天津滨海新区吹填土固化技术及固化机理研究

论文摘要

随着天津滨海新区经济的迅速发展和天津港航道工程的建设,近年来大量采用近海新近沉积的海底淤泥作为吹填料来围海造陆。吹填土是由水力吹填形成的,颗粒很细,固结性能差,吹填以后要经过很长时间才能自然沉积固结,待表面形成硬壳后方可进行加固处理。传统的吹填土地基加固的方法工程造价较高且历时较长,因此,寻求一种更合理、更经济的加固技术,使吹填土尽快地从泥浆状态转变为具有一定承载力的地基,具有重要意义。本文以天津滨海新区吹填土为研究对象,在吹填土中掺入一定比例的固化剂,对固化后吹填土的性能进行了初步试验研究,并对其固化效果和固化机理进行了系统对比和分析,为吹填土地基的加固提供方法。论文对天津滨海新区吹填土的物理性质、化学成分、力学性质进行了试验研究,研究表明天津滨海新区吹填土以细粒土为主,属于不良级配土,压缩性强、强度低,渗透性差。试验主要选取了天津滨海新区吹填土土样和多种固化剂,根据各种固化剂固化吹填土的无侧限抗压强度的提高和性价比选取了两种固化剂A（主剂水泥、辅剂Na2CO3）和B（主剂水泥、辅剂聚丙烯酰胺）。试验研究结果表明:（1）当固化辅剂（Na2CO3或聚丙烯酰胺）的掺入比为0.3%-0.5%时,固化吹填土的强度比纯主剂水泥的强度提高20%以上,掺入比为0.5%时其30d强度达0.6MPa以上,60d强度达0.9MPa以上。（2）固化剂中辅剂（Na2CO3或聚丙烯酰胺）掺量有一定范围,当其掺入比超过0.5%时,吹填土的强度随辅剂掺入比的增加而降低。（3）水泥含量、固化剂掺量和吹填土含水量是影响固化吹填土无侧限抗压强度的主要因素。通过扫描电镜获取了吹填土土样的微观扫描电镜照片,并用图像处理软件提取了吹填土孔隙的微观结构参数,最后选定了等效直径、孔隙数量、孔隙周长、孔隙面积、孔隙形态比、孔隙圆度等参数来表征吹填土孔隙的大小、形态特征,研究了吹填土固化前后微观结构的变化,进而对吹填土的固化机理进行了研究。最后,本论文还利用“模糊综合评价法”对几种固化处理吹填土的方案进行了比较选择,得出了最优方案。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第1章 概述
• 1.1 选题依据及研究意义
• 1.2 国内外研究现状
• 1.2.1 吹填土地基处理技术的国内外研究现状
• 1.2.2 土壤固化剂的国内外研究现状
• 1.2.3 土的结构性微观研究发展与现状
• 1.3 主要研究内容及技术路线
• 1.3.1 研究内容
• 1.3.2 采用的技术路线
• 第2章 天津滨海新区吹填土概况
• 2.1 天津滨海新区概况
• 2.1.1 地理位置
• 2.1.2 天津滨海新区人工造陆发展规划
• 2.2 天津市滨海新区吹填场地基本地质条件
• 2.2.1 吹填淤泥概况
• 2.2.2 吹填淤泥的工程地质特征
• 2.3 吹填土的基本物理性质
• 2.3.1 吹填土粒度成分特征
• 2.3.2 吹填土矿物成分特征
• 2.3.3 吹填土的物理化学性质
• 2.3.4 吹填土基本物理力学性质
• 2.4 本章小结
• 第3章 吹填土室内固化试验
• 3.1 固化剂的选择及试样制备
• 3.1.1 固化剂的选择
• 3.1.2 试样制备
• 3.2 固化剂固化吹填土的无侧限抗压强度试验研究
• 3.3 固化剂固化吹填土的无侧限抗压强度正交试验研究
• 3.3.1 正交试验设计
• 3.3.2 正交试验结果分析
• 3.4 固化吹填土受压破坏形式
• 3.5 本章小结
• 第4章 吹填土的微观结构特征及固化机理分析
• 4.1 微观结构的研究方法
• 4.1.1 样品制备
• 4.1.2 扫描电镜试验
• 4.1.3 微结构定量参数的选定及其确定方法
• 4.2 吹填土微观结构定量参数的获取与微观结构特征
• 4.2.1 土样微观参数的获取及定量分析
• 4.2.2 原状土样微观结构特征
• 4.2.3 固化剂固化后土样的微观结构特征
• 4.3 物理化学固化机理分析
• 4.3.1 水泥固化处理吹填土的机理分析
• 2CO₃固化处理吹填土的机理分析'>4.3.2 水泥+Na₂CO₃固化处理吹填土的机理分析
• 4.3.3 水泥+聚丙烯酰胺固化处理吹填土的机理分析
• 4.4 本章小结
• 第5章 技术方案模糊评价
• 5.1 模糊评价法简介
• 5.2 技术方案比选
• 5.3 本章小结
• 第6章 结论与建议
• 6.1 结论
• 6.2 进一步研究设想与建议
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文和参加的科研
• 致谢