吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (6): 1812-1825.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20230295

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

冻融循环对钙剂改良土体分散性效果的影响

苑晓青1，吴泽炬1，王清1，陈慧娥1，林森2，牛岑岑1，徐鑫1   

  1. 1.吉林大学建设工程学院，长春130026
    2.吉林省水利水电勘测设计研究院，长春130021
  • 出版日期:2023-11-26 发布日期:2023-12-13
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目（42172301，42330708，42272316,42102315）；吉林省教育厅项目（JJKH20231183KJ，JJKH20231184KJ，JJKH20231187KJ）

Effect of Freeze-Thaw Cycle on the Improvement of Dispersed Soil by Calcium Ion Agent

Yuan Xiaoqing1，Wu Zeju1，Wang Qing1，Chen Huie1，Lin Sen2，Niu Cencen1，Xu Xin1   

  1. 1. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
    2. Jilin Province Water Resources and Hydropower Survey and Design Institute, Changchun 130021, China
  • Online:2023-11-26 Published:2023-12-13
  • Supported by:
     the National Natural Science Foundation of China (42172301，42330708，42272316,42102315) and the Project of Jilin Provincial Department of Education （JJKH20231183KJ，JJKH20231184KJ，JJKH20231187KJ）

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摘要： 分散性土的水稳性极差，易形成管涌、洞穴、冲沟等破坏，季冻区土体在冻融循环过程所发生的冻胀融沉作用可能会增强土体的分散性。为了研究不同钙剂对土体分散性改良效果及冻融循环对改良效果的影响，先采用氧化钙和氯化钙两种钙离子剂对吉林西部地区分散性土体进行改良，确定最佳掺量后进行冻融循环试验；再分别通过分散性鉴定试验、无侧限抗压强度试验及微观结构试验探讨冻融循环对土体分散性改良效果的影响。试验结果表明，氯化钙对吉林西部土体分散性的改良效果优于氧化钙，氧化钙改良分散性土的最优掺量为1.6%，氯化钙改良分散性土的最优掺量为0.4%。冻融循环试验采用掺量为0.4%的氯化钙改良土。氯化钙改良土在经历不同次数的冻融循环后仍为非分散性土，其无侧限抗压强度在冻融循环次数0~5次有明显下降，但在冻融循环超过10次后下降趋势变缓且抗压强度基本保持在60 kPa；通过观察掺量为0.4%的氯化钙改良土在不同冻融循环次数的扫描电镜图像，推测冻融循环10次后其裂隙和孔隙的状态已趋于稳定。上述试验结果说明氯化钙可作为一种良好的改良剂对季冻区土体的分散性进行改良。 

关键词: 分散性土, 氯化钙, 氧化钙, 冻融循环, 无侧限抗压强度, 微观结构

Abstract:  The dispersed soil has very poor water stability and is prone to damage such as pipe surges, caves, gullies and other damage. The seasonal frozen soil may enhance its dispersion during the freeze-thaw cycle in seasonal freezing area. In order to study the effect of different calcium agents on soil dispersion improvement and the influence of freeze-thaw cycle on the improvement effect, first，two kinds of calcium ionizers, calcium oxide and calcium chloride, were used to improve the dispersed soil in the western area of Jilin, and the optimum mixing dosage was determined to carry out the freeze-thaw cycle test. Then, the influence of freeze-thaw cycle on the improvement of soil dispersion was discussed by dispersive identification test, unconfined compressive strength test and microstructure test respectively. The test results showed that the improvement effect of calcium chloride on soil dispersion in western Jilin was better than that of calcium oxide, and the optimum mixing dosage of calcium oxide for improving dispersed soil was 1.6%, while the optimum mixing dosage of calcium chloride for improving dispersed soil only was 0.4%. The calcium chloride improved soil of 0.4% was used in freeze-thaw cycle test, it was still non-dispersive soil after different times of freeze-thaw cycle, and its unconfined compressive strength was a significant decline in the number of freeze-thaw cycles of 0-5 times. However, the decline tendency slowed down and the compressive strength was basically at 60 kPa after more than ten freeze-thaw cycles. By observing the scanning electron microscope images of the improved soil with 0.4% calcium chloride in different times of freeze-thaw cycles, it is assumed that the state of the cracks and pores of the improved soil tend to be stable after 10 times of freeze-thaw cycles. The above test results show that calcium chloride can be used as a good ameliorator to improve the soil dispersion in seasonal freezing zone.

Key words: dispersed soil, calcium chloride, calcium oxide, freeze-thaw cycle, unconfined compressive strength, microstructure

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