碱渣改良软土在不同冻融条件下力学性质的演变过程及机理分析

Soft soil foundation has low bearing capacity and high compressibility, which has poor stability acting as subgrade, so treatment measures must be adopted. Using its’ gelling property and water absorption, the soda residue may modify soft soil to improve base bearing capacity, utilized alone or compositely with other gelling materials. .The higher groundwater level and the lower roadbed in the soft soil area, therefore, the roadbed will be deformed and damaged under the influence of the coupling effect of freeze-thaw cycles and groundwater, causing the pavement structure to be destroyed, when the soft soil area and the seasonal frozen zone coincide..To simulate the real state of soda mixture subgrade in the natural environment, this project will build three different freeze-thaw systems, considering single role of freeze-thaw cycles, double coupling of freeze-thaw cycles and loading, triple coupling of freeze-thaw cycles and loading and groundwater; The whole freeze-thaw cycles will be refined precisely to be the little stage one by one; at the each time-end point of the little freeze-thaw stage, the physical and mechanical properties of the mixture of soda and soft soil will be analyzed comparatively, which shows the incremental evolution process of the mixture’s physical and mechanical properties under the different freeze-thaw systems; At last, study the mechanism of evolution carefully..The results are important theory introductions for the application of soda residue in the seasonal frozen zone, in ground treatment of the tidal flat or land reclamation, whose wide area indicating their broad application prospect.

软土承载力低、压缩沉降量大，直接作为路基时稳定性差，必须采取措施进行处理。利用碱渣的胶凝性和吸水性，可以单独或与其他胶凝材料组成复合胶凝材料，用以改良软土，提高地基承载力。.软土地区地下水位较高，且多采用低路基。因此，当软土区和季冻区重合时，路基会在冻融和地下水耦合效应影响下发生变形破坏，导致路面结构破坏。.本项目将建立三种不同冻融条件系统，模拟碱渣改良软土路基在自然环境中的真实状态，考虑冻融循环单项作用，以及冻融-荷载、冻融-荷载-地下水耦合作用的影响；精确细化冻融循环过程，对比分析在每一个冻融细化阶段结束点上碱渣改良软土物理力学性质的变化，从而展示在不同冻融条件下碱渣改良软土物理力学性质渐进的演变过程，细致研究其演变机理。.成果对在季冻区推广碱渣的资源化利用，以及海涂地基、吹填淤泥等欠固结淤泥地基的处理具有重要的理论指导意义，具有较为广阔的应用前景。

本项目模拟碱渣改良软土路基在自然环境中的真实状态，细化冻融阶段，细致研究不同冻融条件下碱渣改良软土物理力学性质渐进的演变过程及演变机理，主要研究内容如下所示：.（1）对碱渣改良软土初始物理力学性质进行试验，研究其改良机理。综合考虑无侧限抗压强度、碱渣用量和施工成本，本文推荐配比为30%碱渣掺量、6%外掺材料掺量。.（2）对推荐配比进行加州承载比试验，碱渣稳定土的CBR强度可以满足现行规范中路基土的强度要求。含水率略高于最佳含水率的碱渣稳定土试件以及经过泡水养护的碱渣稳定土试件拥有较好的水稳定性。从微观角度，掌握碱渣稳定土强度形成机理，碱渣起骨架作用，软土起填充作用。.（3）建立四种不同冻融系统：未施加荷载封闭系统冻融（干冻融）、未施加荷载开放系统（湿冻融）、未施加荷载开放系统冻融（毛细冻融）、施加荷载开放系统冻融（毛细加载冻融）。分析不同冻融条件下碱渣改良软土物理力学性质的劣化转折点及渐进演变过程。对干冻融组和湿冻融组展开8次冻融循环试验，对毛细冻融组展开5次冻融循环试验，对毛细加载冻融组展开6次冻融循环试验。对各组的体积、质量、无侧限抗压强度、含水率以及表观情况的渐进演变进行分析，明确水分含量的不同是碱渣土受冻融循环影响的主要因素，同时荷载作用可以在一定程度上劣化毛细作用对碱渣土的影响。.（4）综合对比四组不同条件下碱渣稳定土的冻融循环试验，并在劣化转折点进行细化试验。通过对不同种性质的劣化过程进行对比，分析得出由于温度梯度产生的负孔隙压力引起的水分迁移运动，以及水分冻结后冰晶表面压力的反复转换，两种作用会使碱渣土的连结作用不断会被削弱。冻融循环过程中，干冻融组水分向内部迁移集中，湿冻融组的水分向外部迁移流失，毛细冻融组和毛细加载冻融组水分逐渐由下部向上部迁移。.（5）采用土：碱渣：消石灰=70：30：6的配比作为试验段路基填料，取得成功。说明将碱渣稳定土作为道路路基填料是切实可行的。