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硕士学位论文

石灰及玄武岩纤维改良碳酸盐渍土室内试验研究

Laboratorytestonimprovementofsaline-alkalisoilbylime

andbasaltfiber

20236

摘要

松嫩平原位于我国东北部，分布着大面积的碳酸盐渍土，该地区夏季高温多雨、冬季

寒冷干燥，特殊的气候导致土壤中水分和盐分发生迁移，土壤盐渍化日益严重，对道路路

基、水渠岸坡等工程易造成危害，因此急需对碳酸盐渍土力学、水理性质进行改良，为

今

后路基、水渠岸坡等工程建设提供理论及参数依据。

本文以吉林省松原市乾安县中入字井碳酸盐渍土为研究对象，首先对土的基本物理性

质进行分析，选取石灰及玄武岩纤维对碳酸盐渍土进行改良。开展室内力学性质实验（直

剪试验、无侧限抗压试验）及水理性质实验（渗透试验、崩解试验），分析了石灰及玄武岩

纤维改良效果；选取改良效果较好的试样配比，对比分析了纤维长度和养护龄期对改良碳

酸盐渍土力学及水理性质的影响规律。最后通过扫描电镜试验（SEM）和X射线衍射试验

（XRD）探究盐渍土改良前后的微观结构及矿物成分变化，揭示改良材料对碳酸盐渍土的

固化机理。论文主要研究成果如下：

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（1）乾安县中入字井盐渍土的天然密度为1.59g/cm、最大干密度1.87g/cm、天然含

水率12.84%、液限32%、塑限19.3%、塑性指数12.7。土样中可溶盐含量0.712%，阳离子

+−−2−

主要为Na，阴离子主要为HCO、Cl、SO。根据《盐渍土地区公路养护维修技术规范》

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（DB15/T713-2014）该土样分类为碳酸盐渍土。

（2）基于直剪试验，分析了石灰及玄武岩纤维掺量、养护龄期及玄武岩纤维长度对改

良碳酸盐渍土抗剪强度影响。试验表明：改良碳酸盐渍土抗剪强度随着石灰和玄武岩纤维

含量的增加先增大后减小，随着养护龄期的增加，改良碳酸盐渍土的抗剪强度增大；3%石

灰及0.5%玄武岩纤维、纤维长度6mm对改良碳酸盐渍土抗剪强度改良效果最好。

（3）基于无侧限抗压试验，分析了石灰及玄武岩纤维含量、养护龄期、玄武岩纤维长

度对改良碳酸盐渍土无侧限抗压强度的影响。结果表明：石灰含量越高，改良碳酸盐渍土

无侧限抗压强度越大；玄武岩纤维含量及纤维长度的增加，改良碳酸盐渍土的无侧限抗压

强度呈现先增后减的变化趋势，峰值对应的纤维含量为0.5%，对应的纤维长度为6mm；

养护龄期与改良碳酸盐渍土无侧限抗压强度呈正相关关系。

（4）在改良碳酸盐渍土的渗透性研究中，石灰含量越高，改良碳酸盐渍土渗透系数越

小；改良碳酸盐渍土的渗透系数随玄武岩纤维含量的增加而增大。养护龄期越长，改良碳

酸盐渍土渗透系数越小，养护1-14d对改良碳酸盐渍土的渗透系数影响较大；纤维长度

6、9mm时改良土渗透系数最大。

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摘要

（5）在改良碳酸盐渍土崩解试验中，石灰含量的增加，改良碳酸盐渍土平均崩解速率

逐渐减小，崩解所用时间逐渐增长，当石灰含量3%时，改良碳酸盐渍土的平均崩解速率

大幅降低。从崩解结束后试样状态来看，在石灰含量≤3%时，纤维对改良碳酸盐渍土的抗

崩解性影响不明显；当石灰3%时，纤维在0.5%含量以上对改良碳酸盐渍土的抗崩解性有

较好的改良效果。

（6）选取碳酸盐渍土样、3%石灰改良碳酸盐渍土样、3%石灰及0.5%玄武岩纤维改良

碳酸盐渍土样进行扫描电镜试验，研究表明：石灰提高了改良碳酸盐渍土的致密性，增加

了土颗粒间的粘结性；玄武岩纤维的加入限制了土颗粒的移动，提高了土体抵抗变形的能

力。X射线衍射试验（XRD）分析了碳酸盐