耿俊巖+陰世寧+潘一茜+井新奎+劉周

摘 要：濱海鹽漬土含鹽量高，當(dāng)易溶鹽遇水溶解時(shí)強(qiáng)度明顯下降，對(duì)工程建設(shè)造成較大影響和危害。在研究濱海鹽漬土的物理力學(xué)特性后，項(xiàng)目組通過(guò)正交法向?yàn)I海鹽漬土中以一定配比加入水泥、石灰、粉煤灰對(duì)其進(jìn)行改良固化。最終選擇出切實(shí)可行的改良措施，不但將其強(qiáng)度提高，而且施工簡(jiǎn)單，花費(fèi)低廉，為該地區(qū)鹽漬土路基的修筑提供了參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：漬土；工程建設(shè)；工程地質(zhì)

鹽漬土在我國(guó)河北地區(qū)的濱海平原分布廣泛。對(duì)于鹽漬土來(lái)說(shuō)，由于其的松脹性和膨脹性，將對(duì)路基的穩(wěn)定造成影響，從而使得路基失穩(wěn)和塌陷，對(duì)于工程建設(shè)有著極大的危害。如何避免鹽漬土的危害，利用和改造鹽漬土，將為工程建設(shè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展做出巨大的貢獻(xiàn)。為此，項(xiàng)目組對(duì)河北滄州黃驊港沿線路段的濱海鹽漬土性能進(jìn)行了研究和深入了解，并通過(guò)試驗(yàn)提出改善濱海鹽漬土性能的方法。

1 濱海鹽漬土的物理力學(xué)性質(zhì)

1.1 顆粒分析

試驗(yàn)室內(nèi)所用土樣的顆粒分析統(tǒng)計(jì)結(jié)

果如表1、表2所示，由表可知土樣的粒度成分以粗粒組為主。

1.2 易溶鹽分析

河北省濱海鹽漬土的主要礦物成分依次為：石英、長(zhǎng)石、云母；粘土礦物為蒙脫石、伊利石、少量高嶺石。鹽漬土中易溶鹽化學(xué)成分分析實(shí)驗(yàn)結(jié)果如表3所示，所取土樣為氯鹽漬土。

1.3 土的各項(xiàng)性能指標(biāo)

土的塑性指標(biāo)包括液限、塑限、塑性指數(shù)。他們反映了水對(duì)土性狀的影響。所取鹽漬土的界限含水率等各項(xiàng)性能指標(biāo)如表4所示。

表1 原土樣的顆粒分析（篩分法）

顆粒大小 <5mm <2mm <1mm <0.5mm <0.25mm <0.1mm <0.075mm

顆粒組成百分比 /% 97.16 76.39 65.11 50.00 45.20 36.86 33.53

表2 原土樣的顆粒分析（比重計(jì)法）

顆粒大小 <0.06mm <0.01mm <0.007mm <0.005mm <0.001mm

顆粒組成百分比 /% 76.86 64.56 42.65 35.68 23.43

表3 鹽漬土中易溶鹽化學(xué)成分分析

化學(xué)成分 Cl- SO42- Na+ 、K+ Ca2+ Mg2+ CO32- HCO3- PH

含量/% 10.381 0.345 6.473 0.206 0.358 0.015 0.225 8.4

表4 土的各項(xiàng)性能指標(biāo)

檢測(cè)項(xiàng)目 液限 塑限 液性指數(shù) 塑性指數(shù) 最大干密度 最佳含水量 比重

檢測(cè)值 26.59% 18.81% 0.1490 0.0778 1.86 g/cm3 18.94% 2.62

1.4 最優(yōu)含水率

利用重?fù)粼囼?yàn)測(cè)鹽漬土的最優(yōu)含水率。繪制干密度和含水率的關(guān)系曲線，取曲線峰值點(diǎn)相應(yīng)的縱坐標(biāo)為擊實(shí)試樣的最大干密度，相應(yīng)的橫坐標(biāo)為擊實(shí)試樣的最優(yōu)含水率，結(jié)果見表4。

1.5 抗剪強(qiáng)度

根據(jù)直剪試驗(yàn)，以抗剪強(qiáng)度為縱坐標(biāo)，垂直壓力為橫坐標(biāo)，繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力關(guān)系曲線，可知直線的傾角為摩擦角28°，直線在縱坐標(biāo)上的截距為粘聚力25KPa。

2 濱海鹽漬土的改良試驗(yàn)

2.1 實(shí)驗(yàn)原理

試驗(yàn)利用在工程中應(yīng)用較多的水泥、石灰、粉煤灰對(duì)其進(jìn)行改良。水泥與土體拌合后，水泥顆粒表面的礦物迅速與土中水發(fā)生水化和水解反應(yīng)，生成各種水化物。水泥的各種水化物生成后，有的繼續(xù)硬化形成水泥石，有的則與土顆粒發(fā)生反應(yīng)。隨著水泥水化反應(yīng)的深入，溶液中析出大量的鈣離子，堿性環(huán)境下能使組成黏土礦物中的部分二氧化硅及三氧化鋁與鈣離子進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)，從而形成不溶于水的結(jié)晶化合物，增加了土壤強(qiáng)度。石灰中，氧化鈣和氧化鎂的含量對(duì)灰土的強(qiáng)度有著明顯的影響。消石灰與土混合后，產(chǎn)生一系列水化和水解反應(yīng)，在此過(guò)程中，不斷生成新的水化產(chǎn)物并產(chǎn)生放熱反應(yīng)，從而發(fā)生體積變化和強(qiáng)度增長(zhǎng)。粉煤灰的主要化學(xué)成分是SiO2，Al2O3，F(xiàn)e2O3及CaO。在鹽漬 土中加入粉煤灰，形成晶體物質(zhì)相互交織形成空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使改良后的鹽漬土形成較高的強(qiáng)度、模量及水穩(wěn)定性。

2.2 改良試驗(yàn)方法及結(jié)果

采用正交法設(shè)計(jì)配合比

確定試驗(yàn)指標(biāo)一個(gè)：最優(yōu)含水率，抗剪強(qiáng)度。

考察三個(gè)主要因素：水泥添加量，石灰添加量，粉煤灰添加量。

每個(gè)因素取三個(gè)水平：水泥添加量取2%、4%、6%；石灰添加量取3%、6%、9%；粉煤灰添加量取3%、6%、9%。

根據(jù)水平及因素個(gè)數(shù)，本實(shí)驗(yàn)選取因素3水平的正交表L9（34）。實(shí)驗(yàn)方案及實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表5。

試驗(yàn)分析結(jié)果見表6，表中K1、K2、K3為表中1、2、3列因素在相同水平值所對(duì)應(yīng)的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的和；K01、K02、K03是與K1、K2、K3值相對(duì)應(yīng)的平均值；R為該列的極差。

表5 正交設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案及結(jié)果

水平 因素 結(jié)果

水泥添加量 石灰添加量 粉煤灰添加量 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa）

1 2% 3% 3% 1.79 28.7

2 2% 6% 6% 1.72 29.6

3 2% 9% 9% 1.78 30.3

4 4% 3% 6% 1.73 30.8

5 4% 6% 9% 1.81 32.3

6 4% 9% 3% 1.85 31.6

7 6% 3% 9% 1.78 31.8

8 6% 6% 3% 1.84 30.8

9 6% 9% 6% 1.89 33.0

表6 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根據(jù)各列的極差R分析，改善鹽漬土強(qiáng)度時(shí)，加入石灰對(duì)其影響最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）從平均值K0可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著水泥、石灰添加量的增大，改良土的最優(yōu)含水率和抗剪強(qiáng)度也是增大的。而粉煤灰的加入對(duì)最有含水率影響不明顯，但會(huì)增大其抗剪強(qiáng)度。

分析可知：石灰、水泥的添加對(duì)改善鹽漬土的性能起著重要的作用。由于水泥成本較高，在滿足一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上可適當(dāng)降低水泥的添加量。粉煤灰對(duì)改良土的強(qiáng)度也起著改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同時(shí)加入可以很好地改善濱海鹽漬土的強(qiáng)度，達(dá)到施工要求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善濱海鹽漬土的關(guān)鍵之一。在本實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)驗(yàn)證可獲得最

佳配合比為水泥添加量為4%，石灰添加量為6%，粉煤灰添加量為9%。其最優(yōu)含水率為1.81%，抗剪強(qiáng)度為32.3KPa。

3 結(jié)論

3.1 濱海鹽漬土是濱海地區(qū)分布廣泛的一種特種土，其主要為氯鹽漬土。工程建設(shè)和人類活動(dòng)必然涉及鹽漬土的改性和利用問題。濱海鹽漬土的改良不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)還要固化鹽漬土滿足工程使用要求。

3.2 本次改良濱海鹽漬土的試驗(yàn)采用正交法，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，為濱海鹽漬土正交分析法的研究開辟了道路。在各種固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案為最優(yōu)，提高了固化土的強(qiáng)度，且成本低廉，為該地區(qū)鹽漬土路基的修筑提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴壽喜，王曉燕，魏麗，王沛，仲曉梅.濱海鹽漬土的工程地質(zhì)問題與防護(hù)固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 趙海艷，韓文峰，張淵.濱海鹽漬土的工程特性研究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004年03期.

[3] 谷云峰，王國(guó)體，俞競(jìng)偉.鹽漬土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴壽喜.固化濱海鹽漬土的強(qiáng)度特性研究[D].蘭州大學(xué)，2006年.

[5] 駱昊舒.天津市濱海新區(qū)固化氯鹽漬土綜合性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2009年.

作者簡(jiǎn)介：耿俊巖（1990- ），男，河北張家口人，石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘查技術(shù)與工程學(xué)院在讀本科生，地質(zhì)工程，研究方向：工程地質(zhì)。

基金項(xiàng)目：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院第十屆學(xué)生科技基金科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：KBG201301。

表6 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根據(jù)各列的極差R分析，改善鹽漬土強(qiáng)度時(shí)，加入石灰對(duì)其影響最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）從平均值K0可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著水泥、石灰添加量的增大，改良土的最優(yōu)含水率和抗剪強(qiáng)度也是增大的。而粉煤灰的加入對(duì)最有含水率影響不明顯，但會(huì)增大其抗剪強(qiáng)度。

分析可知：石灰、水泥的添加對(duì)改善鹽漬土的性能起著重要的作用。由于水泥成本較高，在滿足一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上可適當(dāng)降低水泥的添加量。粉煤灰對(duì)改良土的強(qiáng)度也起著改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同時(shí)加入可以很好地改善濱海鹽漬土的強(qiáng)度，達(dá)到施工要求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善濱海鹽漬土的關(guān)鍵之一。在本實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)驗(yàn)證可獲得最

佳配合比為水泥添加量為4%，石灰添加量為6%，粉煤灰添加量為9%。其最優(yōu)含水率為1.81%，抗剪強(qiáng)度為32.3KPa。

3 結(jié)論

3.1 濱海鹽漬土是濱海地區(qū)分布廣泛的一種特種土，其主要為氯鹽漬土。工程建設(shè)和人類活動(dòng)必然涉及鹽漬土的改性和利用問題。濱海鹽漬土的改良不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)還要固化鹽漬土滿足工程使用要求。

3.2 本次改良濱海鹽漬土的試驗(yàn)采用正交法，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，為濱海鹽漬土正交分析法的研究開辟了道路。在各種固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案為最優(yōu)，提高了固化土的強(qiáng)度，且成本低廉，為該地區(qū)鹽漬土路基的修筑提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴壽喜，王曉燕，魏麗，王沛，仲曉梅.濱海鹽漬土的工程地質(zhì)問題與防護(hù)固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 趙海艷，韓文峰，張淵.濱海鹽漬土的工程特性研究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004年03期.

[3] 谷云峰，王國(guó)體，俞競(jìng)偉.鹽漬土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴壽喜.固化濱海鹽漬土的強(qiáng)度特性研究[D].蘭州大學(xué)，2006年.

[5] 駱昊舒.天津市濱海新區(qū)固化氯鹽漬土綜合性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2009年.

作者簡(jiǎn)介：耿俊巖（1990- ），男，河北張家口人，石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘查技術(shù)與工程學(xué)院在讀本科生，地質(zhì)工程，研究方向：工程地質(zhì)。

基金項(xiàng)目：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院第十屆學(xué)生科技基金科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：KBG201301。

表6 正交設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析表

因素 水泥 石灰 粉煤灰

最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa） 最優(yōu)含水率（%） 28d抗剪強(qiáng)度（KPa）

K1 5.29 88.6 5.3 91.3 5.48 91.1

K2 5.39 94.7 5.37 92.7 5.34 93.4

K3 5.52 95.6 5.52 94.9 5.37 94.4

K01 1.76 29.5 1.77 30.4 1.83 30.4

K02 1.80 31.6 1.79 30.9 1.78 31.1

K03 1.84 31.9 1.84 31.6 1.79 31.5

R 0.08 2.4 0.07 2.7 0.05 1.1

由表可以看出：（1）根據(jù)各列的極差R分析，改善鹽漬土強(qiáng)度時(shí)，加入石灰對(duì)其影響最大，其次是水泥，再次是粉煤灰。（2）從平均值K0可以看出，在一定范圍內(nèi)，隨著水泥、石灰添加量的增大，改良土的最優(yōu)含水率和抗剪強(qiáng)度也是增大的。而粉煤灰的加入對(duì)最有含水率影響不明顯，但會(huì)增大其抗剪強(qiáng)度。

分析可知：石灰、水泥的添加對(duì)改善鹽漬土的性能起著重要的作用。由于水泥成本較高，在滿足一定強(qiáng)度的基礎(chǔ)上可適當(dāng)降低水泥的添加量。粉煤灰對(duì)改良土的強(qiáng)度也起著改善的作用。水泥、石灰、粉煤灰的同時(shí)加入可以很好地改善濱海鹽漬土的強(qiáng)度，達(dá)到施工要求。

實(shí)驗(yàn)結(jié)論：水泥、石灰、粉煤灰的加入及合理搭配是改善濱海鹽漬土的關(guān)鍵之一。在本實(shí)驗(yàn)條件下，通過(guò)驗(yàn)證可獲得最

佳配合比為水泥添加量為4%，石灰添加量為6%，粉煤灰添加量為9%。其最優(yōu)含水率為1.81%，抗剪強(qiáng)度為32.3KPa。

3 結(jié)論

3.1 濱海鹽漬土是濱海地區(qū)分布廣泛的一種特種土，其主要為氯鹽漬土。工程建設(shè)和人類活動(dòng)必然涉及鹽漬土的改性和利用問題。濱海鹽漬土的改良不能對(duì)環(huán)境產(chǎn)生影響，同時(shí)還要固化鹽漬土滿足工程使用要求。

3.2 本次改良濱海鹽漬土的試驗(yàn)采用正交法，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，為濱海鹽漬土正交分析法的研究開辟了道路。在各種固化方案中，以4%水泥+6%石灰+9%粉煤灰的固化方案為最優(yōu)，提高了固化土的強(qiáng)度，且成本低廉，為該地區(qū)鹽漬土路基的修筑提供了參考。

參考文獻(xiàn)

[1] 柴壽喜，王曉燕，魏麗，王沛，仲曉梅.濱海鹽漬土的工程地質(zhì)問題與防護(hù)固化方法[J].工程勘察，2009年07期.

[2] 趙海艷，韓文峰，張淵.濱海鹽漬土的工程特性研究[J].天津城市建設(shè)學(xué)院學(xué)報(bào)，2004年03期.

[3] 谷云峰，王國(guó)體，俞競(jìng)偉.鹽漬土的基本特性及其工程治理[J].安徽建筑，2004年01期.

[4] 柴壽喜.固化濱海鹽漬土的強(qiáng)度特性研究[D].蘭州大學(xué)，2006年.

[5] 駱昊舒.天津市濱海新區(qū)固化氯鹽漬土綜合性能研究[D].長(zhǎng)安大學(xué)，2009年.

作者簡(jiǎn)介：耿俊巖（1990- ），男，河北張家口人，石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院勘查技術(shù)與工程學(xué)院在讀本科生，地質(zhì)工程，研究方向：工程地質(zhì)。

基金項(xiàng)目：石家莊經(jīng)濟(jì)學(xué)院第十屆學(xué)生科技基金科研項(xiàng)目，項(xiàng)目編號(hào)：KBG201301。