低液限粉性土压实技术及其稳定性研究

王 海，马德军

（新疆应用职业技术学院，新疆 奎屯 833200）

随着经济的发展，我国公路建设项目已经延伸到国土的各个角落中，由于我国幅员辽阔，地区差异较大，许多地方的土质并不适合作为路基使用。因此根据实际情况对土质进行加工改良，让不符合路基要求的土质适宜工程建设需要，提升路基强度才是解决问题的根本，也是最经济最有效的解决方式。但在压实之后还要考虑道路投入使用后是否会因行车和自然沉降等因素导致的压实度降低问题。所以在对特殊土质进行压实后，还要以其长期稳定性为标准，对道路路基进行检测。

1 低液限粉土两种压实技术的性能对比

在土质压实理论中有静态压实和振动压实两种方式。静态压实就是在土壤铺好后借助滚轮压路机的静荷载对路基材料产生剪应力，进而达到压实目的。而振动压实则是利用振动压路机工作中所产生的激振力将土体压实。根据我国相关技术标准中明确指出了相关土质的压实需要采用标准击实方法。因此在实验中首先采用静态压实试验，来检验标准击实下低液限粉土压实性能。

1.1 静态压实试验下低液限粉土性能研究

在试验中为了更好检测静态压实技术下低液限粉土性能，主要依据《公路土工试验规程》的方法，采用直径5cm、质量4.5kg的击锤在45cm高度落下击打。装有低液限粉土的试验筒高度为12.7cm，容积约为1000cm3，试验流程采用五层填料，每层击打27次的方法。具体击打方法为在试验筒内放入少量土壤，然后分层击打，每层土壤的数量要大约一致。在击打完成后，压实后的土壤面应低于试验筒。在清理干净后，将筒和土壤的总质量进行称量，然后计算压实后土体的湿密度。推出土壤选择两个具有代表性的测定含水量，在经过压实后计算代表样品的干密度。数据如下图1所示。从试验结果看，低液限粉土在静态压实下的击实曲线是单峰曲线，即存在一个最佳含水量和最大干密度。粉土中粉粒含量的多少对干密度影响仅次于粒度成分，粉粒含量越大则干密度越大。

图1 采用静态压实方法处理后的低液限粉土含水量—干密度曲线

但是在实际试验过程中发现当试验土壤中含水量较小时，在试验筒中很容易被挤出来。当试验土中的额外增加含水量后就很难被压实或者出现弹簧土。随后的试验中不断增加对样品的击打次数，随着次数的增加土壤颗粒之间的空隙减少，进而有效地提高了密实度。

1.2 振动压实试验下低液限粉土性能研究

振动压实技术主要是在振动条件下低液限粉土所表现出的压实特点，从物理学角度看，土壤振动的过程即是各个颗粒在平衡位置上做往复运动，通过颗粒在物理量上的平衡达到压实目的。有学者认为颗粒在振动作用下内摩擦力会降低，剪切强度减小，抗压阻力降低进而达到密实状态。有学者认为在振动下，土壤会产生剪应变，进而让颗粒重新排列而实现密实。因此在低液限粉土压实中，由于颗粒间的粘合力较小，如果含水量大的话颗粒间的附着力会成倍增加而影响颗粒移动。所以振动压实中应采用压力和剪力，振动频率达到一定时最容易达到稳定压实效果。试验中以某机械振动台为器械进行，其参数为荷载100kg；振动频率为5～60Hz；振幅空载为5mm，满载为2.5mm。试验筒为直径15cm的击实筒，高14.3cm，容积为2600m3。

通过实验发现低液限粉土在振动压实中由于表面压力的存在，因此干密度会明显增加。在冲击振动中时间越长低液限粉土干密度越高，但在一定时间（6min）后继续增加振动压实时间土壤的干密度变化变慢甚至无变化。因此可见单纯依赖增加振动压实时间并不能继续增加干密度。在随后的实验中，将振动时间固定而增加振动振幅，发现振幅越大试验土壤的干密度越大，加速度越大低液限粉土被压实效果越好。在研究振动频率对压实度的影响中，随着频率的增加干密度并未随之增加。原因在于粉土颗粒之间具有粘结力，在高频率下这种粘结力会被破坏导致干密度的降低。

2 低液限粉性土压实与稳定性研究

对低液限粉性土常用的两种压实技术进行了分析，对比可见在不同条件下，不同压实技术会产生不同的效果，但两种方式对低液限粉性土的压实都具有积极作用。低液限粉性土做路基中，也可以通过加入一些结合料，提升其稳定性然后压实和养护后作为路基使用。针对低液限粉性土的特点，可以从以下几个方面进行。

首先低液限粉性土粉性含量高，粘粒含量低而且颗粒更接近球体，采用常规的压实方法很难获得有效质量。因此需要加入一些原材料然后经过压实让原本不稳定的低液限粉土转变为稳定的路基。

其次在实验中为了满足相关技术标准和要求，让路基抗裂性能达到设计标准。在混合料的设计中尽可能选择稳定性强和技术标准推荐的配合比，分别采用熟石灰、水泥、石灰水泥和石灰粉煤灰对低液限粉土进行加固。

在对样品参加掺合料后，分别呈现了四种结果。分开研究，在低液限粉性土加入熟石灰后，随着掺入量的增加熟石灰与粘土产生胶结现象，然后抗压强度较好。随着时间的增加，掺和熟石灰的低液限粉土的强度也逐步增加。但在随后的测试中在28d、60d及90d之间其强度没有明显变化，且抗压强度小于0.8MPa不符合技术要求。

在低液限粉土中加入水泥后，发现水泥量增加会导致混合土强度的提升，其抗压强度即是水泥的抗压强度。而且随着时间的推移，这种水泥混合低液限粘土的土体稳定性不断增加。虽然其抗压强度比熟石灰效果好，但是在7d内的抗压强度依然不满足高速公路对路基的要求。

第三种加入水泥和熟石灰混合后，该混合土的强度得到有效增强。混合土的可塑性也有一定的降低，相关研究表明可塑性越小其稳定性效果越佳。但是在后续测验中发现该混合土7d内抗压强度也未达到相关要求。

第四种是在低液限粉性土中加入熟石灰和粉煤灰，研究这两种添加剂对其稳定性和强度的作用。随着无机掺和料的增加，该混合土的强度也在增加。经过多次研究发现两种掺和料下的低液限粉土稳定性和强度可以满足相关要求，具体掺和比例为8：16：76。

3 结语

本研究以低液限粉性土压实技术入手，通过4种掺和料对比的方式，研究了各种配比方式对低液限粉土稳定性、强度的影响，加入熟石灰、粉煤灰低液限粉土的强度和稳定性更好。在加入无机结合料后，土体会发生各种反应进而促进稳定性的增强，然后借助压实和养护，就可以让低液限粉土符合高速公路对路基的要求。