圖2 不同配比灰土8%水泥強度曲線

     3.2含水量對抗壓強度的影響

     為比較含水量對水泥灰土的影響，選取不同水泥摻量1:9灰土無側限抗壓強度隨含水量的變化曲線，如圖3和圖4所示（為了便于比較，文中將最優含水量試驗曲線加粗）。含水量對強度的影響表現為：同一配比的水泥灰土、越接近于最優含水量，其抗壓強度越大，含水量離最優含水量越遠的試樣強度越低。隨著齡期的增長這種現象愈發明顯，到后期最優含水量的強度曲線從其他含水量的強度曲線中逐漸向上分離出來。高于最優含水量的試樣較低于最優含水量的試樣強度下降更為顯著，因而，在實際工程應用中含水量的選取建議采取“寧低勿高”的原則。通過圖3圖4還可以看出，各種含水量下8%水泥摻量的強度值及隨齡期的增長率比6%水泥摻量的相應值高出至少60%以上，再次說明水泥摻量對灰土強度和早期強度的提高作用。

圖3 1:9灰土6%水泥強度曲線

圖4 1:9灰土8%水泥強度曲線

     3.3 水穩定性

    水穩定性是衡量和評價填料工程性質的一個重要指標，一般采用軟化系數來進行評價。軟化系數是指填料飽和狀態下的抗壓強度與普通潮濕狀態下強度之比。表2給出了各種配比水泥灰土在不同含水量時的軟化系數（為了便于比較，文中將最優含水量的試驗數據加粗）。可見，在最優含水量下各種水泥灰土的水穩定性最好，另外，隨著水泥摻量的增加，水泥灰土的水穩定性也隨著水泥摻量的增加而增強。相較類似工程的試驗，本次試樣所得的軟化系數偏低，這可能是由于試驗前期擊實操作不當，擊實功能不足以及齡期較短等因素造成的。

表2 不同配比水泥灰土的軟化系數（60d）

     對于實際工程中的夯實擠密樁來講，它們的工作環境都會受到圍壓的作用，故其破壞形式多具有塑性破壞的特點。水泥灰土試樣破壞形式在較短齡期（30d以內）表現出原狀土的形式，多表現出應變較大的塑性破壞；隨著齡期的增長（60d以后）水泥灰土試樣的各項力學性狀逐漸展現出巖石試樣的性質，多表現出應變較小的脆性破壞。從大量的無側限抗壓強度試驗中發現，所得的應力-應變曲線大多可分為三個顯著區別的階段[2]，如圖5所示。

圖5 水泥灰土典型應力—應變曲線

    (1)彈性變形階段：從開始加載至P1點，該階段應力較小，變形主要來自于試樣團粒和凝結材料結晶體產生的彈性變形，應力‑應變曲線大致為直線，變形在卸載之后可以恢復。

    (2)塑性強化階段：該階段的終點P2對應于應力‑應變曲線的峰值強度。應力-應變曲線進入彎曲段，斜率減小的同時變形增長速率逐漸增大，壓應力增長速率逐漸減小。表明試樣內部微裂隙逐漸擴展、貫穿并逐漸發展成為明顯可見的裂紋和裂縫。

    (3)殘余軟化階段：當加載應力超過試樣的極限強度后，即應力‑應變曲線開始向下彎曲, 應變持續增長的同時應力降低，出現明顯的軟化特征。此時雖然試樣不能承擔更大的荷載，但由于破裂面兩側的摩擦咬合作用沒有出現壓應力突然急劇下降的現象，試樣還能承受一定的荷載。

     4、結論

    分別對1:9、2:8、3:7灰土試樣摻入6%、8%的水泥灰土試樣在不同含水量下開展擊實實驗、無側限抗壓強度以及水穩定性試驗，分析齡期、含水量、水泥摻量等因素對水泥灰土工程性質的影響，得到結論如下：

     (1) 灰土的配比對水泥灰土最優含水量和最大干密度的影響較大，而水泥摻量的影響相對較小；水泥灰土強度隨水泥摻入量的增加而增大, 且隨齡期的增長水泥摻入比越高強度增長速率越快。水泥摻量越高，其早期強度越高；

     (2) 含水量對水泥灰土的強度影響較大。試樣越接近最優含水量，相應的抗壓強度越大，含水量離最優含水量越遠的試樣強度越低，且高于最優含水量的試樣較低于最優含水量的試樣強度下降更為明顯；

     (3) 在最優含水量時水泥灰土的水穩定性最好，水泥灰土的水穩定性隨著水泥摻量的增加而增強；

     (4) 水泥灰土試樣在齡期較短時多出現塑性破壞；隨齡期的增長逐漸呈現為脆性破壞。典型的水泥灰土應力應變曲線呈現出3個明顯的階段：彈性變形階段，塑性強化階段以及殘余軟化階段。

     參考文獻(References)

     [1] 韓曉雷，郅彬，郭志勇.灰土強度影響因素研究，巖土工程學報 2002，24(5)：667-669.

     [2] 徐秀香，王蓉，水泥灰土特性的試驗研究，沈陽建筑大學學報(自然科學版). 2006，22(6)：911-915.

     [3] 王蓉，水泥灰土強度影響因素及其力學損傷模型初探與灰土擠密樁復合地基承載力的概率分析西安：西安建筑科技大學，2005.

     [4] 王超楠，水泥灰土的強度特性及工程應用研究，西安：西安建筑科技大學，2005.

     [5]土工實驗方法標準(GB/T 50123-1999).北京：中國計劃出版社，1999.

     [6] 郅彬，灰土強度影響因素研究及灰土擠密樁樁周土體應力有限元分析西安：西安建筑科技大學，2002.

(本文來源：陜西省土木建筑學會 文徑網絡：劉軍 呂琳琳 編輯 劉真 文徑 審核)