發(fā)布時(shí)間：2020-03-22 08:18

【摘要】：隨著國(guó)家對(duì)海洋生態(tài)環(huán)境保護(hù)的高度重視,進(jìn)一步提高海洋疏浚泥的資源化利用成為未來(lái)發(fā)展的必然趨勢(shì)。大連灣跨海交通工程項(xiàng)目擬采用水泥固化疏浚泥的方式澆筑人工島——這種工法在國(guó)內(nèi)是首次應(yīng)用,該法不僅解決了疏浚淤泥的處置難題,同時(shí)解決了人工島填筑的材料來(lái)源問(wèn)題,為疏浚泥大規(guī)模資源化利用提供了有效的技術(shù)方法。大連灣工程中固化施工工藝要求淤泥和淤泥-水泥混合土具有一定的流動(dòng)性,固化后還需要滿足強(qiáng)度、變形、滲透性的要求。本文根據(jù)大連灣工程實(shí)際需要,對(duì)不同黏土含水率、水泥摻量和齡期時(shí)的淤泥水泥固化土強(qiáng)度、壓縮、滲透性等力學(xué)性狀進(jìn)行綜合研究,同時(shí)考慮鹽分對(duì)固化土力學(xué)性狀的影響,不僅為大連灣工程中材料配方和施工工藝的選用以及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)提供理論基礎(chǔ)與設(shè)計(jì)依據(jù),而且對(duì)進(jìn)一步開展海相淤泥水泥固化土理論研究具有重要意義。主要研究工作和成果如下:(1)通過(guò)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),分析了黏土含水率、水泥摻量、齡期和鹽分對(duì)淤泥水泥固化土應(yīng)力應(yīng)變曲線及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響規(guī)律,得到強(qiáng)度隨齡期變化的歸一化表達(dá)式,并對(duì)水泥固化土強(qiáng)度采用不同參數(shù)進(jìn)行評(píng)價(jià),得出采用有效孔隙比e_(st)評(píng)價(jià)高含水率范圍、強(qiáng)度變化很大時(shí)的水泥固化土強(qiáng)度表現(xiàn)出良好的效果,提出了任意齡期下的強(qiáng)度預(yù)測(cè)公式,并探討了割線模量E_(50)與無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度q_u的關(guān)系。(2)采用低應(yīng)力起始固結(jié)儀對(duì)淤泥水泥固化土和淤泥重塑土進(jìn)行一維固結(jié)壓縮試驗(yàn),分析了黏土含水率、水泥摻量、齡期和鹽分對(duì)淤泥水泥固化土壓縮曲線、壓縮指數(shù)和固結(jié)屈服應(yīng)力的影響規(guī)律,對(duì)固結(jié)屈服應(yīng)力與強(qiáng)度的關(guān)系進(jìn)行了探討;采用1 kPa時(shí)對(duì)應(yīng)孔隙比e_1作為參數(shù)對(duì)淤泥水泥固化土屈服后壓縮曲線進(jìn)行歸一化,并得出了屈服后壓縮曲線歸一化表達(dá)式。(3)對(duì)不同固結(jié)應(yīng)力下的淤泥水泥固化土和淤泥重塑土進(jìn)行變水頭滲透試驗(yàn),分析了黏土含水率、水泥摻量、齡期和鹽分對(duì)淤泥水泥固化土e-logk滲透曲線的影響規(guī)律,并且與重塑土滲透性狀進(jìn)行對(duì)比,得出淤泥水泥固化土e-logk線性關(guān)系適用于更大的應(yīng)變和孔隙比范圍,且具有更小的滲透指數(shù)。
【圖文】：

圖 1-2 大連灣跨海交通工程調(diào)整后海域平面圖究現(xiàn)狀泥水泥固化土在工程中使用時(shí)需要滿足相應(yīng)的力學(xué)性狀要求，，主要包括強(qiáng)透性狀三個(gè)方面。對(duì)于淤泥水泥固化土力學(xué)性狀，學(xué)者們已經(jīng)進(jìn)行了廣泛的淤泥水泥固化土強(qiáng)度性狀研究現(xiàn)狀固化機(jī)理土的微觀結(jié)構(gòu)由黏土顆粒聚合體、聚合體內(nèi)孔隙和聚合體間孔隙組成[15, 16至土中后，水泥首先與水快速發(fā)生水化反應(yīng)，生成的主要產(chǎn)物為水化Hx、C3S2Hx）、水化鋁酸鈣（C3AHx，C4AHx）和氫氧化鈣（Ca(OH)2），前兩狀主要附在黏土顆粒聚合體上逐漸結(jié)晶硬化并與相鄰的水泥顆粒膠結(jié)在土骨架[17]。同時(shí)，水泥水化反應(yīng)會(huì)引起孔隙水 pH 值的升高進(jìn)而促進(jìn) Ca2+的溶解使得黏土顆粒進(jìn)一步發(fā)生凝聚和絮凝形成大尺寸的聚合體。黏土顆粒物 SiO2和 Al2O3在達(dá)到一定堿性環(huán)境后開始溶解并與水化反應(yīng)生成的 C

比伊利石更快更容易的發(fā)生火山灰反應(yīng)[21, 22]。水泥的類型則會(huì)對(duì)固化土的強(qiáng)度有著直接的影響。Flores 等[23]發(fā)現(xiàn)礦渣水泥早期強(qiáng)度增長(zhǎng)比普通硅酸鹽水泥更慢，而長(zhǎng)期強(qiáng)度會(huì)更高。對(duì)于給定水泥摻量和齡期的水泥固化黏土，強(qiáng)度一般隨著黏土含水率的增加而減小[24-26]。Lorenzo 等[24]在研究給定水泥摻量和齡期時(shí)的曼谷固化軟土強(qiáng)度發(fā)現(xiàn)：黏土含水率小于液限時(shí)的固化土強(qiáng)度卻低于黏土液限含水率時(shí)的固化土強(qiáng)度。Bergado 等[27]認(rèn)為黏土含水率較低會(huì)引起黏土-水泥混合時(shí)出現(xiàn)不飽和狀態(tài)，混合土中的空氣會(huì)阻礙水泥水化反應(yīng)和膠結(jié)產(chǎn)物的分散造成水泥不能充分反應(yīng)或反應(yīng)不均勻進(jìn)而影響強(qiáng)度的增加（見圖 1-3c）；對(duì)于給定的水泥摻量則存在一個(gè)最優(yōu)黏土含水率使得強(qiáng)度達(dá)到最大（見圖 1-3b），工程中建議采用 1.0~1.1 倍液限含水率時(shí)的黏土與水泥進(jìn)行混合達(dá)到最經(jīng)濟(jì)的效果；當(dāng)黏土含水率過(guò)高時(shí)，黏土顆粒間充滿過(guò)多的水使得彼此距離變遠(yuǎn)、靜電引力喪失，黏土顆粒被膠結(jié)產(chǎn)物黏結(jié)在一起的數(shù)量減少使得固化土強(qiáng)度非常低（如圖 1-3a）。Zhang 等[28]通過(guò)固定水泥摻量和齡期，對(duì)不同黏土含水率的水泥固化土進(jìn)行歸一化研究，得出強(qiáng)度與含水率的關(guān)系成指數(shù)型變化。
【學(xué)位授予單位】：東南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TU447

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