邱雪蓮,王保田

(1.河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院,江蘇南京 210098)

膨脹土化學(xué)改良效果及其在邊坡工程中應(yīng)用的試驗(yàn)研究

邱雪蓮1,2,王保田1,2

(1.河海大學(xué)巖土力學(xué)與堤壩工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,江蘇南京 210098;2.河海大學(xué)土木與交通學(xué)院,江蘇南京 210098)

對(duì)膨脹土邊坡進(jìn)行化學(xué)改良,具有良好的工程應(yīng)用前景。根據(jù)膨脹土的脹縮機(jī)理,選擇十八烷基三甲基氯化銨和KCl共同作用,用于膨脹土尤其是膨脹土邊坡的滲透改良,并從微觀層面闡述了改良劑的作用機(jī)理。無(wú)荷膨脹率試驗(yàn)及無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果表明:相對(duì)于膨脹土素土,經(jīng)改良劑作用后的膨脹土膨脹性有較大程度的降低,水穩(wěn)定性也明顯增強(qiáng),泡水后不發(fā)生崩解。顆分試驗(yàn)及離心機(jī)試驗(yàn)結(jié)果表明:改良后膨脹土的比表面積減小,與水的作用減弱,吸著水含量較素土明顯減少。模擬滲透改良試驗(yàn)結(jié)果表明,通過(guò)噴灑改良劑可使邊坡表層一定深度內(nèi)的膨脹土得到有效改良。

膨脹土;化學(xué)改良;滲透改良;作用機(jī)理;工程應(yīng)用

膨脹土是在自然地質(zhì)過(guò)程中形成的一種特殊性黏土,主要由蒙脫石、伊利石等親水性礦物組成,吸水軟化膨脹,失水收縮開(kāi)裂,并且具有多裂隙性、超固結(jié)性、強(qiáng)度衰減性等特殊性質(zhì)[1],對(duì)建筑物地基、道路和鐵路路基、機(jī)場(chǎng)跑道、渠道邊坡、堤壩等均有較嚴(yán)重的破壞作用,全球每年因膨脹土的工程問(wèn)題而造成的損失巨大[2]。

目前對(duì)于膨脹土的改良,比較成熟的方法是通過(guò)摻加石灰、水泥、粉煤灰等達(dá)到改良目的,這些方法都是添加固體材料來(lái)改良膨脹土,在拌合過(guò)程中費(fèi)時(shí)費(fèi)力,并且容易造成環(huán)境污染。改良后,灰土中的鈣離子會(huì)隨著時(shí)間的推移而慢慢流失,從而影響改良效果;在施工過(guò)程中,灰塵飛揚(yáng)會(huì)對(duì)施工人員造成一定的傷害;石灰改良施工時(shí)需反復(fù)拌和,改良施工周期長(zhǎng),人力和技術(shù)成本高;除此以外,添加石灰、粉煤灰、碎石渣這些方法對(duì)邊坡路堤這樣的長(zhǎng)、大土工構(gòu)筑物,無(wú)論是從處理方法上,還是從技術(shù)成本上都不合算。所以有必要尋找一種可溶于水或其它溶劑的改良劑,通過(guò)滲透改良等方法來(lái)改良膨脹土邊坡表面的土性,以抵抗風(fēng)化和雨水沖刷等不良?xì)夂驐l件,維持邊坡的穩(wěn)定性。

本文選擇十八烷基三甲基氯化銨和氧化鉀,兩者共同作用,用于膨脹土尤其是膨脹土邊坡的滲透改良。從膨脹土的脹縮機(jī)理出發(fā),對(duì)改良劑的作用給出微觀解釋,并通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證;通過(guò)噴灑的方法進(jìn)行了邊坡模型滲透模擬試驗(yàn),研究了噴灑改良前后土的膨脹性的變化,為膨脹土改良尤其是膨脹土邊坡的改良提供了新的參考。

1 理論依據(jù)及試驗(yàn)材料

1.1 理論依據(jù)

膨脹土吸水后體積增大、失水后體積縮小的現(xiàn)象稱為膨脹土的脹縮變形,這是膨脹土最本質(zhì)的特征之一。Norrish[3]與Madsen[4]等學(xué)者將黏土的水化膨脹分為晶層膨脹和滲透膨脹兩部分。晶層膨脹主要是由黏土中可交換陽(yáng)離子的水化膨脹引起的;當(dāng)層間陽(yáng)離子充分水化時(shí),晶層膨脹結(jié)束,滲透膨脹開(kāi)始,水分子向晶層間進(jìn)一步擴(kuò)散,晶層間距進(jìn)一步擴(kuò)大,直至完全分散。這種說(shuō)法與晶格擴(kuò)張理論和雙電層理論其實(shí)是統(tǒng)一的。關(guān)于膨脹土的脹縮機(jī)理,目前運(yùn)用最為廣泛的是晶格擴(kuò)張理論和雙電層理論[5]。晶格擴(kuò)張理論認(rèn)為土體的體積膨脹是由水分子進(jìn)入晶胞間形成水膜夾層從而引起晶胞距離增大形成的;雙電層理論認(rèn)為,帶有負(fù)電荷的黏土顆粒吸附水化陽(yáng)離子形成雙電層,被雙電層內(nèi)的離子吸附的水分子在粘土礦物顆粒的周圍形成表面結(jié)合水(水化膜),由于結(jié)合膜增厚“楔開(kāi)”土顆粒,從而使固體顆粒之間的距離增大,導(dǎo)致土體膨脹。由滲透作用導(dǎo)致的顆粒表面水化膜的變化主要是就結(jié)合水而言,它受黏土顆粒表面水化離子擴(kuò)散層的控制,其實(shí)也就是雙電層作用[6]。

1.2 試驗(yàn)材料

本文試驗(yàn)所用的膨脹土土樣取自蕪申線東壩段胥河南岸工地,土樣的基本物理性質(zhì)見(jiàn)表1。

表1 土樣基本物理性質(zhì)

長(zhǎng)期以來(lái),K+由于具有常見(jiàn)陽(yáng)離子(Na+、Ca2+、Mg2+等)中最低的水化能而一直被視為最佳水化膨脹抑制劑[7]。但其應(yīng)用前提是已經(jīng)水化膨脹的黏土,因而其單獨(dú)作用的效果受到了限制[8]。十八烷基三甲基氯化銨(以下簡(jiǎn)稱1831)是一種陽(yáng)離子表面活性劑,能與許多表面活性劑或助劑良好地配伍,協(xié)同效應(yīng)顯著,且常用作有機(jī)膨潤(rùn)土的改性劑。為此,本文嘗試用1831(試驗(yàn)所用1831活性物含量為70%)與氯化鉀的混合溶液對(duì)膨脹土進(jìn)行處理,以期達(dá)到較好的改良效果。

2 室內(nèi)試驗(yàn)

2.1 自由膨脹率試驗(yàn)

2.1.1 探索性試驗(yàn)

自由膨脹率是反映膨脹土膨脹性的重要指標(biāo)之一,與土體的粘土礦物成分、粘粒含量及化學(xué)成分等有密切的關(guān)系,用于判斷土體在無(wú)結(jié)構(gòu)力作用下的膨脹潛力。

試驗(yàn)中,以改良試劑與干土的質(zhì)量比為控制指標(biāo),按照不同摻量,將試劑溶于水中,均勻拌和到土中,控制初始含水率在天然含水率上下5%左右,然后將改良土放入塑料袋中密封一晝夜,取出烘干碾碎后過(guò)0.5 mm篩,按《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123—1999)[9]進(jìn)行自由膨脹率試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如表2。

表2中的試驗(yàn)結(jié)果顯示,KCl單獨(dú)作用時(shí),在其摻量較高的情況下,自由膨脹率仍保持在40%以上;1831單獨(dú)作用時(shí),只有當(dāng)用量達(dá)到1.5%時(shí),自由膨脹率才能夠降低到規(guī)定的值,但是摻量較大時(shí),工程造價(jià)過(guò)高,因而不予選擇。綜合考慮改良效果與經(jīng)濟(jì)性因素,選擇0.3%1831+3%KCl、0.3%1831+6%KCl、0.5%1831+2%KCl作為后續(xù)試驗(yàn)的配比組合。

表2 1831與KCl改良土的自由膨脹率

2.1.2 作用機(jī)理分析

影響膨脹土工程性質(zhì)的主要是粘土礦物蒙脫石和伊利石,其中蒙脫石的吸水膨脹性最強(qiáng),對(duì)土體的脹縮特性起決定性的作用。蒙脫石是一種層狀鋁硅酸鹽礦物,其晶胞由一個(gè)硅—氧四面體和一個(gè)鋁—氧八面體構(gòu)成。四面體中的Si4+和八面體中的Al3+容易被低價(jià)陽(yáng)離子取代,使原晶體結(jié)構(gòu)中增加了等當(dāng)量的負(fù)電荷,因而需要吸附周圍環(huán)境中的陽(yáng)離子來(lái)平衡增加的負(fù)電荷。蒙脫石的晶層上下都是氧離子,晶層之間通過(guò)“氧橋”連接,這種連接力很弱,水分子和其他陽(yáng)離子極易進(jìn)入從而使晶層間距擴(kuò)大。K+的離子半徑(0.133 nm)與粘土晶體的六角網(wǎng)半徑(0.13 nm)相當(dāng),從而可嵌入其中將水分子擠出,重新形成連接力較強(qiáng)的的鉀鍵。同時(shí),K+具有常見(jiàn)陽(yáng)離子中最低水化能,因而其對(duì)粘土水化膨脹的抑制作用更加明顯。NH+4半徑比K+稍大(0.143 nm),也可能進(jìn)入六角網(wǎng)中將水分子擠出,由于NH+4與K+具有相同低的水化能,因而推斷其對(duì)粘土的水化膨脹也有較強(qiáng)的抑制作用。KCl與1831在土中水的作用下,能夠離解出大量的K+和NH+4,從而使膨脹土的水化膨脹得到抑制。

此外,1831是一種陽(yáng)離子表面活性劑。當(dāng)前普遍的看法是,表面活性劑類改良劑能夠與土發(fā)生一系列的物理化學(xué)反應(yīng),改善土顆粒的表面特性,使得土體由親水性變?yōu)樵魉?。表面活性劑的分子主要由親水基和憎水基組成。作為一種陽(yáng)離子表面活性劑,1831的親水基帶有正電荷,因而易于吸附在帶負(fù)電荷的粘土顆粒表面,其憎水基則朝向水中,從而導(dǎo)致粘土顆粒的憎水性增強(qiáng)。隨著親水性的降低,土體與水的作用減弱,膨脹性降低。另外,1831是一種長(zhǎng)鏈高分子,當(dāng)其作用于土體后,相鄰的粘土顆粒通過(guò)鏈橋相互搭接,并通過(guò)一系列的作用,使得顆粒與顆粒之間最終形成一個(gè)較為牢固的空間網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),土體的強(qiáng)度也相應(yīng)得到一定程度的提高。結(jié)合這種判斷,我們進(jìn)行了一系列的對(duì)比試驗(yàn),對(duì)1831+KCl組合改良膨脹土的作用機(jī)理進(jìn)行初步驗(yàn)證,探討其在抑制膨脹土的膨脹性及提高土體強(qiáng)度方面所收到的效果。

2.2 無(wú)荷膨脹率試驗(yàn)

首先按照2.1中的過(guò)程配制好所需的土樣,將其制成φ 6.18 cm×2.0 cm的環(huán)刀試樣,制樣干密度為天然干密度1.53 g/cm3,含水率為20%。成型后的試樣放入潮砂中,分別養(yǎng)護(hù)7天、14天后取出進(jìn)行無(wú)荷膨脹率試驗(yàn)。試樣安裝步驟按《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB/T50123—1999)[9]進(jìn)行。具體試驗(yàn)結(jié)果如圖1 、圖 2、圖 3。

圖1 素土和改良土無(wú)荷膨脹率隨時(shí)間的變化情況(一)

圖2 素土和改良土無(wú)荷膨脹率隨時(shí)間的變化情況(二)

圖3 素土和改良土無(wú)荷膨脹率隨時(shí)間的變化情況(三)

由圖1～圖3的試驗(yàn)結(jié)果來(lái)看,改良劑的摻量及養(yǎng)護(hù)齡期對(duì)于無(wú)荷膨脹率的影響還是比較顯著的。養(yǎng)護(hù)7 d時(shí),三種改良土的無(wú)荷膨脹率均在2%左右,比未摻入改良劑時(shí)的12.9%相比已有明顯降低;養(yǎng)護(hù)14 d時(shí),無(wú)荷膨脹率均降至1%以下,0.3%1831+6%KCl改良土的無(wú)荷膨脹率更是接近于0。綜合考慮上述試驗(yàn)結(jié)果可知,0.3%1831+3%KCl是一個(gè)較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的配比組合。

2.3 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

試驗(yàn)采用直徑5 cm、高5 cm的試樣(含水率20%、干密度1.53 g/cm3)。根據(jù)無(wú)荷膨脹率試驗(yàn)結(jié)果,選擇0.3%1831+3%KCl作為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的配比組合。按2.1中的步驟配制好所需土樣,倒入模具中擊實(shí)。成型后的試樣一部分直接泡水,一部分放于潮砂中養(yǎng)護(hù),分別于7 d、14 d、28 d后取出用于試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。

表3 不同養(yǎng)護(hù)齡期下素土和改良土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度

在試驗(yàn)過(guò)程中,素土在泡水后的短時(shí)間內(nèi)迅速崩解;未經(jīng)養(yǎng)護(hù)的1831+KCl改良土在泡水剛開(kāi)始的1 h內(nèi)有一定程度的破壞,但崩解速度略慢于素土,在泡水達(dá)到2 h時(shí),試樣已大部分破壞,不具有強(qiáng)度;養(yǎng)護(hù)7 d以后的1831+KCl改良土在泡水過(guò)程中土樣一直保持完好,泡水24 h后,土樣完整,無(wú)起皮、斷裂等現(xiàn)象。泡水24 h后,進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。隨著養(yǎng)護(hù)齡期的增加,無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度有所增大;然而,養(yǎng)護(hù)28 d時(shí)的強(qiáng)度值較14 d時(shí)增加不明顯?？梢?jiàn),在養(yǎng)護(hù)達(dá)到一段時(shí)間后,改良土的耐崩解性增強(qiáng),但隨著齡期的繼續(xù)增長(zhǎng),無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不會(huì)再有明顯變化。從某種程度上理解,無(wú)側(cè)限抗壓試驗(yàn)不僅僅表征土體的強(qiáng)度,更大程度上體現(xiàn)出粘土的水穩(wěn)定性[10]。

2.4 顆粒級(jí)配的變化

在上文中提到,經(jīng)改良劑作用后的膨脹土,顆粒之間通過(guò)鏈橋相互搭接,土粒團(tuán)聚成較大的顆粒。從外觀上觀察,在相同的含水率下,與素土相比,改良后的土體具有砂土的特征,從圖4可以明顯地看出這種變化。

取改良前后的膨脹土進(jìn)行電鏡掃描,如圖5所示,均為2000倍下的圖像。

圖4 改良前后土體外觀變化

圖5 改良前后土的電鏡掃描圖像

從圖5可以明顯地看出,經(jīng)1831和KCl共同作用后的膨脹土,結(jié)構(gòu)致密,土體中的孔隙減少,土體的團(tuán)聚度增加。為了定量地說(shuō)明這種變化,進(jìn)行了改良前后土的顆粒分析試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果如圖6。

由圖6結(jié)果可知,改良后土體中的砂粒含量增加,粘粒、膠粒含量減少,土粒聚集成顆粒較大的絮凝結(jié)構(gòu),比表面積減小,與水的作用減弱,從而吸水后的膨脹受到抑制。

圖6 素土和改良土的粒徑分布曲線

2.5 吸著水含量的變化

通常情況下,土中水被分為自由水和結(jié)合水。由于粘土顆粒表面所帶有的負(fù)電性,在土粒電場(chǎng)范圍內(nèi),水和水溶液中的陽(yáng)離子,在靜電引力作用下,被牢牢吸附在土顆粒周圍,形成結(jié)合水膜。粘土顆粒的比表面積大,能大量吸附結(jié)合水。根據(jù)Lebedev[11]的研究成果,結(jié)合水與自由水的區(qū)分用PF值3.8作為分界點(diǎn)(見(jiàn)圖7)。

圖7 土中的水分分類和對(duì)應(yīng)勢(shì)能

試驗(yàn)采用日立CR21高速冷凍離心機(jī),土樣PF值的計(jì)算公式如下:

式中:n為離心機(jī)轉(zhuǎn)速(rpm);r0為旋杯底即試樣底部到離心機(jī)轉(zhuǎn)盤中心距離(cm);r1為試樣中心到離心機(jī)轉(zhuǎn)盤中心距離(cm),r1=r0-(5.09-h)/2;h為試樣表面到旋杯口的距離(cm)。

試驗(yàn)過(guò)程中,隨著試樣中低勢(shì)能水的甩出,土面下陷,h的值會(huì)隨之發(fā)生變化,因而式(1)中的PF值并不是固定不變的。選取PF值接近3.8的兩個(gè)值(分別大于及小于3.8),根據(jù)上述公式算出對(duì)應(yīng)的離心機(jī)轉(zhuǎn)速,分別在這兩個(gè)轉(zhuǎn)速下進(jìn)行試驗(yàn)。根據(jù)試算,選取5 000 rmp和7 000 rmp兩個(gè)轉(zhuǎn)速,開(kāi)動(dòng)儀器,每個(gè)轉(zhuǎn)速下分別運(yùn)行3個(gè)小時(shí)。每3個(gè)小時(shí)結(jié)束后,取出環(huán)刀,測(cè)量土面下陷深度,得到此時(shí)對(duì)應(yīng)的PF值,同時(shí)稱量此時(shí)試樣的質(zhì)量。離心機(jī)試驗(yàn)結(jié)束后,稱得試樣質(zhì)量,然后將試樣在120℃下烘干,算得兩次質(zhì)量差值,即可得到相應(yīng)PF值下的含水率,根據(jù)插值法,得到PF=3.8時(shí)試樣的含水率,此即試樣中的吸著水含量。

試驗(yàn)所用試樣為飽和后的素土樣及0.3%1831+3%KCl改良土樣,改良土樣分別養(yǎng)護(hù)14 d、28 d,試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表4。

表4中的試驗(yàn)結(jié)果顯示,改良后,土中吸著水含量降低;隨著養(yǎng)護(hù)時(shí)間的增長(zhǎng),吸著水含量也隨之降低。由此可見(jiàn),改良劑加入后,吸著水膜變薄,膨脹土與水的作用被削弱,水化膨脹受到抑制。

表4 不同養(yǎng)護(hù)齡期下改良土的吸著水含量

2.6 改良劑滲透模擬試驗(yàn)研究

為了對(duì)改良劑滲透改良天然膨脹土邊坡的可行性進(jìn)行探討,在實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行模擬邊坡的滲透改良,并通過(guò)自由膨脹率、無(wú)荷膨脹率等指標(biāo)對(duì)改良效果進(jìn)行評(píng)估。

將試驗(yàn)土料風(fēng)干至含水率20%左右,碾碎過(guò)5 mm篩。選用高90 cm,直徑13 cm的有機(jī)玻璃圓筒,將土樣分層填入圓筒中,控制干密度為天然干密度1.53 g/cm3。設(shè)計(jì)改良劑摻量為0.3%1831+3%KCl。噴灑完成后,預(yù)計(jì)飽和度為85%,需加水825 g。噴灑前,將試樣風(fēng)干一段時(shí)間,使其表面出現(xiàn)一些裂縫,便于改良劑溶液的滲透。改良劑溶液分4次噴灑,每次噴灑間隔一天,在7 d內(nèi)噴灑完成。噴灑完成后,將圓筒至于地下室養(yǎng)護(hù)7 d。分別在土樣表面以下10 cm、30 cm、60 cm、90 cm 附近取土,進(jìn)行自由膨脹率及無(wú)荷膨脹率試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表5。

表5 不同深度處改良土的自由膨脹率和無(wú)荷膨脹率

由不同深度處改良土的自由膨脹率和無(wú)荷膨脹率數(shù)值可以看出,在膨脹土表面噴灑改良劑后,隨著溶液的逐漸入滲,改良劑的影響深度可達(dá)到坡面以下至少90 cm范圍內(nèi)。隨著深度的增加,改良效果逐漸減弱。改良后土坡的強(qiáng)度、水穩(wěn)定性等,還需通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步確定。實(shí)際工程中,施工宜在旱季進(jìn)行,此時(shí)坡面含水率較低,土表孔隙較多,有利于改良劑滲入到坡體內(nèi)部。噴灑完成后,將表層土夯實(shí),增加土體密實(shí)度,減少表層土的孔隙率,可以降低雨水的入滲通道,使改良效果得到鞏固。另外,宜在坡中設(shè)置排水通道,坡表種植植物,防止表層土壤流失影響改良效果。

3 結(jié) 論

(1)選擇1831與KCl作為膨脹土化學(xué)滲透改良試劑。氯化鉀單獨(dú)作用,在摻量很高時(shí),改良效果仍然不理想;十八烷基三甲基氯化銨在摻量達(dá)到1.5%時(shí)能夠達(dá)到較好的作用效果,但摻量高時(shí)工程造價(jià)過(guò)高;兩者同時(shí)作用是較為經(jīng)濟(jì)實(shí)用的選擇。

(2)膨脹土素土的水穩(wěn)定性極差,在水中迅速崩解失去強(qiáng)度。經(jīng)1831和氯化鉀改良后的膨脹土,自由膨脹率、無(wú)荷膨脹率等膨脹性指標(biāo)明顯下降。經(jīng)過(guò)養(yǎng)護(hù)后的改良土試樣有良好的水穩(wěn)定性,無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度提高,在水中浸泡不發(fā)生破壞,地表淺層的改良土能達(dá)到長(zhǎng)期浸水而不崩解的效果。

(3)K+、NH+4是良好的水化膨脹抑制劑,1831作為一種陽(yáng)離子表面活性劑能夠使得粘土顆粒由親水性轉(zhuǎn)變?yōu)樵魉?。兩者共同作用于膨脹土?土體發(fā)生一定的砂化現(xiàn)象,土中大顆粒含量增加,顆粒比表面積減小,親水性降低,吸著水含量降低,土與水的作用被削弱。

(4)模擬滲透試驗(yàn)結(jié)果表明,在邊坡表面噴灑改良劑后,其影響深度可到達(dá)表面以下至少90 cm范圍內(nèi)。噴灑后改良土的其他物理力學(xué)性質(zhì)還需通過(guò)試驗(yàn)進(jìn)一步探討。

由于試驗(yàn)條件有限,本文所用土樣均為重塑土試樣,改良劑作用于原狀土樣的改良效果還需在后續(xù)的工作中加以驗(yàn)證。此外,鉀元素是植物生長(zhǎng)所必須的一種重要元素,1831是一種安定、無(wú)毒的水溶性高分子材料,兩者用于工程中均不會(huì)增加環(huán)境負(fù)擔(dān)。另外,液體類改良劑與石灰等固體改良劑相比,施工操作簡(jiǎn)單,施工周期縮短,因而節(jié)省了大量的人力物力。

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Experimental Research on Chemical Modification of Expansive Soil and Its Application in Slope Engineering

QIU Xue-lian1,2,WANG Bao-tian1,2
(1.Key Laboratory of Ministry of Education for Geotechnics and Embankment Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu210098,China;2.College of Civil and Traffic Engineering,Hohai University,Nanjing,Jiangsu210098,China)

The expansive soil slope improved through chemical methods has the broad prospect for development.The octadecyl-trimethyl ammonium chloride and potassium chloride were choosen to improve the expansive soil especially the expansive soil slope based on the swell-shrink mechanism,and the modification mechanism was stated on the microscopic level.The free swelling rate test and unconfined compression strength test on expansive soil were conducted.The test results show that the expansion of the modified soil would be considerably restrained,the water-stability would also be improved,and the sample would not be damaged when soaked into water.The grain size analysis test and the centrifugal test show that the volume-to-surface ratio would be reduced,the water-soil interaction would be weakened,and the hygroscopic moisture content would also be decreased.The simulative penetration improvement test shows that the expansive soil in a certain depth range could be effectively improved after the sprinkling of improver.

expansive soil;chemical improvement;penetration improvement;modification mechanism;engineering application

TU443

A

1672—1144(2013)02—0190—06

2012-08-31

2012-09-24

邱雪蓮(1988—),女,江蘇如皋人,碩士研究生,主要從事特殊土的研究。