一种高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法与流程

本发明属于土壤改良，具体涉及一种高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法。

背景技术：

1、辽宁西部地区（简称“辽西”）地处华北板块北缘与科尔沁沙地南缘，是我国黄土分布的边缘地带，与黄土高原等典型黄土分布区存在显著差异。该区域黄土多为冲洪积和坡洪积次生马兰黄土，主要通过风化、河流冲刷作用形成，无明显塬、梁、峁等典型黄土地貌，继承了黄土类土壤粉土粒级含量高、孔隙比大、天然含水量低的共性特征。另外，此处的黄土中的sio2、al2o3等活性成分含量显著高于其他地区，微结构以支架大孔微胶结、絮凝状胶结为主，普遍具有中等湿陷性，湿陷量普遍可达20%以上，远超西北、华北其他黄土分布区，且天然含水率偏低且离散性大，受水作用后易发生结构破坏，并且渗透系数远小于西北黄土，且埋藏深度对渗透系数影响较小，特别在承受压力较大时其影响关系可以忽略不计。

2、辽西黄土为非典型黄土，具有高塑性、中等湿陷性等工程特性，该地区作为交通网络的关键节点，工程建设规模与强度持续提升，大量交通干线、光伏电站、矿山复绿工程穿越黄土分布区，对黄土路基的承载能力、水稳定性和抗变形能力提出了严苛要求。为了应对辽西黄土在道路工程中的病害，当前主要解决方法包括采用铣刨加铺、换填法、强夯法等，但这些方法都存在一定的局限性。近年来，材料改性技术在黄土改良中逐渐兴起，为解决黄土工程难题提供了新方向，但由于辽西黄土与典型黄土存在显著差异，直接套用现有改良技术参数容易导致改良效果不佳、工程质量安全出现问题，针对辽西地区非典型黄土的改良研究不足。

技术实现思路

1、为解决现有技术中缺乏针对辽西等边缘地区黄土的改良技术与参数的问题，本发明主要提供了一种结合辽西黄土区域特异性，破解工程病害难题的黄土改良方法，具体方案如下：

2、一种高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，包括以下步骤：取改良剂与高塑性、高水敏性、中等湿陷性的黄土混合均匀，控制含水率为6~14%；养护7~28天。

3、进一步的，所述改良剂包括水泥、石灰或粉煤灰中的一种或几种。

4、进一步的，所述水泥与黄土的质量比为0.02~0.06：1；控制含水率为9~12%。

5、进一步的，所述石灰与黄土的质量比为0.05~0.09：1；控制含水率为8~13%。

6、进一步的，所述粉煤灰与黄土的质量比为0.15~0.3：1；控制含水率为12~14%。

7、一种采用上述的方法制得的改良黄土，28天养护后的湿陷性不大于0.09。

8、进一步的，28天养护后的加州承载比不小于4%。

9、进一步的，28天养护后的回弹模量不小于84mpa。

10、一种采用上述的改良黄土制备路堤的方法，路堤高度为1.5~4m。

11、进一步的，边坡坡度为1：1~1.5。

12、采用上述方案，本发明方法具有以下优点：

13、1、本发明采用水泥改良黄土时，通过水化、离子交换、硬凝及碳酸化反应共同作用提升强度。随着水泥掺量从2%增至6%，改良黄土最大干密度降低、最佳含水率升高；cbr值（加州承载比）、回弹模量、无侧限抗压强度均与掺量、养护龄期呈正相关，湿陷系数随掺量提升显著降低，2%水泥掺量即可满足各级公路极重交通荷载等级下的路基填料要求。

14、2、本发明采用水泥改良黄土时，水泥水化产物与土体中活性组分发生的二次水化反应。在水泥水化生成的氢氧化钙所提供的强碱性环境中，土体中含有的活性sio2、al2o3会被激活，与过量的ca2+发生化学反应。这些次生水化产物进一步填充粒间孔隙，使骨架更加致密，强度与水稳性持续提升。在微观结构上表现为颗粒间由点接触逐步变为面接触，大孔隙数量明显减少，结构整体性显著增强，填充土体内部孔隙的结论相符合。该反应进程缓慢，可在工程中长期发挥增强作用。

15、3、本发明采用石灰改良黄土时，通过离子交换、火山灰、碳酸化及结晶填充作用改良黄土，微观结构致密，胶结产物分布均匀。随着石灰掺量从3%增至9%，湿陷性随掺量提升得到有效抑制，改良黄土最大干密度从1.928g/cm³降至1.905g/cm³，最佳含水率从10.1%升至11.0%。cbr值、回弹模量随掺量和养护龄期提升而增大，无侧限抗压强度呈现出逐渐降低的趋势，改良后能够满足高等级公路极重交通荷载等级下的路基填料要求。

16、4、本发明采用粉煤灰改良黄土时，通过微集料填充、形态效应、火山灰胶结及离子交换作用改良黄土。随着粉煤灰掺量从10%增至30%，改良黄土最大干密度显著降低、最佳含水率大幅升高；cbr值随着掺量和养护龄期的增加持续提升，回弹模量呈现出先增后降的趋势，无侧限抗压强度随着掺量的增加而降低，湿陷系数均降至0.01 以下，改良后满足高等级公路极重交通荷载等级下的路堤填料要求。

17、5、采用本发明的改良土壤制备的路堤，可抑制沉降，所有工况下的路堤与地基沉降量均满足《公路软土地基路堤设计与施工技术细则》规范要求，验证了改良方案的工程可行性。

1.一种高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，其特征在于，包括以下步骤：取改良剂与高塑性、高水敏性、中等湿陷性的黄土混合均匀，控制含水率为6~14%；养护7~28天。

2.根据权利要求1所述的高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，其特征在于，所述改良剂包括水泥、石灰或粉煤灰中的一种或几种。

3.根据权利要求2所述的高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，其特征在于，所述水泥与黄土的质量比为0.02~0.06：1；控制含水率为9~12%。

4.根据权利要求2所述的高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，其特征在于，所述石灰与黄土的质量比为0.05~0.09：1；控制含水率为8~13%。

5.根据权利要求2所述的高塑性、高水敏性、中等湿陷性黄土的改良方法，其特征在于，其特征在于，所述粉煤灰与黄土的质量比为0.15~0.3：1；控制含水率为12~14%。

6.一种采用权利要求1~5任意一项所述的方法制得的改良黄土，其特征在于，28天养护后的湿陷性不大于0.09。

7.根据权利要求6所述的改良黄土，其特征在于，28天养护后的加州承载比不小于4%。

8.根据权利要求6所述的改良黄土，其特征在于，28天养护后的回弹模量不小于84mpa。

9.一种采用权利要求6所述的改良黄土制备路堤的方法，其特征在于，路堤高度为1.5~4m。

10.根据权利要求9所述的制备路堤的方法，其特征在于，边坡坡度为1：1~1.5。