不同改良剂对红粘土强度影响实验研究

2024-04-07石林郑丹岑万杰李光梅张诺

新疆有色金属 2024年1期

石林郑丹岑万杰李光梅张诺

（六盘水师范学院矿业与土木工程学院，贵州六盘水 553004）

0 前言

红粘土是地质土的一种常见类型土，成因比较复杂。其在建筑中对工程建设安全有着十分巨大的影响。工程类施工中应考虑红粘土对其影响。例如，在滑动区的红粘土中，我们尝试在红粘土中添加某种改性剂，以改善红粘土，降低红粘土对工程的危害。这是在相同地质条件下，选择改良剂对红粘土效果最好的添加剂，更好地降低了红粘土修复成本，更有效地改善红土灾害的预防和控制。

1 界限含水率试验

1.1 试验目的

界限含水率试验是为了确定细颗粒土的塑限和液限，不同土的塑限和液限是有所差异，因此可用其来对土进行分类，它是土工试验中土的基本指标之一。在建筑和施工中用来计算土的粘稠度和塑性变形指数[1]。

1.2 数据记录

表1 试验数据

表2 各改良剂塑液限

通过试验得出粉煤灰对红粘土液限，塑限没有明显变化，而消石灰，二灰，水泥，砂砾对红粘土液限影响较大，但对塑限影响没有特别明显[2]。

2 压缩试验

2.1 试验目的

掺入不同改良剂红粘土压缩试验目的是测定各个土试样在侧限条件下施加垂直压力并观察孔隙比和压力关系，最后根据各级竖向压力与相应孔隙比，绘出相应土的压缩曲线，求出压缩系数及压缩模量[3]。

2.2 试验步骤

（1）试样制备：把土样分为六组，其中一组为原土样，另五组分别加入比例相同的粉煤灰、水泥、砂、消石灰、二灰五种改良剂，在制备土样同时将六个标注编号好的环刀内壁涂上凡士林，方便土样的切取；（2）切取土样；（3）安放试样；（4）检查设备；（5）施加第一级垂直压力p1=100kpa 并测读量表读数。施加压力后根据6”、15”、30”、60”、100”、200”、400”、30’等时间段分别记录一次数据。（6）重复步骤5 在第一级垂直压力基础下施加p2=200kpa、p3=300kpa、p4=400kpa 等三个等级的垂直压力，并分别测读量表读数。并将掺入不同改良剂红粘土的数据测读出来。

2.3 数据记录

表3 含水率试验记录

表4 固结试验数据记录表

根据公式：ei=e0-(1+e0)Si，计算压缩稳定后各级压力的孔隙比ei；

式中av1-2——p=100～200kpa 范围内的压缩系数，MPa-1；

2.4 数据分析

原土的压缩量最大，加入改良剂的其他土样，压缩性都有改变，但压缩量最小的是加入消石灰的土样，由此可知在固结试验中，使土压缩性降低的改良剂是消石灰。

3 直剪试验

3.1 试验目的

掺入不同改良剂红粘土直剪试验目的是测定各个土试样在不同等级垂直压力下的抗剪强度，得出掺入不同改良剂红粘土的抗剪强度指标粘聚力、摩擦角，对比得出某一改良剂更好，从而进一步可以估算地基承载力、评价地基稳定性、计算挡土墙土压力等[4]。

3.2 数据分析

掺入同一比例的不同改良剂可以有效改善红粘土的性质，不同的改良剂改良红粘土的抗剪强度不一样，因此，加入消石灰能使红粘土的抗剪强度增加。

4 击实试验

4.1 试验目的

掺入不同改良剂红粘土的击实试验目的是用锤以相同的锤击数锤击土样。来测定入不同改良剂红粘土的最大干密度、最优含水率等指标。观测土的干密度和含水量关系，确定最大干密度及相应的最优含水量。观察不同改良剂对红粘土最大干密度与最优含水率的影响。

4.2 试验步骤

（1）用三层法的方式，把掺入不同改良剂红粘土的土样分别分3 次倒入夯实筒里；（2）然后按照规定好的锤击数锤击第一层土，夯击锤要下落并且每次的落距离应保持一致，第1 层击实完后，依次进行第二层、第三层填土并上述方法进行试验，直至三层土都夯击完毕；以同样的方式将所有掺入不同改良剂的红粘土试样夯击完成；（3）用修土刀将筒内超出筒高部分齐筒顶端将试样削平，然后称量，精确至1g；（4）筒内的土样取出后，从土样中心处取部分土样测其含水量，计算至0.1%。