固化土渗透性和水稳定性变化规律
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摘要: 将淤泥固化土用作一种普通工程填料，不仅要满足物理性质的力学强度的要求，还要能满足在自然条件下工程应用的要求。工程所在地区在正常使用状态下难免有晴雨交替，地下水位的升降，这些都会引起固化改良土层含水率的变化[72]，若土体渗透性和水稳定性不能满足一定要求，则会使土体在渗透作用下发生一系列破坏，影响工程的安全性和耐久性，因此本节主要针对淤泥固化土渗透性和水稳定性两个方面进行试验研究。
关键词: 渗透性淤泥固化水稳定性
中图分类号：C35文献标识码： A
一、 固化土渗透试验研究
渗透性也是土体的重要性质指标，将淤泥固化土用作工程填料时，其渗透性不仅关系到工程的防渗效率，而且直接影响淤泥固化土本身的抗冻性和抗侵蚀能力。抗渗性能较差的淤泥固化土最终会导致工程防渗功能失效；此外，从环境保护的角度出发，如果固化淤泥的渗透系数能够降低至原泥的三分之一左右，固化淤泥中析出污染物的锋面浓度仅相当于原泥的十分之一。因此，提高淤泥固化土的抗渗性对环境保护有重要意义，能够大幅减少固化淤泥中析出重金属离子的数量。如果掺入固化剂能够有效减小淤泥固化土的渗透系数，必将能够增强固化土对重金属等有毒有害物质的固定作用。因此，本节对生石灰、粉煤灰双掺固化淤泥渗透性的变化规律进行试验研究。
正交试验各配比不同龄期试样的渗透试验数据如表1所示，据表1绘制各配比试样渗透系数与龄期关系曲线，如图1所示。
由图1可知，相同龄期下随着固化剂掺量和闷料时间的增加，固化土的渗透系数逐渐减小，随着龄期逐渐增加，不同配比固化土的渗透系数的差异性越来越小。结合表4.3~4.5抗压强度数据可以发现：除L9F10T1试样外其他各配比试样闷料完成后固化土的渗透系数与无侧限抗压强度存在相互联系，抗压强度越高的试样，其渗透系数越小。这种联系的机理可以解释为：抗压强度高的试样，结构致密，内部孔隙较小，故渗透系数较小。固化剂掺量和闷料时间较小时，渗透
系数随龄期降低曲线较陡，固化剂掺量和闷料时间较大时，渗透系数随龄期降低曲线较平缓，L3F5T1试样养护28天后渗透系数降为初始渗透系数的27.8%，而L9F20T14试样养护28天后渗透系数仅降为初始渗透系数的39.6%，但是由于其初始渗透系数较低，最终结果还是强度较高的试样L9F20T14渗透系数较低。
对比原泥试样渗透系数3.02*10-6cm/s，除L3F10T14和L3F5T1外其余配比试样养护28d龄期后渗透系数均降至原泥渗透系数的三分之一以下，可以满足工程用土和环境保护的要求。
二、固化土水稳定性试验研究
淤泥固化土用作工程填料在实际长期应用过程中，难免会遇到晴雨交替和地下水位的升降的情形，这些都会引起填土层含水率的变化，一定程度上造成淤泥固化土强度的降低，严重的甚至会引起工程失事。因此有必要研究固化淤泥在浸水的极端条件下强度的变化规律，本节将通过水稳定性试验来研究固化淤泥的这一性质。张西海[75]等的研究发现可以依据水稳定性系数K是否大于70%作为评价改良土水稳定性强弱的标准。本试验试样的制备和养护方法和无侧限抗压强度试验相同，试样养护到相应龄期后，一组试样浸水24小时后取出进行无侧限抗压强度试验，另一组不浸水继续养护24小时后取出进行无侧限抗压强度试验，按试验方案中相关定义计算各配合比下固化土的水稳定性系数。
正交试验中各配比试样不同龄期的浸水无侧限抗压强度和水稳定系数试验数据见表1~2，据表1~2绘制水稳定性系数与龄期关系曲线，如图2所示。
由表1~2可以得到，相同龄期下，随着固化剂掺量和闷料时间的增加，固化淤泥的水稳定性系数不断增大，强度衰减率逐渐减小。当固化剂掺量和闷料时间较小时，养护7d龄期试样L3F5T1的水稳定性系数只有0.607，相比于同一养护龄期下L9F20T14试样水稳定性系数0.770较差，但是L3F5T1试样在浸水过程中没有发生崩溃破坏，说明其水稳定性已经得到了一定改善；养护28d龄期后L9F20T14试样饱水、非饱水无侧限抗压强度均较大，此时水稳定性系数为0.825，已经远超强水稳定性的标准，试样浸水后表面没有出现任何破损，也没有发生崩溃破坏。
比较表1~2可得，同一配比试样随着养护龄期的增大，其水稳定性系数逐渐增大。如L3F5T1试样28d龄期相比7d龄期试样水稳定性系数提高12.0%；L9F20T14试样28d龄期相比7d龄期试样水稳定性系数提高7.1%；L3F10T14试样28d龄期相比7d龄期试样水稳定性系数提高4.6%，并且达到强水稳定性的标准。这说明延长固化土的养护龄期有利于改善土体水稳定性。
由图2可知，随着养护龄期的增加，各配比试样的水稳定性系数呈增大趋势，除L3F5T1试样外，其余试样养护28d后水稳定性系数均大于0.700；除L3F5T1和L3F10T14试样外，其余试样养护7d后水稳定性系数均大于0.700。随着龄期的增加，固化土的水稳定系数增大的速率逐渐减小并趋于稳定，这表明固化土的水稳定性系数并不随着龄期的增加一直上升的，达到一定程度后再增加养护龄期不能有效提升固化土的水稳定系数，需要寻找其他途径来解决。
结语：
(1) 通过渗透试验发现，相同龄期下随着固化剂掺量和闷料时间的增加，固化土的渗透系数逐渐减小，随着龄期逐渐增加，不同配比固化土的渗透系数的差异越来越小，固化土的渗透系数与无侧限抗压强度存在相互联系，抗压强度越高，渗透系数越小。除L3F10T14和L3F5T1外其余配比试样养护28d龄期后渗透系数均降至原泥渗透系数的三分之一以下，可以满足工程用土和环境保护的要求。
(2) 通过水稳定性试验发现，随着养护龄期的增加，各配比试样的水稳定性系数基本呈增大趋势，除L3F5T1试样外，其余试样养护28d后水稳定性系数均大于0.700；除L3F5T1和L3F10T14试样外，其余试样养护7d后水稳定性系数均大于0.700。随着龄期的增加，固化土的水稳定系数增大的速率逐渐减小并趋于稳定。