本发明专利技术公开一种非饱和黄土进行改性的方法，以使经改性后的黄土能提高在动荷载作用下或湿陷条件下的力学强度。本发明专利技术的方法是在被改性黄土中加入磷酸水溶液、偏硼酸盐、和重质碳酸钙，以及滑石粉和轻质碳酸钙，并将所加入的物质和15Wt%的水与被改性黄土搅拌后混合均匀。经本发明专利技术的方法改性处理后的黄土不仅可以提高其力学性能，使颗粒更加有效密实，包括抗冲击性，抗剪切性能和柔韧性，而且不会对土质产生污染。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于岩土工程领域，涉及对非饱和黄土强度的改性方法，能达到提高黄土地基在动荷载作用下或湿陷条件下的力学强度目的。主要针对震陷性和湿陷性的非饱和黄土。其中包括砂性成分较大的砂黄土，以及粉土成分较大的低粘性粉质黄土，以及粘黄土等。这些非饱和土在工程中问题突出，包括遇水以后强烈的湿陷变形，以及受动应力后的震动塌方、滑坡，公路浙青覆盖层下的湿陷黄土空洞等问题。本技术采用工程易施工的换土垫层法(就地取土，加改性材料，搅拌后回填)。本改性地基土能有效地消除湿陷性，达到在200KPa下，湿陷系数降低为0.001，震陷系数最低降为0.2%。渗透系数4.9 X 10_6，抗剪切强度得到很大提高，即基本消除震陷性和湿陷性两项。能达到在黄土路基范围建设施工的一般建筑物、公路、铁路的一级抗震地基处理技术要求。
技术介绍
我国黄土主要分布于黄河中下游的甘肃、宁夏、内蒙古、陕西、山西，河南和河北诸省，在东北和新疆也有非饱和黄土分布，覆盖面积达64万平方公里，约占我国领土面积的6.6%，占世界黄土覆盖面积的49%。特别是我国西部地区，黄土分布范围广，厚度大。由于形成靠近当时的沙源，多属于风成黄土，即非饱和黄土，主要包括砂黄土、低粘性黄土和粘黄土。尤其是其中的低粘性粉质黄土的结构特点是粉土含量高，粘粒含量低，普遍具有湿陷性和震陷性。其特殊的架空弱胶结微观结构导致动荷载作用下强度低、震陷变形大，为工程建设提出了艰巨的地基处理难题，参见王兰民.黄土动力学.北京:地震出版社，2003:12-82.(Wang Lan Min.The Loess dynamics .Beijing: seismologicalpress, 2003:12-82)。需要处理的湿陷或震陷性黄土在我国中西部地区分布广泛，例如郑州至西安高速客运铁路专线全长458.8km，沿线湿陷性黄土区段占全线总长度的65%，其中自重湿陷性黄土约占线路总长的27%。甘肃 西部有更加广泛的厚层黄土分布，震陷系数最大达到10%以上。由于黄土的微结构具有独特的动力性质，使其表现出很高的地震易损性。在中国中西部黄土地区，历次强震(Ms彡8级:6次；Ms彡7级:22次，Ms彡6级:52次)都曾引起过严重的地震滑坡，震陷和液化等黄土地震灾害，甚至一些小的地震在震中区也能引起许多房屋变形和倒塌(例如1986年运城Ms =3.1-3.7级地震群)。震陷性黄土一般也具有很强的湿陷性。因此强震陷性和湿陷性是黄土地区主要的岩土灾害之一。非饱和黄土的处理较为复杂而困难，由于不饱和性，必须采用较大的灌浆压力，对非饱和土灌浆过稀，很可能导致地基沉陷。因此，研究简单而有效的黄土地基处理方法在岩土工程施工中所急需的技术，具有广泛的应用前景。黄土的一般处理有如下几种方法:强夯法处理厚度大的黄土状粉土，参见王兰民.黄土动力学.北京:地震出版社，2003:12-82.，使浅层微结构发生较大变化，中、大孔隙减小，颗粒之间密实度提高，震陷系数能降1%以下。还有硅化注浆法、挤密桩法以及换土垫层法等，见建筑抗震规范，见中华人民共和国行业标准.GB/J 25-90湿陷性黄土地区建筑规范.北京:中国建筑出版社，1990:12-18.( The industry standard ofthe People’s Republic, GB/J 25-90.The collapsible loess area building codes.Beijing: China architecture press, 1990:12-18.),兰州市区建筑抗震设计规程.甘肃技术监督局省标，2007 年 10 月.(Lanzhou city code for seismic design ofbuildings.Gansu province technical supervision bureau standard, in October,2007.)。换土垫层方法是将基底下的湿陷性黄土层全部挖出，代之人工垫层土，一般为3:7的灰土，回填后的土在200 kPa动应力下的震陷系数小于1%。岩土工程化学是改变土工程性质的主要方法之一，见熊厚金，林天健，李宁.岩土工程化学.北京:科学出版社，2001:7-100.(Xiong hou-jin, Lin tian-jian,Li ning.Geotechnical Chemistry.Beijing: Science Press, , 2001:7-100.),对非饱和黄土化学处理时，较复杂而有效的方法如硅化加固法。方法是:注入CO2气体使土中空气以及部分孔隙水被CO2气体所置换，生成碳酸，表面形成重碳酸盐，灌入硅酸钠溶液，土中的碳酸盐能与CO2形成碳酸氢盐，又进一步与硅酸盐作用析出硅酸盐水合物起胶结作用，而没固化的硅酸钠溶液还与其它碱金属(Ca，Mg, Ba, K)形成水合硅酸盐和SiO2凝胶，见杨忠政.碳酸气硅化法加固关中黄土地的应用//全国黄土学术会议文集.乌鲁木齐:新疆科技卫生出版社，1994: 23-28.(YangZhongZheng.The Carbonic acid gassilicification method to reinforce the application of Guan-zhong loess .The national loess academic meeting collection.Urumq1: xinjiang technologyhealth press, 1994:23-28.),这种方法有效,但处理复杂,成本较高。其重要理论是用弱酸生成水合盐类，增加胶结强度。其它方法有，如以压密灌浆法处理湿陷性黄土，配方采用水泥-水玻璃浆，水泥-黄土浆，黄土 -水泥-粉煤灰浆等，见斐章勤.压密法灌浆处理湿陷性黄土黄土地基.第四届地基处理学术讨论会论文集.杭州:浙江大学出版社，1995:35-42.(Fei Zhang Qin.Pressure grouting treatment secret collapsible loessfoundation .The 4 th foundation treatment seminar proceedings.Hangzhou,zhejiang university press, 1995, 35-42.)。邓安等人采用砂一聚苯乙烯颗粒轻质填料等按一定配比均匀混合进行改性，见邓安，肖杨，刘汉龙.砂一聚苯乙烯颗粒轻质填料工程特性试验研究.岩土工程学报，2`008，30 (8):1141-1145.(DENG An, XIAO Yang, LIUHanlong.Engineering behavior of lightweight fills of sand-EPS beads ChineseJ.Geot.Eng., 2008, V30 (8): 1140-1145 )。还有用粉煤灰改善黄土强度特性，配比为:10 30%石灰、2%水泥与10% 30%，见夏琼，杨有海，耿煊.粉煤灰与石灰、水泥改良黄土填料的试验研究.兰州交通大学学报,2008,27 (3):40-43.(Xia qiong, Yang you hai,本文档来自技高网...
【技术保护点】
非饱和黄土改性方法，其特征在于在被改性黄土中加入磷酸水溶液、偏硼酸盐、和重质碳酸钙，以及滑石粉和轻质碳酸钙，并将所加入的物质和15?Wt?%的水与被改性黄土搅拌后混合均匀。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：邓津，王兰民，
申请(专利权)人：中国地震局兰州地震研究所，
类型：发明
国别省市：
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