明：土中的蛋白质总量与其有机质，粘粒的含量，矿物组成，以及与其物理力学性质等。均存在有极好的相关关系。蛋白蛋总量的研究成功地揭示了软土工程性质形成的机理。蛋白质总量可直接用于评价和预测软土的工程性质。蛋白质总量更是软土工程分类的理想指标。 2100433B

软土特征

(1)软土颜色多为灰绿、灰黑色，手摸有滑腻感，能染指，有机质含量高时，有腥臭味；

(2)软土的粒度成分主要为黏粒及粉粒，黏粒含量高达60%～70%。

(3)软土的矿物成分，除粉粒中的石英、长石、云母外，黏粒中的黏土矿物主受是伊利石，高岭石次之二此外，软土中常有一定量的有机质，可高达8%～9%

(4)软土具有典型的海绵状或蜂窝状结构，这是造成软土孔隙比大、含水率高、透水性小、压缩性大、强度低的主要原因之一；

(5)软土常具有层理构造，软土和薄层的粉砂、泥炭层等相互交替沉积，或孥透镜体相间形成性质复杂的土体；

(6)松软土由于形成于长期饱水作用而有别于典型软土．其特征与软土较为接近，但其含水量、力学性质明显低于软土。

软土分布

我国软土分布广泛，主要位于沿海、平原地带、内陆湖盆、洼地及河流两岸地带，沿海、平原地带软土多位于大河下游入海三角洲或冲积平原处，如长汀、珠江三角洲地带，塘沽、温卅I、闽江口平原等地带；内陆湖盆、洼地则以洞庭湖、洪泽湖、久湖、滇池等地为代表；山问盆地及河流中下游两岸漫滩、阶地、废弃河道等处也常有软土分布；沼泽地带则分仿着富含有机质的软土和泥炭。