膨胀土加固改良技术研究综述

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　　摘要：本文较系统的综述了目前国内外膨胀土加固改良研究的发展现状，从物理方法，化学方法以及力学方法三个方面对膨胀土治理的技术进行了详细的总结，并提出了膨胀土治理研究几个发展方向。
　　关键字：膨胀土，加固治理，物理力学，化学治理
　　
　　为减轻膨胀土所诱发的工程灾害和损失，各种加固改良膨胀土的技术方法逐渐被提出并在膨胀土地区得到推广应用。根据加固机理，目前对于膨胀土的治理方式主要可划分为以下几类[1]：
　　1、物理加固技术
　　“物理加固”的含义通常是指热力加固和电动加固方法，Winterkom通过将土体短期和长期的加热和冷冻，以探究温度效应对膨胀土性质进行改良作用，结果表明，通过加热可以显著提高土体的承载力，减小其水敏性，膨胀性和易压缩性，并且一定程度上减小了土体侧向压力和易崩解特征。
　　电力加固方法主要是驱除土体中的水分，通常采用发生电流使土颗粒发生运动。电动加固法可分为三种类型：电渗法，电固化，电化学法。尽管电力学方法目前更多的是应用于加固软土或非膨胀性土体，但从该加固方法的原理可以看出，其同样适用于膨胀性粘土的加固处理。
　　2、力学加固方法
　　Kota认为采用机械夯实方法加固膨胀土要求土体本身在击实过程中发生的位移变形量不能过大。 力学加固膨胀土中行之有效的一个方法是在土层中插入某种特殊材料，这些材料结构和膨胀土产生复合作用，提高膨胀土力学强度和抗变形能力。目前普遍采用的力学加固材料有：塑料或刚性板，复合纤维材料，土工格栅和土工薄膜等。实践表明，由于各种辅助力学结构物和加固材料的抗衰能力有限，且由于温度，气候等外界影响因素的综合作用下，力学加固长期效果往往并不稳定。
　　3、化学加固方法
　　化学方法通常从以下三个方面达到加固效果：1、促进土颗粒相互致密连接，从而阻止水分对于土体的侵害，2、降低土颗粒的亲水性，减小粘土颗粒表面吸附结合水层从而使土体始终处于较低的含水状态，3、生成复杂的无机化合胶结物质，提高土后期强度和长期耐久性。
　　3.1 石灰改良土
　　Rao讨论了石灰加固膨胀性黑棉土在循环干湿效应下的表现，结果表明，经历一定的水分干湿变化后，部分加固效果开始丧失，且灰土内粘粒含量随着循环次数逐渐增加，促使土体进一步发生崩解。George测试不同养护温度下石灰土的力学性质，认为适当提高养护温度可获得较好的加固效果，并提出该温度不宜小于50℃。
　　Muzahi在控制温度条件下，对不同添加剂量石灰与膨胀土内部作用机理进行了试验分析，结果表明，添加5%的石灰剂量时，阳离子交换作用在土体内短期就可充分发生，且该剂量下，室内测试灰土各项指标均得到很好的提高，当石灰剂量超过5%时，在膨胀土内将进一步发生火山灰反应，生成各种钙硅铝水化物，且随着养护时间的增加，土体强度得到进一步提高。
　　3.2水泥加固处理
　　水泥加固膨胀土存在如下弊端[2]：1、水泥在土体内水化作用要吸取大量水分，从而易引起土本身干燥收缩，当水泥添加量增大，土体出现明显的干缩裂隙，裂隙的存在损害了土结构和强度稳定性；2，水泥初凝和终凝时间都很短，对于土搅拌和加固施工带来很多很大的困难.
　　3.3 粉煤灰和工业废渣类加固剂
　　Cokca[3]比较了石灰和粉煤灰加固膨胀土的效果，认为掺加量20%的粉煤灰对于塑性指数和膨胀势的降低程度相对于石灰添加量在8%左右。
　　粉煤灰土的强度很大程度受养护时间，温度的影响，此外，土体内某些特殊成分含量可直接导致其加固效果丧失，Puppala[4]报道当膨胀土中硫元素含量过高时，将在粉煤灰土中，生成膨胀性的矿物组分，从而破坏了加固持久性和长期稳定强度。
　　国内，惠会清，冯美果，陈善雄[5-6]等对粉煤灰改性各地区膨胀土的工程力学性质做了较详细的研究，得到许多有价值的成果。
　　
　　4 结语
　　膨胀土治理的总体原则是：掌握土体膨胀变形的根本原因，通过各种手段，阻止土体与水分的结合。基于这一原则，较之物理加固方法，通过添加有机或无机类化学成分，从根本上改变土体亲水性能，无疑是主要的发展趋势。
　　膨胀土治理的成效，除了加固方法的选用合理外，还要关注施工方法和技术的合理性。如何通过改进室内加固效果测试评价机制，以获得工程实际现场条件下的各项最优化参数，并且建立完善的标准工艺流程，是膨胀土治理的一个关键问题。
　　此外，加固方法的经济性，以及加固方法的时效性和长期稳定性，也是膨胀土加固处理研究中的重要发展趋势。

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