用于填筑狭小地下空间的流态水泥土材料室内试验研究

姜宝景; 刘明玮; 刘建刚

doi:10.3969/j.issn.1007-2993.2023.02.016

用于填筑狭小地下空间的流态水泥土材料室内试验研究

doi: 10.3969/j.issn.1007-2993.2023.02.016

1.
河海大学地球科学与工程学院，江苏南京　211106
2.
江苏开放大学建筑工程学院，江苏南京　210036

详细信息

作者简介:
姜宝景，男，1997年生，汉族，辽宁大连人，硕士，主要从事水泥土回填方向研究。E-mail：hhuxiaobao@outlook.com

通讯作者:
刘明玮，女，1991年生，汉族，江苏江阴人，硕士，讲师，主要从事土木工程智能化。E-mail：357802955@qq.com

中图分类号: TU 411
计量
- 文章访问数: 76
- HTML全文浏览量: 24
- PDF下载量: 14
- 被引次数: 0
出版历程
- 收稿日期: 2022-01-20
- 修回日期: 2022-03-12
- 录用日期: 2022-06-09
- 刊出日期: 2023-04-08

Laboratory Test on Mixed Cement-soil Material for Filling Narrow Underground Space

1.
School of Earth Science and Engineering, Hohai University, Nanjing 211106, Jiangsu, China
2.
School of Architecture and Engineering, Jiangsu Open University, Nanjing 210036, Jiangsu, China

摘要

摘要: 用人工拌制的流态水泥土材料填筑狭小的地下空间可以有效解决回填土质量控制难题。对拌制的流态水泥土进行了室内无侧限抗压强度试验和直剪试验，研究了不同水泥掺量、水灰质量比、养护方式、养护时间对水泥土强度的影响，并获取了水泥土材料的变形模量、黏聚力和内摩擦角。用南京典型粉质黏土拌制的水泥土变形模量98.4～112.7 MPa、黏聚力185.54～213.45 kPa、内摩擦角32°～39°，可以有效降低回填区周边的不均匀沉降。
- 拌制水泥土 /
- 抗压强度 /
- 抗剪强度 /
- 变形模量 /
- 养护
Abstract: A cement-soil filling material is proposed for the quality problem of backfilling in narrow spaces that commonly exists in the development and utilization of underground spaces. The unconfined compressive strength test and direct shear test were conducted for the mixed fluid cement-soil. The effect of cement content, cement-soil ratio, curing method and curing time on the strength of cement-soil were studied, and the deformation modulus, cohesion and internal friction angle of cement-soil material were obtained. The experimental study shows that the mixed cement-soil has good physical and mechanical indexes. The deformation modulus is 98.4~112.7 MPa, the cohesion is 185.54~213.45 kPa, and the internal friction angle is 32°~39°, which can effectively reduce the surface settlement caused by the quality of backfill construction.
- mixed cement-soil /
- compression strength /
- shear strength /
- deformation moduluds /
- curing condition

HTML全文

图 1 试验用水泥土搅拌器

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 2 天然养护水泥土抗压强度–养护时间曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 3 水下养护水泥土抗压强度–养护时间曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 4 水泥土破坏形式

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 5 正常养护水泥土无侧限抗压强度–水泥掺量曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 6 水泥土在不同水泥掺量条件下的搅拌情况

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 7 不同养护条件下水泥土抗压强度–水泥掺量曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 8 15%水泥掺量、1.0水灰质量比水泥土应力–应变曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 9 15%水泥掺量、1.5水灰质量比水泥土应力–应变曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 10 15%水泥掺量、2.0水灰质量比水泥土应力–应变曲线

下载: 全尺寸图片幻灯片

图 11 15%水泥掺量水泥土抗剪强度–法向应力关系

下载: 全尺寸图片幻灯片

表 1 实验用粉质黏土物理性质指标

天然含水率/%	重度 /（kN·m⁻³）	孔隙比	饱和度/%	液限 /%	塑限 /%	塑性指数	液性指数
32.1	18.3	0.932	94	40.4	24.2	16.2	0.48

下载: 导出CSV

表 2 水泥土配制方案

方案号	水泥掺量/%	水灰质量比	养护方式	方案号	水泥掺量/%	水灰质量比	养护方式
1	10	1.0	正常	13	20	1.0	正常
2	10	1.0	水下	14	20	1.0	水下
3	10	1.5	正常	15	20	1.5	正常
4	10	1.5	水下	16	20	1.5	水下
5	10	2.0	正常	17	20	2.0	正常
6	10	2.0	水下	18	20	2.0	水下
7	15	1.0	正常	19	25	1.0	正常
8	15	1.0	水下	20	25	1.0	水下
9	15	1.5	正常	21	25	1.5	正常
10	15	1.5	水下	22	25	1.5	水下
11	15	2.0	正常	23	25	2.0	正常
12	15	2.0	水下	24	25	2.0	水下

下载: 导出CSV

表 3 不同养护时间水泥土抗压强度 MPa

方案	7 d	14 d	28 d	90 d	方案	7 d	14 d	28 d	90 d
1	0.713	1.141	2.143	2.514	13	0.712	0.854	2.343	2.694
2	0.400	0.520	1.581	1.818	14	0.400	0.520	1.448	1.665
3	0.930	1.402	1.845	2.214	15	0.545	0.709	2.067	2.129
4	0.400	0.560	1.178	1.296	16	0.294	0.382	1.211	1.332
5	0.66	0.924	2.194	2.26	17	0.450	0.585	1.872	2.246
6	0		0.833		18	0.202	0.263	0.797	0.841
7	0.695	0.904	2.143	2.464	19	0.714	1.000	2.310	2.657
8	0.400	0.520	1.381	1.422	20	0.400	0.560	1.448	1.491
9	0.522	0.679	2.028	2.150	21	0.545	0.763	1.862	1.974
10	0.294	0.412	1.145	1.237	22	0.294	0.412	1.011	1.092
11	0.435	0.609	1.745	2.094	23	0.435	0.522	1.812	1.887
12	0.202	0.283	0.790	1.027	24	0.202	0.242	0.800	1.040

下载: 导出CSV

表 4 正常养护条件下不同水泥掺量和水灰质量比水泥土强度

水泥掺量/%	28 d不同水灰质量比水泥土抗压强度/MPa
	1.0			1.5			2.0
	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3
10	2.140	2.080	2.212	1.835	1.837	1.862	1.665	1.663	1.668
15	2.171	2.050	2.210	1.886	2.129	2.069	1.791	1.724	1.722
20	2.471	2.250	2.310	2.107	2.027	2.069	1.871	1.722	2.024
25	2.350	2.262	2.320	2.243	2.215	2.057	2.122	1.891	1.824

下载: 导出CSV

表 5 水下养护条件下不同水泥掺量和水灰质量比水泥土强度

水泥掺量/%	28 d不同水灰质量比水泥土抗压强度/MPa
	1.0			1.5			2.0
	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3	试样1	试样2	试样3
10	0.713	0.712	0.713	0.498	0.522	0.543	0.416	0.431	0.403
15	0.696	0.696	0.693	0.545	0.487	0.532	0.428	0.441	0.435
20	0.715	0.720	0.701	0.566	0.541	0.537	0.446	0.453	0.451
25	0.715	0.718	0.711	0.576	0.529	0.513	0.441	0.435	0.429

下载: 导出CSV

参考文献(16)

[1]	郭腾飞. 水泥土换填在南水北调中线基础处理中的应用[J]. 人民黄河,2021,43(S2):195-196.
[2]	石国雄. 市政道路综合管廊工程基坑回填施工技术[J]. 运输经理世界,2020,17:39-40.
[3]	刘成龙. 新型预拌流态固化土性能及回填施工工艺[J]. 山东交通学院学报,2021,29(4):91-98.
[4]	刘旭东. 预拌流态固化土技术在地下综合管廊基槽回填工程中的应用[J]. 建筑技术开发,2018,45(4):61-62.
[5]	戴刚. 自密实水泥土在阳澄西湖南隧道中的运用[J]. 工程技术研究,2020,5(24):140-141.
[6]	张凯东. 流动化渣土回填基坑侧壁的应用研究[D]. 镇江: 江苏科技大学, 2021.
[7]	关瑞. 狭小现场深基坑肥槽回填施工技术的研究[J]. 建材技术与应用,2019,(1):37-39.
[8]	姚波,杜利鹏,万磊. 综合管廊流态水泥土基坑回填关键技术研究[J]. 江西建材,2021,(9):244-245.
[9]	赵晓冬. 流态水泥土施工技术研究[J]. 交通标准化,2021,(16):122-125.
[10]	薛青松. 自密水泥土在基坑肥槽回填工程的现场试验研究[J]. 江西建材,2021,(12):28-30.
[11]	张燚,严柏杨,亓永帅,等. 自密实水泥土在地下工程回填中应用研究[J]. 河南科学,2021,39(1):98-104.
[12]	李建明,王志刚,张长伟,等. 生产建设项目弃土弃渣特性及资源化利用潜力评价[J]. 水土保持学报,2020,34(2):1-8.
[13]	李因翔,陈洪庆. 狭小空间作业面路基回填方法总结[J]. 中国市政工程,2019,(3):113-115.
[14]	陈容华,甄朋民. 基于粉质黏土的预拌流态固化土的影响因素分析[J]. 重庆建筑,2020,19(9):32-36.
[15]	李丽华,万畅,梅利芳,等. 玻璃纤维水泥土无侧限抗压强度特性研究[J]. 武汉大学学报(工学版),2018,51(3):252-256.
[16]	王立峰,陈巧红,陈建建,等. 垃圾废灰改性水泥土的无侧限抗压强度试验研究[J]. 科技通报,2019,35(12):166-170.