水利工程論文-固化劑加固軟土試驗研究畢業(yè)論文（9）摘要：本文通過應(yīng)用不同固化劑對加固軟土的作用進(jìn)行室內(nèi)試驗，研究NO.5固化劑、NO.1固化劑加固粘土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度變化的規(guī)律。分析和討論NO.1固化劑和NO.5固化劑加固土在不同摻入比和齡期時強(qiáng)度的變化規(guī)律及應(yīng)力應(yīng)變特性，從整體加固效果分析看出，NO.5固化劑加固土效果優(yōu)于NO.1固化劑加固土，兩種固化土的最佳摻入比在12%15%，可在軟土地基處理和實際工程中應(yīng)用。關(guān)鍵詞：土力學(xué)粘土固化劑摻入比無側(cè)限抗壓強(qiáng)度應(yīng)力應(yīng)變第5章固化劑強(qiáng)度特性對比分析研究5.1固化劑強(qiáng)度特性對比分析本次試驗中進(jìn)行了NO.1固化劑、NO.5固化劑兩種固化材料對土體的加固試驗。試驗條件和養(yǎng)護(hù)條件相同，水灰比均為0.6。5.1.1NO.1加固土NO.5加固土強(qiáng)度對比分析NO.1加固土和NO.5加固土不同齡期的強(qiáng)度對比見圖5-1所示。摻入比10%時由圖可見，齡期在3天、7天、14天時，NO.5加固土的強(qiáng)度大于NO.1加固土強(qiáng)度，隨齡期增加呈遞增趨勢，即說明摻入比10%時NO.5加固土養(yǎng)護(hù)齡期早期的強(qiáng)度高于NO.1加固土，同樣說明該摻入比時NO.5固化劑對土的早期加固效果優(yōu)于NO.1的加固效果，強(qiáng)度的提高已占一定的比例。還有一個現(xiàn)象是齡期早期摻入比10%的NO.5加固土強(qiáng)度高于摻入比12%的NO.1加固土強(qiáng)度。隨齡期增加摻入比10%這兩種加固土的強(qiáng)度非常接近，在齡期28天時，NO.5加固土的強(qiáng)度與NO.1加固土強(qiáng)度幾乎相等。在摻入比12%時和摻入比10%一樣表現(xiàn)出同樣的變化規(guī)律。試驗數(shù)據(jù)反映了NO.5固化劑對土加固的早期強(qiáng)度高的特點，NO.5加固土強(qiáng)度曲線位于NO.1加固土強(qiáng)度曲線的上方，在齡期7天、14天時變化突出。養(yǎng)護(hù)齡期后期二者強(qiáng)度相差不大，數(shù)值比較接近。在摻入比15時二者的強(qiáng)度變化趨勢較為一致。早期的加固強(qiáng)度相差不多。而后期NO.5加固土的強(qiáng)度遠(yuǎn)高于相應(yīng)齡期的NO.1加固土的強(qiáng)度，而且隨齡期遞增較快，即說明該摻入比15%時NO.5固化劑對土的后期加固效果優(yōu)于NO.1的加固效果。圖5-1NO.1和NO.5加固土齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度比較關(guān)系曲線由圖5-1可知，NO.5固化劑加固土體的效果從整體上看要遠(yuǎn)好于NO.1固化劑加固土。突出的特點表現(xiàn)為在養(yǎng)護(hù)齡期早期NO.5加固土的強(qiáng)度大于NO.1加固土，即早期NO.5固化劑對土固化作用比較強(qiáng)烈。隨著摻入比的加大，加固效果也比較好。根據(jù)二者不同摻入比時強(qiáng)度之間的關(guān)系，經(jīng)分析和整理，在齡期14天、28天時之間摻入比的大致關(guān)系為：aw1=(1.191.21)aw5(5-1)式中aw1NO.1固化劑當(dāng)量摻入比；aw5NO.5固化劑摻入比。5.1.2固化土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比較分析根據(jù)不同固化材料加固土的試驗資料，可繪制和進(jìn)行同摻入比同齡期a關(guān)系比較。因該類圖形較多，故只選擇一個有代表性的圖形進(jìn)行分析和討論。如圖5-2所示。在養(yǎng)護(hù)齡期14天摻入比為15%時，NO.1固化劑、NO.5固化劑加固土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比較可從圖5-2看出。NO.1固化劑加固土的強(qiáng)度比NO.5固化劑加固土的較小，NO.1固化劑加固土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線位于NO.5固化劑加固土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線的下方。隨著應(yīng)變的增加NO.1固化劑、NO.5固化劑加固土臨近破壞時有一定的塑性變形，而NO.5固化劑加固土相對塑性變形較小，破壞后應(yīng)力急劇下降。但在小應(yīng)變a05%時兩者均隨著應(yīng)變增加應(yīng)力表現(xiàn)為線性增加，之后進(jìn)入塑性變形階段。加固土的初始模量在NO.5固化劑加固時為最大，其次為NO.1固化劑；同樣的齡期隨著摻入比的增加，兩者的關(guān)系大致相同。在同一摻入比不同齡期如3天、7天及28天時，它們兩者應(yīng)力應(yīng)變之間的相互關(guān)系基本上符合上述規(guī)律。在加固土強(qiáng)度較小時，普遍塑性變形比較大，強(qiáng)度曲線比較平緩，強(qiáng)度破壞為塑性破壞。而在加固土強(qiáng)度較大時，普遍塑性形比較小，線彈性變形相對大些，強(qiáng)度曲線比較陡，初始模量也大，強(qiáng)度破壞為脆性破壞。圖5-2齡期14天（15%）加固土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系比較曲線5.2固化土強(qiáng)度公式預(yù)測分析5.2.1NO.1加固土強(qiáng)度預(yù)測公式在第3章中曾討論了該加固土在不同齡期和不同摻入比時強(qiáng)度的變化。特別在不同摻入比時，3天、7天、14天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之間有著較好的線性關(guān)系，即由某一齡期的強(qiáng)度可推算另一齡期的強(qiáng)度值?？紤]到圖3-1中NO.1加固土齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線的變化，可從另一角度結(jié)合摻入比aw與齡期T(天)這兩個因素一起來分析和預(yù)測強(qiáng)度的變化，也即函數(shù)關(guān)系：qu=f(aw，T)。通過分析可知，qu與T之間存在著一定的指數(shù)關(guān)系：qu=cT（5-2）其中c、分別為試驗系數(shù)和指數(shù)。表5-1NO.1加固土不同摻入比強(qiáng)度回歸公式摻入比aw10%12%15%回歸公式qu=396.29T0.5097qu=531.13T0.459qu=632.52T0.5135相關(guān)系數(shù)r0.96670.97650.9804結(jié)合實測的qu與齡期T的關(guān)系，經(jīng)比較分析其結(jié)果見表所示。由表5-1可知，試驗系數(shù)C則在摻入比10時相對較小，即C=396.29。在摻入比12、15%時C值有較大變化，即C值分別為531.13、632.52。各摻入比的強(qiáng)度回歸公式可參閱該表，相關(guān)系數(shù)r0.9667，并隨摻入比15%的相關(guān)系數(shù)值最大，有一定的隨摻入比aw加大而增大規(guī)律，說明相關(guān)性愈好。值也隨摻入比aw的增大而變大，反映出一定的規(guī)律。由值與摻入比aw的關(guān)系可進(jìn)一步進(jìn)行分析，認(rèn)為二者：=0.5097aw。經(jīng)過這樣處理后，表5-1中的強(qiáng)度回歸公式在不同摻入比時可統(tǒng)一簡化為：qu=cT0.5097aw（5-3）考慮到表5-1中試驗系數(shù)C的變化，以T0.5097aw為橫坐標(biāo)，qu為縱坐標(biāo)，點繪其關(guān)系見圖5-3所示。由圖可見，它們之間有著良好的線性相關(guān)關(guān)系。經(jīng)線性回歸其表達(dá)式為：qu=519.97T0.5097aw（5-4）該表達(dá)式即為NO.1加固土同時考慮摻入比aw和齡期T影響的強(qiáng)度預(yù)測公式。通過和實測值比較，在摻入比12、15時吻合情況良好，個別點有偏差。在摻入比10時發(fā)現(xiàn)吻合情況不太好，數(shù)值偏差較大，結(jié)合表5-1知，試驗系數(shù)C相對于其它摻入比時較小，故強(qiáng)度預(yù)測不太理想。建議該摻入比時采用表5-1中的強(qiáng)度回歸公式（C=396.67）。需要說明的是，實際工程中若精度要求不高時，各摻入比和不同齡期時的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度可采用歸納后的表達(dá)式來進(jìn)行預(yù)測。圖5-3NO.1加固土quT0.5097aw關(guān)系散點圖5.2.2NO.5加固土強(qiáng)度預(yù)測公式由第4章中可知。特別在不同摻入比時，3天、7天、14天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與28天無側(cè)限抗壓強(qiáng)度之間有著較好的線性關(guān)系，即由某一齡期的強(qiáng)度可推算另一齡期的強(qiáng)度值?？紤]到圖4-1中NO.5加固土齡期無側(cè)限抗壓強(qiáng)度關(guān)系曲線的變化，可從另一角度結(jié)合摻入比aw與齡期T(天)這兩個因素一起來分析和預(yù)測強(qiáng)度的變化，也即函數(shù)關(guān)系：qu=f(aw，T)。通過分析可知，qu與T之間存在著一定的指數(shù)關(guān)系：qu=cT（5-5）其中c、分別為試驗系數(shù)和指數(shù)。表5-2NO.5加固土不同摻入比強(qiáng)度回歸公式摻入比aw10%12%15%回歸公式qu=638.27T0.376qu=799.97T0.350qu=764.37T0.502相關(guān)系數(shù)r0.94080.94670.9568結(jié)合實測的qu與齡期T的關(guān)系，經(jīng)比較分析其結(jié)果見表所示。由表5-2可知，試驗系數(shù)C則在摻入比10時相對較小，即C=638.27。在摻入比12、15%時C值有較大變化，即C值分別為799.97、764.37。各摻入比的強(qiáng)度回歸公式可參閱該表，相關(guān)系數(shù)r0.9408，并隨摻入比12%的相關(guān)系數(shù)值最大，有一定的隨摻入比aw加大而增大規(guī)律，說明相關(guān)性愈好。值也隨摻入比aw的增大而變大，反映出一定的規(guī)律。由值與摻入比aw的關(guān)系可進(jìn)一步進(jìn)行分析，認(rèn)為二者：=0.376aw。經(jīng)過這樣處理后，表5-2中的強(qiáng)度回歸公式在不同摻入比時可統(tǒng)一簡化為：qu=cT0.376aw（5-6）考慮到表5-2中試驗系數(shù)C的變化，以T0.376aw為橫坐標(biāo)，qu為縱坐標(biāo)，點繪其關(guān)系見圖5-4所示。由圖可見，它們之間有著良好的線性相關(guān)關(guān)系。經(jīng)線性回歸其表達(dá)式為：