生物酶固化土水穩(wěn)定性試驗(yàn)研究

羅亮 胡煥校

摘要：生物酶固化劑作為一種綠色的土壤固化劑，由于其具有施工工藝簡(jiǎn)單、土體改良高效、經(jīng)濟(jì)效益好及環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，而廣泛應(yīng)用于高速公路路基建設(shè)中。湖南省高速公路建設(shè)中，經(jīng)常會(huì)遇到擬建高速公路經(jīng)過(guò)高液限土區(qū)域，而高液限土體性能很難滿足公路建設(shè)對(duì)路基土的要求。生物酶固化高液限土使得高液限土路基能夠滿足公路對(duì)路基土的強(qiáng)度要求，而在路基的使用過(guò)程中，環(huán)境水對(duì)路基土穩(wěn)定性的影響這一問(wèn)題不容忽視，路基土的水穩(wěn)定性關(guān)乎高速公路的運(yùn)營(yíng)安全。本文針對(duì)生物酶固化路基土樣的水穩(wěn)定性試驗(yàn)，探究不同含量的生物酶的路基土飽和穩(wěn)定性，為生物酶固化路基土的應(yīng)用提供科學(xué)的依據(jù)。

關(guān)鍵詞：高液限路基土? 土壤固化? 生物酶固化劑? 抗壓強(qiáng)度? 水穩(wěn)定性

Experimental Study on Water Stability of Soil Solidified byBiological Enzyme

LUO? Liang? HU Huanxiao

（School of Geosciences and Info-Physics， Central South University， Changsha， Hunan Province，410083 China）

Abstract： As a green soil curing agent， biological enzyme curing agent is widely used in expressway subgrade construction because of its simple construction process， high efficiency of soil improvement， good economic benefit and environmental protection. In the construction of expressway in Hunan province， it is often encountered that the proposed expressway passes through the area of high liquid limit soil， and the performance of high liquid limit soil is difficult to meet the requirements of highway construction for subgrade soil. Biological enzyme curing high liquid limit soil makes the high liquid limit soil subgrade meet the strength requirements of highway for subgrade soil. In the process of subgrade use， the impact of environmental water on subgrade soil stability can not be ignored. The water stability of subgrade soil is related to the operation safety of expressway. Aiming at the water stability test of biological enzyme solidified subgrade soil sample， this paper explores the saturation stability of subgrade soil with different content of biological enzyme， so as to provide a scientific basis for the application of biological enzyme solidified subgrade soil.

Key Words： High liquid limit subgrade soil; Soil solidification; Biological enzyme curing agent; Compressive strength; Water stabilit

在研究運(yùn)營(yíng)道路的破壞機(jī)理時(shí)發(fā)現(xiàn)，引起道路結(jié)構(gòu)破壞的因素不僅僅是過(guò)往車輛的荷載，道路運(yùn)營(yíng)環(huán)境的影響也起到了很大的作用。在環(huán)境的影響中，水對(duì)道路穩(wěn)定的影響占有重要地位。所以，在考慮生物酶固化土的路用性能時(shí)，需考慮環(huán)境水的作用對(duì)固化土路基的影響，應(yīng)對(duì)固化土路基的水穩(wěn)定性進(jìn)行測(cè)試，水穩(wěn)定性試驗(yàn)測(cè)試的是土體抵抗水的沖刷破壞的能力。

1試驗(yàn)方法及控制參數(shù)

試驗(yàn)原理

到目前為止，還沒(méi)有具體的規(guī)范為水化穩(wěn)定性試驗(yàn)提供參考標(biāo)準(zhǔn)，所以本試驗(yàn)采用飽水天數(shù)分別1d、3d、7d的試樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。在進(jìn)行土體水穩(wěn)定性評(píng)價(jià)時(shí)，水穩(wěn)定性系數(shù)是一個(gè)重要的評(píng)價(jià)參數(shù)，其表達(dá)式如下：

K_w=R_T/R_0

土樣的強(qiáng)度損失率公式為：D_T=（R_0-R_T）/R_0 ×100%

式中：K_w為水穩(wěn)定性系數(shù);D_T為飽水后抗壓強(qiáng)度損失率（%）;R_0為標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)抗壓干試樣強(qiáng)度（MPa）;R_T為飽水后試樣的抗壓強(qiáng)度（MPa）。

由穩(wěn)定性系數(shù)表達(dá)式可知，穩(wěn)定性系數(shù)的值與土樣的抗壓強(qiáng)度有關(guān)，水穩(wěn)定性系數(shù)越大，水穩(wěn)定性能也就越好。

控制參數(shù)

本次實(shí)驗(yàn)共采用5個(gè)不同生物酶含量固化土實(shí)驗(yàn)組進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，這5組生物酶固化土樣本的生物酶含量分別為1%、3%、5%、8%、10%，在將土體制成50mm×50mm的圓柱體[1-3]。實(shí)驗(yàn)過(guò)程可以分為兩步：先取部分試樣在無(wú)飽水狀態(tài)下養(yǎng)護(hù)7d，養(yǎng)護(hù)完成后測(cè)定其干抗壓強(qiáng)度作為對(duì)照;剩下的試樣在進(jìn)行為期6d的標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)之后，分別進(jìn)行為期1d、3d、7d的飽水養(yǎng)護(hù)，并同樣地測(cè)定其抗壓強(qiáng)度，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)計(jì)算不同飽水時(shí)間所對(duì)應(yīng)的水穩(wěn)定系數(shù)及強(qiáng)度損失，根據(jù)上述公式進(jìn)行水穩(wěn)定系數(shù)及強(qiáng)度損失的計(jì)算。

2試驗(yàn)結(jié)果及分析

按照上述方法進(jìn)行試驗(yàn)，可得出不同飽水時(shí)間下的水穩(wěn)定性系數(shù)、強(qiáng)度損失值，其具體結(jié)果分別見(jiàn)表1和圖1。

表1表明生物酶含量極低（1%）時(shí)，水穩(wěn)定性系數(shù)為0，強(qiáng)度損失率達(dá)100%，即極低含量生物酶固化高液限土的水穩(wěn)定性差，遇水后失去強(qiáng)度。且由表1可得到圖1和圖2。

圖1和圖2表明生物酶含量在3%和5%時(shí)，生物酶固化高液限土的飽水強(qiáng)度和穩(wěn)定系數(shù)相對(duì)較高，且由表1標(biāo)準(zhǔn)條件下的強(qiáng)度值，綜合考慮得到生物酶含量為5%時(shí)，生物酶固化高液限土的路用性能最佳[4-5]。且由圖表進(jìn)行分析可以得出不同生物酶含量的水穩(wěn)定系數(shù)隨生物酶含量的變化情況，生物酶的含量在3%～8%時(shí)，水穩(wěn)定性系數(shù)的值在公路標(biāo)準(zhǔn)的可控范圍之內(nèi)，說(shuō)明經(jīng)生物酶固化后的路基的抗水性能可達(dá)到規(guī)范的要求。但是，當(dāng)生物酶的含量過(guò)低（<1%時(shí)）或過(guò)高（>10%時(shí)），固化土極易發(fā)生泥化現(xiàn)象而失去飽水強(qiáng)度，因此，在工程應(yīng)用中需要控制生物酶的用量，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況確定適宜的生物酶土壤固化劑的用量[6-7]。

3結(jié)語(yǔ)

生物酶含量在3%和5%時(shí)，生物酶固化高液限土的飽水強(qiáng)度和穩(wěn)定系數(shù)相對(duì)較高，生物酶含量為5%時(shí)，生物酶固化高液限土的路用性能最佳。將生物酶應(yīng)用于公路建設(shè)中需要控制生物酶的合理用量，應(yīng)根據(jù)工程的實(shí)際情況確定適宜的生物酶土壤固化劑的用量，以確保路基土的抗水性能滿足規(guī)范的要求。

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