含腐殖酸软土的加固是地基处理工程中提出的问题,同样涉及土壤固化技术的其它应用领域,如路基填筑、水系治理等。普遍认为软土中的腐殖酸通过阻碍水化反应,分解水化产物等,使水泥、石灰等固化材料几乎失效,但是含腐殖酸固化土特性的研究却未受到足够的重视,已有的研究成果很少且不尽相同,因此有必要深入地研究腐殖酸对土壤固化的作用机理,从而为含腐殖酸软土的加固提供依据。 在论述了土壤的固化机理、材料,以及腐殖酸的结构、性质的基础上,分析了腐殖酸对土壤固化的影响,其中富啡酸是由于其盐类还原能力和络合能力较强,易形成络合物,从而具有高度的吸附活性;胡敏酸是由于其所含官能团多,能解离出较多的氢离子,因此具有较强的离子交换能力。两种腐殖酸都能通过延缓水化反应、分解水化产物来影响土壤固化。 进行了含腐殖酸水泥固化土和OL-1固化土的强度影响试验,结果表明:胡敏酸对固化土强度的影响大于富啡酸,QL-1固化剂能显著改善胡敏酸的影响;水泥掺入比对QL-1固化土的影响较大,只有当水泥掺入比大于10%时,OL-1固化剂才表现出明显的增强效果;胡富比对两种固化土的影响都较小;含腐殖酸水泥固化土的强度随龄期的增长缓慢,而QL-1固化土的后期强度与早期强度相比有较大的提高。 通过四因子二次正交旋转组合试验研究了OL-1固化土各影响因子的显著程度及互作效应,结果表明,各因子显著性的排列次序是:胡敏酸含量>水泥掺入比>富啡酸含量>生石膏掺入比;富啡酸含量对固化土的早期强度影响较大,而胡敏酸含量对固化土的后期强度影响较大,随着龄期的增长,两种腐殖酸对固化土强度的影响逐渐减弱;较高的生石膏掺入比有利于提高含腐殖酸固化土的早期强度,而不利于其后期强度的增长。 通过扫描电镜试验,研究了含腐殖酸固化土各影响因子的作用机理,结果表明:富啡酸和胡敏酸含量较高时,固化土中的针状、网络状水化产物晶体不可见或很少;水泥掺入比太低时,即使是腐殖酸含量较低的土,其水化产物的生成也很少:当腐殖酸含量较高,而水泥掺入比较低时,生石膏掺入比对固化土几乎不产生影响。 通过固结不排水三轴剪切试验研究了含腐殖酸固化土的应力-应变关系,建立了一个本构模型,该模型摆脱了传统流动法则的束缚,经试验验证更加符合固化土的实际情况。 最后结合水系疏浚废土经固化后用作路基填料的两个工程,进行了土壤固化技术的应用研究。水系疏浚废土中一般含有机质,需要在固化剂中添加消除有机质影响的特殊成分或使用专门用于加固有机质土的土壤固化剂。两种含有机质的疏浚土,经改良后,均可用作地基填料;经估算,采用固化疏浚废土用作路基填料,比采用传统材料可以降低造价20%左右,不但解决了填料的来源,而且进行了废物利用,避免了废土的占地堆放及环境污染,是一种具有多种效益的方法。