1 绪论
1.1 主要研究内容
1）以湖南炎汝高速某标段粉土为依托，开展了粉土基本特性试验，研究了粉土和改良粉土的击实特性与CBR承载比特性，并对改良粉土的施工工艺提出了建议。
2）开展了水泥改良粉土及石灰改良粉土冻融循环试验及其无侧限抗压强度试验，分析了冻融次数及不同初始含水率对改良粉土强度的影响规律。开展了改良粉土试样冻融循环前后的微观孔隙结构试验，揭示了冻融循环作用对改良粉土孔隙结构的影响规律。
3）通过冻融试验和室内压缩试验，研究了冻融次数及不同初始含水率对水泥改良软黏土压缩性能的影响规律。
4）针对水泥改良软黏土，开展了冻融循环试验及其无侧限抗压强度试验，分析了冻融次数及不同初始含水率对改良软黏土强度的影响规律。开展了改良软黏土试样冻融循环前后的微观孔隙结构试验，揭示了冻融循环作用对改良软黏土孔隙结构的影响规律。
5）针对水泥改良粉土及水泥改良软黏土，开展了不同天数的盐溶液浸泡试验及其无侧限抗压强度试验，分析了浸泡时间对改良土试样强度的影响规律；同时，对盐离子在改良土试样内外部的迁移过程进行数值模拟，揭示盐溶液侵蚀改良土的化学机理。
1.2 研究方法与技术路线
以改良粉土和改良软黏土为研究对象，借助室内试验和数值计算的方法，开展了冻融循环和盐溶液侵蚀作为下的力学性能演化规律研究，并从孔隙结构分布特征和化学胶结溶蚀的细观角度揭示了改良土长期力学性能劣化的机制。
论文工作的研究技术路线，如图1.1。
2 改良粉土的击实和承载比特性
2.1 引言
粉土塑性指数较低，吸水后虽不会引起较大的胀缩变形，但强度会大幅下降。粉土中的细颗粒（＜0.075 mm）含量较多，在较低的初始含水率下具有较强的黏结力，但容易被破坏粉碎，遇水后短时间内会被浸湿，长时间浸泡后易形成流态。细颗粒较多的粉土内部孔隙分布相对均匀，其毛细现象十分活跃，毛吸水的上升高度很大，粉土填筑路基易产生水分累积，引起季冻期冻胀及春季融沉的现象，存在较大的安全隐患。
随着公路交通流量的日益增长，尤其是超载车辆的大量涌现，公路病害层出不穷。特别是在粉土地区，由于粉土难以压实、水稳定性差、易冲刷、强度低、干时起粉、毛细现象显著，其路用性能较差，导致路基病害屡屡发生[18-20]。按照现行规范要求，有些高液限粉土不能直接利用。但受工程造价与环境保护的双重约束，又不得不就近利用的高液限粉土作为高速公路的路基填料。炎陵至汝城高速公路沿线分布有大量的高液限粉土，为了提高粉土路基路面的修筑水平。为此，有必要从粉土的承载比强度出发，提出一套行之有效的处治措施，达到减少和预防路基路面病害的根本目的。
2.2 粉土的基本特性
我国交通行业对高液限土分类主要以土体颗粒组成及其特征、土的塑性指标（液塑限和塑性指数）和土的有机质情况为依据。试验土样取自炎陵至汝城高速公路 23标段，参照《公路土工试验规程》（JTG E40-2007）[21]对土的如下基本物性指标进行了测试，结果见表2.1~2.2和图2.1。
粉土颗粒极细，若颗粒之间赋存水分，土颗粒之间会产生由毛细现象引发的凝聚力。这种凝聚力致使粉土颗粒黏结成团粒，使本试验用土呈现出一种“假塑性”[22-23]，从试验角度上看，该类粉土的液限指数相对于普通粉土的液限指数的指标明显偏大，以至于从液塑限角度看有些粉土可以划分到黏土中去。但依照文献的观点，需要结合粉土的颗粒分布结果来综合考虑，而该粉土的黏粒含量仅为 4.2%，故定名为高液限粉土。
3 改良粉土强度的冻融循环效应与微观机制·················· 13
3.1 引言 ················ 13
3.2 试验试样与方案··················· 13
3.3 无侧限抗压强度的冻融循环效应·················· 15
3.4 细观孔隙分布特征分析············· 17
3.5 小结················ 21
4 改良软黏土强度的冻融循环效应与微观机制················ 22
4.1 引言··················· 22
4.2 软黏土基本物性······················· 22
4.3 改良软黏土压缩特性的冻融循环效应················· 22
4.4 改良软黏土强度的冻融循环效应 ················· 25
5 改良软黏土长期性能的海水侵蚀效应··················· 36
5.1 引言 ·············· 36
5.2 试验方案····················· 36
5 改良软黏土长期性能的海水侵蚀效应
5.1 引言
沿海地区大量分布着粉砂土、软黏土等力学性能较差的不良土，在沿海地区，地下水位较高，在该地区建设港口、房屋建筑、防护堤等混凝土工程时，对地基的处理显得尤其关键。考虑到成本问题，不宜采取直接弃方后完全回填混凝土的方案，而采用水泥处治此类不良土的措施在国内外广为使用。在沿海地区，改良土工程同样面临着混凝土建筑所遇到的问题，海水不断的冲刷、侵蚀给水泥改良土的长期力学强度带来了大幅衰减，大大缩短建筑物的使用寿命。
水泥改良土在历经海水长时间浸泡的过程中，大量的钠离子、镁离子、氯离子、硫酸根离子会以海水为载体，通过各类孔隙通道进入改良土内部。一方面，海水中的阳离子会与改良土内部硅化合物进行化学反应，生成新的硅酸化合物，这些新化合物虽具有一定强度，但改良土的结构性遭到破坏，其整体强度下降；另一方面，氯离子、硫酸根等阴离子会与改良土内部Ca化合物中的Ca离子反应生成难溶于水的化合物，随着海水在改良土内部不断的流动循环，此类难溶于水的化合物在土内不断积累，并吸水结晶膨胀，对土内部孔隙结构造成破坏，导致土体疏松，整体强度下降。
张玉敏等学者对混凝土在海水浸泡条件下进行了一系列的干湿循环试验，结果表明，在相同的试验条件下，不同类型的混凝土的耐久性能不尽一致，其中，矿渣水泥混凝土和普通硅酸盐水泥耐久性较好；高红波[9]等对石膏岩夹层在温度与含盐溶液长时间共同作用下的力学特性进行了大量的试验研究，实测结果表明，在干燥、40℃半饱和、40℃饱和、70℃半饱和、70℃饱和溶液的浸泡条件下，石膏岩的破坏强度分别为704.4、690.1、218.9、255.2、19.5 GPa，岩石强度逐步下降；王开惠等就混凝土的海侵效应进行了大量研究，研究发现，10%NaCl溶液的侵蚀条件下，掺入外加剂的混凝土试件强度大幅下降，但下降幅度低于未掺入外加剂试件，掺入外加剂混凝土试件强度得到了较大的提高，依旧满足工程需求。
6 结论与展望
6.1 结论
以湖南粉土和天津软黏土为研究对象，通过大量室内试验研究了这两种改良土的长期力学性能的演变规律，主要结论如下：
1）通过开展粉土浸水和不浸水的对比承载比试验，发现粉土的强度受水的影响十分显著。同时利用水泥改良粉土，得到了水泥粉土的浸水CBR值，其强度得到了很大的提高，但是如进行改良高天然含水量粉土需要提高其掺灰比。
2）冻融循环作用强烈影响着改良粉土的无侧限抗压强度，试样的无侧限抗压强度随冻融循环次数增加而下降。随着冻融循环次数的增加，90%改良粉土抗压强度的衰减趋势表现为“平缓型”，96%改良粉土抗压强度的衰减趋势表现为“突变型”。
3）96%石灰和水泥改良粉土分别在 FT=6 和 FT=10 时抗压强度降至最低并趋于稳定，建议分别将 FT=6 和 FT=10 后的强度值作为水泥和石灰改良粉土在 96 区填筑的理论设计值为宜。
4）低含水率（25.0%、27.5%、30.0%、32.5%）的改良软黏土试样在不同次数冻融循环作用下，压缩系数呈现出较为平缓的增加趋势；而最大含水率（35.0%）压缩系数对冻融循环次数的反映较为敏感，在 0~3 次及 6~10 次冻融循环过程中，出现较大的增幅。可见，不论初始含水率如何变化，试样在多次冻融循环作用下，压缩系数会出现不同程度的增幅，压缩性能逐渐劣化。
5）冻融循环作用严重影响着水泥改良软黏土的试样无侧限抗压强度，强度衰减主要集中在3次冻融循环之后，在3~6次冻融循环过程中试样强度会出现第二次衰减，这部分衰减过程较为平缓，原因是 3次冻融循环后试样强度基本丧失。冻融循环次数一定时，初始含水量越大，试样强度损失率SN越大。
6）初始含水率越大，随着冻融循环次数的增加，改良土试样大孔隙（0.01～100 μm）分布表现出不均匀性，试样孔隙的孔径整体水平变大；而不同的冻融循环次数和初始含水率对小孔隙（d?10 nm）分布模式的影响不大。因此，孔隙结构的破坏是其宏观力学强度大幅降低的原因。
7）改良软黏土在浸泡 3 天后，淡水浸泡和盐溶液浸泡试样的强度差值达到最大，7 d 和 28 d 养护龄期试样分别相差 0.40、1.28 MPa；改良粉土在浸泡 6 天后，淡水浸泡和盐溶液浸泡试样的强度差值达到最大，压实度为 90%和 96%的试样分别相差0.93、2.31 MPa。因此，5 倍海水盐溶液浸泡的环境下，改良软黏土浸泡 3 天和改良粉土浸泡 6天后强度的衰减值应考虑到设计强度预留之中。
参考文献（略）