嚴(yán)曉偉

（蘇州科技大學(xué) 土木工程學(xué)院，江蘇 蘇州215011）

1 研究背景

目前，我國的國土面積大，河道分布比較廣，導(dǎo)致國家花費(fèi)許多代價(jià)來治理河道。其中河道清淤成為了一項(xiàng)必不可少的措施，然而處理的淤泥大多廢置，無法得到充分利用，因此才有很多學(xué)者對淤泥進(jìn)行一系列的試驗(yàn)研究。

河道淤泥具有高含水量、高壓縮性、強(qiáng)度低等特點(diǎn)，一般情況下在實(shí)際工程中很難直接使用，通過向淤泥中添加水泥、石灰等固化材料，來改善淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)，如顧歡達(dá)等[1]對淤泥的再生資源化利用進(jìn)行了探討，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過流動化處理后的河道淤泥具有一定的強(qiáng)度和韌性；三島嶋 雄，豐?？√2-3]等研究氣泡混合土的物理力學(xué)性質(zhì)，并分析其工程應(yīng)用前景且具有流動特性的氣泡混合土特別適合地下或狹小趨于的回灌處理；由于氣泡混合土密度小，質(zhì)量輕也可用作軟基處理或減小地基不均勻沉降。隨著國內(nèi)外研究的進(jìn)步，河道淤泥氣泡混合土（FMLSS）因其具有高流動性、輕質(zhì)性、強(qiáng)度可調(diào)節(jié)等特點(diǎn)，逐漸成為研究熱點(diǎn)。很多學(xué)者對其進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)河道淤泥氣泡混合土的物理力學(xué)性質(zhì)與水泥摻入量、氣泡含量、含水量以及養(yǎng)護(hù)周期有著密不可分的關(guān)系。

2 凍融研究進(jìn)展

根據(jù)我國的地理分布特點(diǎn)，許多地方存在季節(jié)性凍土土的情況，這些地區(qū)路面會隨著氣溫的變化產(chǎn)生反復(fù)的凍結(jié)和融化，土體的內(nèi)部結(jié)構(gòu)也隨之改變，并且由此導(dǎo)致土的物理力學(xué)性質(zhì)的改變，影響建筑物的安全性和耐久性。關(guān)于凍融對土性質(zhì)影響的研究有很多，例如Chamberlain E J[4]等探討凍融對土的滲透性和結(jié)構(gòu)的影響以及微觀機(jī)理研究；Majdi A. Othman[5]等研究凍融條件對黏土水力傳導(dǎo)率的影響。隨著我國經(jīng)濟(jì)建設(shè)向西部的發(fā)展，在區(qū)建設(shè)中不可避免的遇到這些問題，例如房屋基礎(chǔ)的凍脹和融沉、公路路基的融沉、交通隧道的凍裂。凍融對土工程性質(zhì)的影響大致可以從凍融對土物理性質(zhì)和力學(xué)性質(zhì)影響兩方面來分析，盡管他們是相互聯(lián)系的，以下是對這兩方面的研究現(xiàn)狀的論述分析。

3 凍融條件對物理性質(zhì)影響

河道淤泥氣泡混合土主要是由淤泥、水、固化劑和氣泡在一定的比例下混合攪拌而成，要將其運(yùn)用于實(shí)際工程中，必須要對凍融條件下氣泡混合土的物理力學(xué)性質(zhì)有充分的了解。

周云東等[6]通過室內(nèi)試驗(yàn)研究凍融循環(huán)對氣泡混合輕質(zhì)土體積、密度和氣孔結(jié)構(gòu)等物理特性的影響，試驗(yàn)結(jié)果表明密度的變化與氣泡混合輕質(zhì)土的初始含水量密切相關(guān)，隨著凍融循環(huán)次數(shù)的增加，含水量和密度最終趨向于一個穩(wěn)定值，而氣泡混合輕質(zhì)土的體積變化率不超過1.5%。Konrad J M[7]等發(fā)現(xiàn)凍融條件下土體的固結(jié)程度會導(dǎo)致空隙率的增加或者減少。當(dāng)在補(bǔ)水的條件下進(jìn)行凍融循環(huán)試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)反復(fù)的凍融循環(huán)作用會使土樣的含水量增加，從底部到頂部含水量逐漸遞增；黃土樣在凍融循環(huán)初期凍脹變形比較大，之后變形趨于穩(wěn)定，后期土樣出現(xiàn)較小的沉降變形；凍融使得黃土樣的干密度逐漸減小，且凍融循環(huán)劇烈的上部干密度較下部較小。梁波等[8]在凍融試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)由于水分向凍結(jié)峰面遷移，從初始階段的含水率平均分布，發(fā)展到土樣下部含水量減小，而上部含水率增大。

4 凍融條件對力學(xué)性質(zhì)的影響

劉寅[9]考慮了不同初始含水率、不同冷端溫度以及不同循環(huán)次數(shù)三個影響因素，基于靜三軸試驗(yàn)研究土樣的凍融特性及凍融循環(huán)次數(shù)對黃土力學(xué)性質(zhì)的影響，凍融循環(huán)試驗(yàn)揭示了黃土強(qiáng)度參數(shù)的變化，粘聚力在經(jīng)過一定次數(shù)的凍融循環(huán)之后降到最低值并趨于穩(wěn)定，內(nèi)摩擦角總趨勢上略有增大，規(guī)律不明顯。對比凍融作用下對不同含水量、不同干密度和不同水泥含量土樣的抗剪強(qiáng)度，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)經(jīng)過凍融后的土樣粘聚力變大而內(nèi)摩擦角無明顯變化，含水量和水泥含量對凍融前后的土樣的抗剪強(qiáng)度均有影響。孫勇等[10]選取一定深度天然鹽漬土，控制其在一定密度和一定含水率狀態(tài)下進(jìn)行多次凍融循環(huán)試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果表明：在多次凍融循環(huán)之后，其粘聚力呈現(xiàn)先增大后降低的趨勢，而內(nèi)摩擦角呈現(xiàn)不斷增大的趨勢。

5 結(jié)論

通過已有的試驗(yàn)分析，凍融循環(huán)下土體的物理力學(xué)性質(zhì)會發(fā)生一定的改變，影響因素包括密度、含水率、強(qiáng)度指標(biāo)、壓縮系數(shù)等。由于河道淤泥氣泡混合土是由淤泥、水、固化劑、氣泡劑等攪拌而成，其配比的不同會直接對氣泡混合土本身性質(zhì)產(chǎn)生影響，另外土質(zhì)、凍結(jié)溫度、凍結(jié)時(shí)間以及外荷載等一些因素會對凍融循環(huán)下土的物理力學(xué)性質(zhì)產(chǎn)生不同的影響。研究凍融循環(huán)下河道淤泥氣泡混合土的物理力學(xué)性質(zhì)不僅需要考慮凍融前后指標(biāo)的變化情況，還需考慮一些外在影響因素。

綜上分析，國內(nèi)外對凍融作用進(jìn)行了廣泛的研究，但是由于土質(zhì)差異、試驗(yàn)方法不同、試驗(yàn)儀器條件不同等因素，基于凍融作用對于土的物理力學(xué)性質(zhì)影響研究并沒有較為統(tǒng)一的系統(tǒng)性的結(jié)論。