摘要：為探究石灰和水泥改性兩種方法加固膨脹土的效果，以蒙-華鐵路三荊段為例，采用現(xiàn)場(chǎng)采樣和室內(nèi)試驗(yàn)，對(duì)膨脹土樣品的顆粒分布和力學(xué)特性進(jìn)行了分析，研究了兩種改性加固方法不同摻和比例的加固效果，分析內(nèi)摩擦角、黏聚力、剪切強(qiáng)度等指標(biāo)的變化規(guī)律，對(duì)兩種加固方案的效果進(jìn)行了比較，并通過電鏡掃描分析了加固后的微觀結(jié)構(gòu)，揭示加固機(jī)理。結(jié)果表明：MHTJ-19和MHTJ-21兩個(gè)區(qū)段的膨脹土在黏性礦物成分、顆粒級(jí)配和力學(xué)參數(shù)方面一致性良好，不存在系統(tǒng)差異。石灰和水泥改性顯著提升了膨脹土的黏聚力、內(nèi)摩擦角和抗剪強(qiáng)度，其中水泥改性效果更佳。電鏡掃描圖像分析顯示，這兩種改性方法通過顆粒凝聚作用提高了膨脹土的力學(xué)性能和降低了膨脹性。研究成果可為重載鐵路工程路基設(shè)計(jì)和維護(hù)提供參考依據(jù)。

關(guān)鍵詞：膨脹土； 力學(xué)特性； 石灰改性； 水泥改性

中圖法分類號(hào)：U213.15

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ?DOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2024.03.009

文章編號(hào)：1006-0081（2024）03-0054-07

0引言

膨脹土膨脹和收縮的過程會(huì)產(chǎn)生裂縫［1-2］，對(duì)土體的抗壓、抗剪、承載力等產(chǎn)生重要影響，給實(shí)際工程帶來(lái)危害［3-4］。為了降低膨脹土地層因上拱下沉、開裂現(xiàn)象等對(duì)工程結(jié)構(gòu)的負(fù)面影響，國(guó)內(nèi)外學(xué)者［5-9］對(duì)膨脹土的改性加固技術(shù)開展了研究。在改性加固方法中，摻和水泥改性和摻和石灰改性是最為常見的兩種方式。在水泥摻和改性加固方面：高建偉等［10］通過分析試驗(yàn)的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度指標(biāo)，對(duì)膨脹土摻入水泥后的改性效果進(jìn)行研究；唐云偉等［11］則進(jìn)一步以無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為因變量，分析了其隨水泥摻量等影響因素的變化情況；李星等［12］對(duì)干濕循環(huán)下的水泥改性加固膨脹土試樣的動(dòng)力特性開展研究；商擁輝等［13］則基于不同摻量下的水泥改性膨脹土試樣，研究了改性膨脹土試樣的水穩(wěn)性、臨界動(dòng)應(yīng)力等指標(biāo)，并借助現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)研究了加固路基的動(dòng)力響應(yīng)特征；考慮到水泥改性的局限性，Yahia等［14］采用復(fù)合摻和劑對(duì)膨脹土進(jìn)行改性加固的嘗試，如橡膠顆粒與水泥結(jié)合［15］、水泥堿渣結(jié)合［16］、酸堿環(huán)境結(jié)合［17］等手段進(jìn)行改性加固。在石灰摻和方面：邊加敏等［18］、周葆春等［19］、汪明武等［20］均對(duì)石灰改性加固膨脹土的機(jī)理和技術(shù)進(jìn)行了試驗(yàn)研究，涵蓋了宏觀、微觀等方面；王眾等［21］對(duì)石灰聯(lián)合粉土對(duì)膨脹土進(jìn)行改性加固的質(zhì)量控制方法開展系統(tǒng)研究；占世斌等［22］對(duì)壩體土進(jìn)行不同摻灰比情況下的改性土試驗(yàn)，并推薦采用石灰摻和的膨脹土改性方案。由此可見，當(dāng)前對(duì)于膨脹土的改性加固技術(shù)研究已較為系統(tǒng)，且存在部分關(guān)于不同改性加固技術(shù)的對(duì)比研究。然而，這些不同技術(shù)對(duì)比的研究較少以同一工程項(xiàng)目、一致膨脹土樣品為研究對(duì)象，難以反映不同加固技術(shù)的差異。另外，不同加固技術(shù)改性加固后，對(duì)膨脹土的改性加固機(jī)理的微觀特征尚缺少比較研究，故無(wú)法有效指導(dǎo)膨脹土的改性加固施工。

蒙-華鐵路是中國(guó)最大規(guī)模的運(yùn)煤專線，全長(zhǎng)1 837 km，其中三荊段膨脹土分布約211 km，由于三荊段平均降雨量703.6～1 173.4 mm，造成礦物分解減弱，蝕變過程時(shí)間和水量充分，利于膨脹性黏土礦物形成，極易影響蒙-華鐵路的安全運(yùn)行?，F(xiàn)階段多數(shù)大型水利水電工程需匹配火電廠提供原動(dòng)力和負(fù)荷調(diào)節(jié)能力，通過水火共濟(jì)保證電力供應(yīng)的穩(wěn)定。作為煤炭等關(guān)鍵能源物資的運(yùn)輸通道，蒙-華鐵路的長(zhǎng)期運(yùn)營(yíng)安全對(duì)保障沿途水利水電設(shè)施穩(wěn)定運(yùn)行和保持相應(yīng)水利水電設(shè)施可靠的供電能力意義重大。為系統(tǒng)研究膨脹土改性加固技術(shù)的機(jī)理以及不同改性加固技術(shù)的差異，本文以蒙-華鐵路三荊段為研究對(duì)象，開展摻石灰改性加固和摻水泥改性加固對(duì)比研究。首先對(duì)TJMH-19和TJMH-21兩個(gè)區(qū)段的膨脹土樣開展黏土礦物成分、顆粒級(jí)配、力學(xué)參數(shù)的對(duì)比研究，以驗(yàn)證其一致性。在此基礎(chǔ)上，對(duì)水泥摻和改性和石灰摻和改性的機(jī)理進(jìn)行分析，并對(duì)比了不同摻和改性后試樣的黏聚力、內(nèi)摩擦角和無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，對(duì)摻和量的影響進(jìn)行分析。最后，采用電鏡掃描，對(duì)不同摻和方法、不同摻和量下的相同膨脹土樣進(jìn)行改性加固，并對(duì)比掃描電鏡圖像的差異，從微觀角度分析改性加固機(jī)理。本文基于一致膨脹土樣的不同改性加固方法對(duì)比研究，可以為工程方案選擇和工法優(yōu)化提供參考。

黃啟友石灰與水泥改性加固膨脹土對(duì)比試驗(yàn)研究

1工程背景

1.1工程概況

蒙-華鐵路線路起于內(nèi)蒙古自治區(qū)浩勒?qǐng)?bào)吉站，止于江西省吉安站，跨越蒙、陜、晉、豫、鄂、湘、贛7個(gè)省區(qū)，投資概算1 700億元，是繼大秦線（山西大同至河北秦皇島）之后中國(guó)又一條超長(zhǎng)距離的運(yùn)煤大通道，規(guī)劃設(shè)計(jì)輸送能力為2億t/a。蒙-華鐵路為新建國(guó)鐵Ⅰ級(jí)，電力牽引，客貨混跑，浩勒?qǐng)?bào)吉至荊州段為雙線，岳陽(yáng)至吉安段為單線并預(yù)留雙線條件，設(shè)計(jì)行車速度120 km/h，全線采用全封閉、全立交設(shè)計(jì)，正線為有砟軌道，長(zhǎng)度6 km以上隧道內(nèi)鋪設(shè)彈性支承塊式無(wú)砟軌道。路基總長(zhǎng)1 038.757 km、橋梁總長(zhǎng)297.121 km（共702座）、隧道總長(zhǎng)457.504 km（228座）。全線新建及改建車站74座、牽引變電所37座，設(shè)煤炭集輸運(yùn)站5座和臨時(shí)煤堆場(chǎng)5個(gè)。2015年開始修建，2020年建成開通。與國(guó)內(nèi)已建重載鐵路相比，蒙-華重載鐵路具有南北跨越大、線路總里程長(zhǎng)、路基比例高達(dá)56.546%，且機(jī)車牽引力大、貨運(yùn)量大、建設(shè)周期短等突出特點(diǎn)，在中國(guó)重載貨運(yùn)線路中占據(jù)重要位置。

三荊段膨脹土分布約211 km，改良土填方約1 581萬(wàn)m3，膨脹土分布最多、最厚。由于三荊段所經(jīng)地區(qū)屬南陽(yáng)盆地（典型膨脹土區(qū)），屬北亞熱帶季風(fēng)型大陸性氣候，年平均氣溫14.4～15.7 ℃（7月極端氣溫41.4 ℃），年平均降雨量703.6～1 173.4 mm，降雨多集中在6～9月，占全年降雨量63.1%，全年其他時(shí)間干旱少雨，礦物分解減弱，蝕變過程有足夠時(shí)間和水量，并易于積聚堿土金屬元素，有利于膨脹性黏土礦物形成。

1.2研究區(qū)域膨脹土特性

三荊段各標(biāo)段膨脹土分布特點(diǎn)如下，根據(jù)數(shù)據(jù)繪制三荊段各標(biāo)段不同等級(jí)膨脹土分布如圖1所示。

（1） DK916+000～DK1044+300段（TJMH-19區(qū)段）地處南襄盆地壟崗區(qū)，地勢(shì)平緩開闊，地面標(biāo)高由北至南從255 m逐漸降低至80 m。膨脹土一般厚度大于20 m，最厚可達(dá)50 m，部分地段中間夾有較厚層軟至流塑狀粉質(zhì)黏土，一般厚3～5 m，最厚超過10 m，下伏砂礫石層。此段以中等膨脹土為主，長(zhǎng)度約73.11 km，占比59.83%；弱膨脹土長(zhǎng)度約14.24 km，占比11.66%；強(qiáng)膨脹土約34.84 km，占比28.51%。

（2） DK1044+300～DK1076+050段（TJMH-21區(qū)段）地處磨旗山和楊家大山間丘間盆地，地勢(shì)較平緩開闊，地面標(biāo)高60～128 m。膨脹土厚度一般不超10 m，部分地段夾有軟至流塑狀粉質(zhì)黏土，一般厚3～5 m，下伏砂礫石層。此段以中等膨脹土為主，長(zhǎng)度約23.05 km，占比72.60%；弱膨脹土長(zhǎng)度約8.70 km，占比27.40%。

（3） DK1072+050～1134+690段位于宜荊丘陵區(qū)，地勢(shì)起伏，地面標(biāo)高80～158 m。白堊系砂巖丘坡表層覆蓋薄層Q4el＋dl粉質(zhì)黏土，多具弱膨脹性，一般厚1～3 m，局部最厚可達(dá)5 m。此段以弱膨脹土為主，長(zhǎng)度約43.80 km，占比76.31%；中等膨脹土長(zhǎng)度約13.60 m，占比23.69%。

2膨脹土特性研究

2.1不同區(qū)段膨脹土級(jí)配和成分對(duì)比

根據(jù)工程實(shí)際需要，在三荊段的不同區(qū)段，分別采用不同的改性加固技術(shù)，其中DK916+000～DK1034+000段采用水泥摻和改性加固，DK1058+800～DK1076+050段采用石灰摻和改性加固。在研究中，DK916+000～DK1034+000段膨脹土試樣取自MHTJ-19標(biāo)段的大山寨、黃牛種、宋崗、小薛崗等14處取土場(chǎng)；而DK1058+800～DK1076+050段膨脹土樣則取自MHTJ-21標(biāo)段千弓村、譚灣、楊河村、武安取等6處取土場(chǎng)。

為排除因不同取土點(diǎn)土樣化學(xué)成分對(duì)加固效果造成的影響，本節(jié)先對(duì)比兩個(gè)工段的黏土礦物含量和黏性顆粒含量、顆粒級(jí)配的異同。2個(gè)區(qū)段取土場(chǎng)土樣的整體黏土礦物分布和顆粒級(jí)配分布如圖2所示。

從圖2中可知：在影響膨脹土膨脹性的黏土礦物含量方面，2個(gè)區(qū)段所取土樣的黏土礦物含量分布基本一致，這說明2個(gè)區(qū)段所取土樣在化學(xué)成分方面具有較好的一致性；此外，在顆粒級(jí)配方面，2個(gè)區(qū)段所取的強(qiáng)、中、弱膨脹土的顆粒級(jí)配也基本一致（2個(gè)區(qū)段圖中對(duì)應(yīng)圖例為MHTJ-19和MHTJ-21）。由此可知，兩個(gè)區(qū)段所取膨脹土樣的一致性較好，在后續(xù)研究中可以忽略其差異對(duì)加固效果的影響。

2.2不同區(qū)段膨脹土力學(xué)參數(shù)對(duì)比

研究涉及的2個(gè)區(qū)段膨脹土在黏性礦物含量和顆粒分布上基本一致，本節(jié)將對(duì)比研究2個(gè)工段膨脹土試樣的三軸不固結(jié)不排水剪（UU）試驗(yàn)結(jié)果，為后續(xù)加固強(qiáng)度對(duì)比做參考，以消除誤差。

從表1可知，MHTJ-19和MHTJ-21兩區(qū)段的弱、中、強(qiáng)膨脹土的黏聚力（c）和內(nèi)摩擦角（φ）總體分布接近，這也從正面表明兩區(qū)段的土樣不存在力學(xué)參數(shù)、化學(xué)成分的不一致，不會(huì)給后續(xù)加固效果對(duì)比帶來(lái)誤差。

3膨脹土改性加固對(duì)比

3.1水泥改性加固機(jī)理

水泥摻入到膨脹土中后，會(huì)引起水泥的水解和水化反應(yīng)，產(chǎn)生水泥水化物。一部分水泥水化物與黏土顆粒產(chǎn)生相互作用，水泥水化物中的氫氧化鈣（Ca（OH）2）又與二氧化碳（CO2）發(fā)生碳酸化作用。經(jīng)過這些反應(yīng)與相互作用后，改變了膨脹土的原有性質(zhì)。水泥在發(fā)生水化反應(yīng)后，將生成硅酸三鈣（3CaO·SiO2）、硅酸二鈣（2CaO·2SiO2）、鋁酸三鈣（3CaO·Al2O3）、鐵鋁酸四鈣（4CaO·Al2O3·Fe2O3）、硫酸鈣（CaSO4）等化合物，這些化合物中，有的化合物自身繼續(xù)硬化，形成水泥石骨架；有的則與其周圍具有一定活性的黏土顆粒相互間發(fā)生離子交換和團(tuán)?；饔?、凝硬反應(yīng)和碳酸化作用等，最終提高膨脹土抗剪強(qiáng)度。

3.2石灰改性加固機(jī)理

石灰是鐵路膨脹土改良技術(shù)中普遍使用的材料，生石灰的主要成分是CaO，其次是MgO。將生石灰拌入土中后，CaO馬上吸水消解生成Ca（OH）2，即熟石灰。在熟化過程中，可吸水，發(fā)熱，膨脹，但是由于石灰摻量較少所以真正的膨脹力很小。生石灰完全消解后生成了Ca（OH）2，則可與膨脹土中的黏土顆粒發(fā)生離子交換、凝硬反應(yīng)和碳酸化反應(yīng)，從而使膨脹土得到改良。膨脹土中摻水泥、石灰等，均能提高強(qiáng)度，減少膨脹率。就改良效果而言，石灰在降低土的膨脹率方面比水泥更為有效，而水泥則能顯著增加土的強(qiáng)度。

需要注意的是，膨脹土中摻石灰后盡管能顯著減小其塑性指數(shù)和大大弱化其膨脹性能，但并非摻入石灰越多效果越好，當(dāng)石灰摻量超過某一值后，過多的石灰在土中自由存在，反而會(huì)導(dǎo)致其力學(xué)性質(zhì)變差。因此，其摻灰率應(yīng)通過物理與力學(xué)性質(zhì)、脹縮性、水穩(wěn)性等試驗(yàn)來(lái)確定。

3.3改性加固效果對(duì)比

對(duì)各區(qū)段內(nèi)常見的中膨脹土分別開展水泥摻和改性和石灰摻和改性加固試驗(yàn)。水泥摻和改性試驗(yàn)，選自其中具有代表性的來(lái)自同一個(gè)地方2個(gè)取樣點(diǎn)的土樣（MHTJ-19的1號(hào)和2號(hào)試樣），測(cè)量了不同摻和量下的黏聚力、內(nèi)摩擦角、飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，并與采用生、熟石灰摻和的MHTJ-21區(qū)段的兩批不同摻和量的樣品進(jìn)行對(duì)比，如圖3所示。

對(duì)于水泥加固樣品，當(dāng)膨脹土中摻入水泥改良劑后，抗剪強(qiáng)度得到了明顯的提升，說明水泥的摻入對(duì)水泥改良土的抗剪強(qiáng)度影響顯著。并且，隨著水泥摻量的增加，抗剪強(qiáng)度逐漸增大，當(dāng)水泥摻量為3%時(shí)，改良膨脹土的黏聚力由素土的40 kPa左右增大至139～182 kPa，增長(zhǎng)幅度近3～5倍，內(nèi)摩擦角增長(zhǎng)了約15%～35%；當(dāng)水泥摻量為4%時(shí)，黏聚力達(dá)到了201～204 kPa；當(dāng)水泥摻量為5%時(shí)，黏聚力達(dá)到了244～291 kPa，總增長(zhǎng)幅度達(dá)到了5～7倍，內(nèi)摩擦角的增長(zhǎng)幅度為1.3～1.9倍。飽和抗壓強(qiáng)度得到了明顯的增長(zhǎng)，說明水泥的摻入對(duì)水泥改良土的飽和抗壓強(qiáng)度影響顯著，且隨著水泥摻量的增加，飽和抗壓強(qiáng)度逐漸增大。對(duì)于沙灣中膨脹土，當(dāng)水泥摻量為3%時(shí)，改良膨脹土的飽和抗壓強(qiáng)度為1 210 kPa，當(dāng)水泥摻量為5%時(shí)，飽和抗壓強(qiáng)度達(dá)到了1 840 kPa，增長(zhǎng)幅度約為1.52倍。水泥改性的機(jī)制在于水泥拌入土體后發(fā)生系列水解與水化反應(yīng)，由于膨脹土在微觀結(jié)構(gòu)及水分空間分布上具有一定的隨機(jī)性與非均質(zhì)性，導(dǎo)致水泥改性效果往往也表現(xiàn)出一定的非均質(zhì)性，所以在相同的處置措施下可能表現(xiàn)出較大的力學(xué)性能差異，如圖3（c）所示，但是即便如此，依然可以看出采用水泥改性的效果明顯優(yōu)于石灰的改性效果。

對(duì)于石灰摻和改性試樣，石灰能大幅增強(qiáng)膨脹土的抗剪強(qiáng)度，主要表現(xiàn)在黏聚力的大幅增加以及內(nèi)摩擦角的少量增大。具體而言，改良后弱膨脹土的黏聚力增加31.3～66.2 kPa，內(nèi)摩擦角增加到4°～9°，中膨脹土的黏聚力增加30.7～74.0 kPa，內(nèi)摩擦角增加7°～21°。此外，土體膨脹性越強(qiáng)，石灰改良的效果越好，黏聚力和內(nèi)摩擦角在摻灰率為5%左右時(shí)存在明顯拐點(diǎn)，到達(dá)拐點(diǎn)后，強(qiáng)度增加緩慢，甚至不變。在膨脹土中摻入石灰能有效提高其無(wú)側(cè)限強(qiáng)度，具體表現(xiàn)為試樣的飽和無(wú)側(cè)限強(qiáng)度上升至原來(lái)的5～11倍。分析圖3數(shù)據(jù)可見，雖然熟石灰和生石灰的改性對(duì)于石灰的摻和改性結(jié)果十分接近，但是在部分工況中（如采用2%的摻量），生石灰的改良效果優(yōu)于熟石灰的改良效果。膨脹土的7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度及飽和無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度隨含灰率的增加而明顯增大，但當(dāng)土體含灰率在5%以后，摻入石灰對(duì)于其無(wú)側(cè)限強(qiáng)度的提高將變緩。

綜上可知，對(duì)于所研究的試樣，摻入水泥對(duì)膨脹土的改性效果好于摻和石灰改性的試樣。摻和水泥改性的試樣在黏聚力、飽和無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度優(yōu)于摻和石灰的試樣，而兩種摻和方式在內(nèi)摩擦角加固方面的效果無(wú)顯著差別。為提升膨脹土的承載力等指標(biāo)，最后采用摻和水泥改性的方法對(duì)其進(jìn)行加固。

4掃描電鏡結(jié)果比較

對(duì)獲取的弱膨脹土樣品，分別摻入3.5%的石灰和水泥，以及摻入5%的石灰和水泥，并對(duì)摻和前后的樣品進(jìn)行電鏡掃描，所得結(jié)果如圖4所示。由于膨脹土的膨脹性從微觀上來(lái)看主要是由于面-面疊聚體的黏土片大量緊密聚集而導(dǎo)致，從圖中可以發(fā)現(xiàn)，摻入水泥進(jìn)行改良后，膨脹土中出現(xiàn)了眾多細(xì)小顆粒，包括顆粒基質(zhì)、團(tuán)聚體及連結(jié)物，而片狀和扁平狀顆粒大幅減少甚至消失，顆粒邊緣呈不規(guī)則形狀，顆粒間緊密接觸，微裂隙減少，這是由于摻入水泥后，通過離子交換等作用可以改善原片狀黏土顆粒的親水性，且水泥本身具有絮凝作用及團(tuán)?；?yīng)，易在顆粒表面形成團(tuán)聚體。對(duì)比摻入石灰后的改良效果，雖然石灰對(duì)膨脹黏土顆粒有類似的絮凝作用，但根據(jù)電鏡掃描照片可見，摻入石灰后的膨脹土片狀顆粒表面團(tuán)聚結(jié)構(gòu)明顯較為粗糙，存在較大的間隙，密實(shí)度較差，可見其土性改善效果遜色于采用水泥改性樣品。此外，對(duì)比摻入不同劑量改良劑的膨脹土樣電鏡掃描結(jié)果可以發(fā)現(xiàn)，改良劑摻入比例越高，無(wú)論采用水泥還是石灰作為摻料，團(tuán)聚狀結(jié)構(gòu)均更加明顯。其中，采用水泥改性的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)粒徑未有顯著變化，并且依然保持較高的密實(shí)度，故摻料增加對(duì)改性效果提升影響顯著。然而，采用石灰改性的團(tuán)聚結(jié)構(gòu)粒徑有明顯變化，并引入了更多的孔隙結(jié)構(gòu)，故雖然其團(tuán)聚結(jié)構(gòu)有所增加，其改性效果卻沒有對(duì)應(yīng)顯著增長(zhǎng)。上述觀測(cè)結(jié)果表明，采用水泥改良膨脹土整體效果更加顯著，而采用石灰改性在摻和量較高時(shí)未能繼續(xù)提升改性效果，加固效果不及水泥摻入加固的膨脹土。

5結(jié)論

本文通過室內(nèi)力學(xué)試驗(yàn)、試驗(yàn)加固、電鏡掃描和數(shù)據(jù)分析，對(duì)采用摻入石灰改性加固和摻入水泥改性加固膨脹土的加固機(jī)理和加固效果進(jìn)行了對(duì)比分析，主要結(jié)論如下。

（1） 三荊段MHTJ-19和MHTJ-21兩區(qū)段的膨脹土在黏性礦物成分、顆粒直徑、力學(xué)參數(shù)等指標(biāo)上均不存在顯著差異，兩區(qū)段的土樣一致性較好。

（2） 摻和水泥改性的試樣在黏聚力、飽和無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度優(yōu)于摻和石灰的試樣，而兩種摻和方式在內(nèi)摩擦角加固方面的效果無(wú)顯著差別。摻和石灰試樣在石灰含量超過5%時(shí)，無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度提升緩慢。

（3） 掃描電鏡觀察結(jié)果表明：采用水泥改良膨脹土能有效改善膨脹土內(nèi)部結(jié)構(gòu)，具有較好的改性加固效果。相比之下，當(dāng)石灰摻入量較高時(shí)，其改性加固效果受到限制，未能達(dá)到水泥摻入加固的水平。

參考文獻(xiàn)：

［1］胡卸文，李群豐，趙澤三，等.裂隙性粘土的力學(xué)特性［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，1994，16（4）：81-88.

［2］周明濤，楊森，秦健坤，等.土壤裂隙研究的回顧與展望［J］.土壤通報(bào)，2017，48（4）：988-995.

［3］蔡正銀，朱洵，黃英豪，等.凍融過程對(duì)膨脹土裂隙演化特征的影響［J］.巖土力學(xué)，2019，40（12）：4555-4563.

［4］劉祖強(qiáng)，羅紅明，鄭敏，等.南水北調(diào)渠坡膨脹土脹縮特性及變形模型研究［J］.巖土力學(xué)，2019，40（增1）：409-414.

［5］鄒維列，藺建國(guó)，韓仲，等.膨脹土邊坡加固技術(shù)研究進(jìn)展［J］.中南大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2022，53（1）：126-139.

［6］艾密，張偉鋒.不同摻加劑改性膨脹土的試驗(yàn)研究［J］.人民長(zhǎng)江，2017，48（增1）：229-231，252.

［7］PER L，POLINA L.Impact of strength-enhancing admixtures on stabilization of expansive soil by addition of alternative binders［J］.Civil and Environmental Engineering，2022，18（2）：726-735.

［8］SHIVANSHI，KUMAR A J，BAHADUR V S，et al.Effect of soluble gypsum on swell behaviour of lime-treated expansive soil – a micro-level investigation［J］.Geomechanics and Geoengineering，2022，17（6）：1786-1800.

［9］AL-MAHBASHI M A，AL-SHAMRANI A M，MOGHALB A A.Soil-water characteristic curve and one-dimensional deformation characteristics of fiber-reinforced lime-blended expansive Soil［J］.Journal of Materials in Civil Engineering，2020，32（6）：04020125.1-04020125.9.

［10］高建偉，余宏明，錢玉智，等.水泥改良膨脹土強(qiáng)度特性試驗(yàn)研究［J］.公路，2013，58（12）：165-168.

［11］唐云偉，童磊，張國(guó)棟，等.水泥改良膨脹土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)研究［J］.淮陰工學(xué)院學(xué)報(bào)，2013，22（3）：26-30.

［12］李星，程謙恭，張金存，等.干濕循環(huán)下高鐵路基水泥改良膨脹土動(dòng)力特性試驗(yàn)研究［J］.鐵道建筑，2016，56（6）：99-103.

［13］商擁輝，徐林榮，劉維正，等.重載鐵路水泥改良膨脹土工程特性與路用性能［J］.西南交通大學(xué)學(xué)報(bào)，2020，55（5）：1044-1051.

［14］YAHIA M，HOSSAM H，KHALIL H A.Effect of cement-by-pass dust stabilized-expansive soil subgrade on pavement rutting［J］.Innovative Infrastructure Solutions，2021，7（1）：63.

［15］王協(xié)群，張伊，彭琛，等.廢舊橡膠輪胎顆粒-水泥改性強(qiáng)膨脹土的長(zhǎng)期路用性能研究［J］.公路，2023，68（6）：362-370.

［16］劉晶晶，吳東彪，許龍，等.水泥-堿渣改良膨脹土干濕循環(huán)耐久性及其劣化機(jī)制試驗(yàn)研究［J］.科學(xué)技術(shù)與工程，2023，23（21）：9207-9218.

［17］王斯海，趙貴濤，袁昌成，等.酸堿環(huán)境下膨脹土脹縮變形規(guī)律研究［J］.人民長(zhǎng)江，2022，53（10）：175-185.

［18］邊加敏，蔣玲，王保田.石灰改良膨脹土強(qiáng)度試驗(yàn)［J］.長(zhǎng)安大學(xué)學(xué)報(bào)（自然科學(xué)版），2013，33（2）：38-43.

［19］周葆春，孔令偉，郭愛國(guó).石灰改良膨脹土的應(yīng)力-應(yīng)變-強(qiáng)度特征與本構(gòu)描述［J］.巖土力學(xué)，2012，33（4）：999-1005.

［20］汪明武，秦帥，李健，等.合肥石灰改良膨脹土的非飽和強(qiáng)度試驗(yàn)研究［J］.巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2014，33（增2）：4233-4238.

［21］王眾，樊曉軍，潘旋，等.粉土石灰聯(lián)合改良膨脹土路基填筑質(zhì)量控制［J］.公路，2023，68（6）：171-176.

［22］占世斌，張勝軍，周蕙嫻，等.淮河臨淮崗工程膨脹土物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)研究［J］.水利水電快報(bào)，2022，43（5）：89-93.

（編輯：高小雲(yún)，唐湘茜）

Comparative study on lime and modified cement expansive soil

HUANG Qiyou

（China Railway Siyuan Survey and Design Group Co.，Ltd.，Wuhan 430063，China）

Abstract：?In order to study the effect of lime and cement soil modification on expansive soil，taking Sanjing section of Meng-Hua railway as an example，the particle distribution and mechanical properties of expansive soil samples were analyzed by field sampling and laboratory tests.The effects of two kinds of modified reinforcement methods with different blending ratios were studied，and the variation of internal friction angle，cohesion and shear strength were analyzed.Moreover，the micro-structure of the reinforced concrete was analyzed by SEM，and the mechanism of the reinforced concrete was revealed.The results showed that the consistency of clay mineral composition，particle size distribution and mechanical parameters of expansive soils in sections MHTJ-19 and MHTJ-21 were good，and there was no systematic difference.The cohesion，internal friction angle and shear strength of expansive soil were improved by lime and cement soil modification，but the effect of cement modification was better.The analysis of SEM images showed that the mechanical properties of expansive soil were improved and the swelling property was reduced by both methods through particle agglomeration.The research results can provide a reference for the design and maintenance of roadbed of heavy-haul railway engineering.

Key words：?expansive soil； mechanical property； lime modification； cement modification