王飞彦
洛浦天山水泥有限责任公司，新疆 和田地区洛浦县848200
摘要：本文以某工程试验区为基础，借助试验区软弱地基土进行土工试验，对地基经过水泥土搅拌加固处理后的水泥土进行无侧限抗压强度试验，并进行直接剪切试验，得出相应的强度指标，并统计分析了地基土 与水泥土的这些指标，为工程加固设计提供依据。
关键词：地基土；水泥土；无侧限抗压强度；直接剪切强度
引言
水泥土搅拌法是用于加固饱和软黏土地基的一种较常用的地基加固方法。它是利用水泥、粉煤灰等材料作为固化剂，通过特制的深层搅拌机械，边钻进边往软土中喷射浆液或雾状粉体，在地基深处就地将软土固化成为具有足够的强度、变形模量和稳定性的水泥土，从而达到地基加固的目的。
一、地层岩性以及分布特征
该试验区的软弱地基土层属于全新世湖沼相冲积层，厚度为13.6～26.8m，该层自上而下分别为淤泥、淤泥质黏土、黏土。淤泥：灰色，流塑状，高塑性，含腐殖质，夹植物根系，土质均匀，层厚2.6～2.7m，平均标贯击数N<1.0击；淤泥质黏土：灰色、青灰色，流塑状，高塑性，含大量朽木及腐殖质，土质不均，层厚7.0～12.5m，平均标贯击数N=1.9击。黏土：灰色、青灰色，流塑～软塑状，局部可塑状，高塑性，夹淤泥质土薄层，含少量朽木屑及腐殖质，局部含大量朽木，土质不均，层厚4.0～11.6m。平均标贯击数N=3.1击。对该地层土进行室内土工试验，见表1、表2所示，试验结果显示该层土具有如下特征：
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二、水泥土搅拌加固法室内强度试验
2.1试验步骤
（1）土样制备
用于制备水泥土的土样有两种选择方法，一种是风干的土样，将现场土样经过风干、碾碎、过筛后获得，在制备水泥土时，添加一定量的水，则获得所需要的含水量的土样。另外一种为“原状”土样，是现场取得样品后立即用密闭的厚层塑料袋进行封装，基本保证土的天然含水率不变，这里的“原状”土样，允许是扰动样，只是含水率保持不变，并不是结构或者构造不变。
（2）固化剂的添加
这里的固化剂就是水泥，水泥掺入的量需要在一定的范围内，一般为7％～20％。这里的水泥掺入比aw是指掺入的水泥的质量与需要被加固的土的天然质量的比值。另外，为提高水泥的强度或者其他性能，可以加入一定量的外掺剂。
（3）搅拌与养护
根据试验的要求，将一定量的水泥、外掺剂、水加入到需要加固的定量土样中，充分搅拌均匀后，分层添加到水泥土试件磨具中，在每层添加后需要震动1分钟。最 后，将试件表面整平后，遮盖塑料布保湿，防止水分过快的蒸发。试件成型后，再根据试验所要求的水泥土养护龄期进行养护。
（4）直接剪切试验与单轴无侧限抗压试验
直接剪切试验就是在不同的垂直压力下，施加水平向的剪切力，测得试样破坏时的剪应力，再根据库伦定律确定试样的抗剪强度指标，即黏聚力与摩擦角；单轴无侧限抗压试验就是试验在无侧向约束条件下，在试样垂直方向上施加压力，试样抵抗轴向压应力的极限强度。为研究水泥土的抗压与抗剪强度，在以下条件下进行试样的制备与试验。第一，制备水泥土的土样采用“原状”土样；第二，固化剂采用普通硅酸盐42.5级水泥；第三，水泥掺入比aw=17%，并采用干粉法进行搅拌，即将水泥掺入土样后直接搅拌，不添加水和外掺剂；第四，养护龄期为28天；第五，水泥土的强度较高，应选择合 适的直剪仪与无侧限仪，防止仪器产生大变形而引起的试验误差，本次试验采用岩石直剪仪和无侧限仪，直剪试验的垂直压力有四级，分别为0.11、0.22、0.33、0.44MPa。
2.2强度指标与地基土物理力学参数相关关系
（1）水泥土无侧限抗压强度与地基土物理力学
参数相关关系通过水泥土的无侧限抗压强度试验与地基土土工试验的成果进行对比，经统计分别得到地基土含水率w、干重度rd、天然重度r、孔隙比e0、压缩系数av、压缩模量Es与水泥土无侧限抗压强度Qu′的相关关系，通过统计分析，得到其拟合回归方程见表3。水泥土的无侧限抗压强度Qu′随地基土含水率w、孔隙比e0、压缩系数av的增大而变小；随地基土干重度rd、天然重度r、压缩模量Es的增大而变大。说明了水泥土的无侧限抗压强度与这些指标的密切关系，根据地基土含水率w、干重度rd、天然重度r与Qu′的关系，说明地基土的颗粒成分与结构比含水率对Qu′的影响更大。另外，统计地基土的液限、塑限、液性指数与水泥土无侧限抗压强 度Qu′的相关关系以及拟合曲线，发现其相关系数绝对值远小于对应的临界相关值，说明Qu′与地基的稠度不存在线性相关，即Qu′的变化受到地基土的稠度变化的影响不大。由表3中所建立的水泥土无侧限抗压强度Qu′的回归方程，这个公式的相关系数绝对值均大于05.0时的临界相关值，显著相关，则利用地基土的含水率w、干重度rd、天然重度r、孔隙比e0、压缩系数av、压缩模量Es来初步计算水泥土的无侧限抗压强度。
表3地基土力学参数与水泥土抗压强度经验公式
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（2）水泥土剪切强度与地基土力学参数关系
通过水泥土的直接剪切强度试验与地基土的土工试验的成果进行对比。经统计分别得到地基土含水率w、干重度rd、天然重度r、孔隙比e0与水泥土直接剪切强度指标黏聚力C′的相关关系。通过统计分析，得到其拟合回归方程见表4。水泥土的黏聚力C′随地基土含水率w、孔隙比e0的增大而变小，随地基土干重度rd、天然重度r的增大而变大。说明了水泥土的黏聚力C′与这些指标的 密切关系，根据地基土含水率w、干重度rd、天然重度r与黏聚力C′的关系，说明地基土的颗粒成分与结构比含水率对黏聚力C′的影响更大。另外，统计地基土的液限、塑限、液性指数、压缩系数av、压缩模量Es与水泥土的黏聚力C′的相关关系以及拟合曲线，发现其相关系数绝对值远小于对应的临界相关值，说明黏聚力C′与地基的稠度。
表4地基土力学参数与水泥土黏聚力经验公式
2.3搅拌加固法强度指标增强统计
根据2.2中的水泥土强度分析可知，水泥土的无侧限抗压强度与直接剪切黏聚力受到地基土物理力学指标的影响，则统计水泥土与地基土的无侧限抗压强度的比值以及水泥土与地基土的黏聚力的比值；水泥土的摩擦角受到地基土物理力学指标影响较小，而且水泥土的摩擦角变化幅度较小，则单独统计水泥土摩擦角以及地基土的摩擦角，统计结果见下表5所示，表中，QuI为水泥土的单轴抗压强度、qu为地基土的三轴抗压强度、C1为水泥土的黏聚力、C为地基土的黏聚力，φ为地基土的摩擦 角、φ′为水泥土的摩擦角。根据表5中统计结果可知，通过水泥土搅拌加固法，地基土的无侧限抗压强度大约提高了106.75倍、地基土。
表5水泥土强度指标统计
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结语
（1）工程试验区软弱地基土层是具有含水量高、孔隙比大、压缩性大、渗透性差、强度低的正常固结土层，应考虑软土震陷影响，进行地基处理可考虑使用泥土搅拌加固法。
（2）0工程试验区软弱地基土层水泥土的无侧限抗压强 度Qu′随地基土含水率w、孔隙比e0、压缩系数av的增大而变小，随地基土干重度rd、天然重度r、压缩模量Es的增大而变大；水泥土的黏聚力C′随地基土含水率w、孔隙比e0的增大而变小，随地基土干重度rd、天然重度r的增大而变大；水泥土摩擦角φ′的变化与地基土的物理力学指标的变化影响不大。
（3）工程试验区软弱地基土层经过水泥土搅拌加固法，无侧限抗压强度大约提高了106.75倍、直接剪切强度指标内聚力大约提高了86.79倍，摩擦角提高到了41.02°。
（3）建立的针对该工程试验区的软弱地基土层水泥土搅拌加固后水泥土的无侧限抗压强度指标、直接剪切黏聚力与地基土层物理力学指标的回归方程，以及统计水泥土的摩擦角的变化范围以及标准值，可通过地基土的物理力指标初步计算经过水泥土搅拌加固的水泥土的强度指标，也为临近以及类似的工程的水泥土搅拌加固效果提供经验以及可靠性分析支持。
参考文献
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[2]段继伟 ,龚晓南,曾国熙,水泥搅拌桩的荷载传递规律[J].岩土工程学报, 1994, 16(4).