超硫酸盐渍土固化强度及冻融特性试验研究

摘要

地基强度不足和盐–冻胀破坏是导致盐渍土地区渠道衬砌结构发生破坏的主要原因。为解决盐渍土强度不足的问题，降低盐渍土对环境温度的敏感性，首先，开展联合固化剂对超硫酸盐渍土强度的影响研究，并结合微观测试结果分析，构建联合固化剂掺量与强度之间的关系，对固化效果作出评价；其次，借助压汞试验对微观孔结构进行分析；最后，通过冻融循环试验揭示盐–冻胀力及盐–冻胀量的变化规律。结果表明：固化盐渍土强度增长效果显著，水化产物增强了盐渍土颗粒间的胶结作用。当联合固化剂掺量从0增加至30%时，固化盐渍土的孔隙率逐渐降低，孔径从超大孔向中小微孔演变；模型计算得到的分形维数逐渐增大，其中，Menger海绵模型与Neimark模型表现为多尺度分形，在中孔隙（0.1μm≤孔径<1.0μm）范围分形特征不明显，由热力学模型计算得到的分形维数D^T在合理区间2.824～2.849变化，很好地表征了孔隙表面的分形特征。冻融循环10次后，相较未固化盐渍土，固化盐渍土盐–冻胀量削减了117%；盐渍土盐–冻胀力波动范围随冻融次数的增加而逐渐增加，固化盐渍土盐–冻胀力转变为周期性衰减，掺入的联合固化剂有效弱化了盐渍土盐–冻胀力。结合工程实际，建议渠道地基加固中水泥∶粉煤灰∶硅灰∶脱硫石膏质量比为1.00∶1.67∶0.83∶1.00，联合固化剂掺量为30%。

关键词

超硫酸盐渍土 / 固化强度 / 孔隙分形特征 / 盐–冻胀量 / 盐–冻胀力

基金资助

国家自然科学基金项目（52069025）; 宁夏自然科学基金重点项目（2023AAC02025）; 宁夏高等学校一流学科（水利工程学科）项目（NXYLXK2021A03）