【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于无机复合材料，具体涉及一种水泥固化淤泥的强度预测方法。
技术介绍
1、我国每年都会开展大量河湖清淤、海洋疏浚工程，从而产生了大量的高含水率、低强度的疏浚泥。由于工程性质极差，大量疏浚泥均作废弃处理，内陆疏浚泥通常征用土地修筑围堰堆存，而海洋疏浚泥则采用近海抛弃方法，疏浚泥的废弃处理造成了资源的浪费，并对环境带来了威胁。疏浚淤泥的含水率很高且粒径较小，渗透系数低，物理处理效率较低。
2、化学固化处理是疏浚淤泥再生利用的有效方法，通过化学改良可以将淤泥转化为良质土并用于工程填筑施工。固化处理方法具有处理效率高、施工周期短等优势。许多发达国家与陆地资源紧缺的国家淤泥固化处理技术已日趋成熟，大量的废弃淤泥被用于填海造陆等工程，极大地缓解了土地资源紧缺的问题，并且大量废弃淤泥提供了去处，释放了大量的堆场等土体资源。
3、固化淤泥土的强度特性是填海造陆等软基处理设计时的重要指标，对固化土强度的合理高效预测在工程设计中至关重要。但由于淤泥本身性质、含水率、水泥掺量、时间等因素的综合作用，对水泥固化淤泥强度的合理高效预测一直是个难题，是工程设计与施工控制的重要方面。由于不同淤泥土性质的差异，目前已有的强度预测方法均为试验拟合方法，存在很多拟合系数，在进行预试验之前无法对水泥固化淤泥的强度进行预测，并且已有方法需要开展大量不同含水率、水灰比、龄期条件下的预试验，耗费大量人力物力，降低了工程建设的效率。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的上述问题，本专利技术提供
2、为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种水泥固化淤泥的强度预测方法，包括初步预测阶段、预试验修正阶段和最终预测阶段，基于以下模型进行预测：
4、
5、a＝pi/ct(2)
6、
7、其中：
8、qu为水泥固化淤泥的单轴抗压强度；
9、k，b均为模型系数，反映淤泥土活性指数对火山灰反应以及强度的影响关系，此处k取1040，b取581；
10、w为未改良淤泥土的初始含水率；
11、ll、pl、pi分别为未改良淤泥土的液限、塑限与塑性指数；
12、ct为淤泥土中小于0.002mm的粒径质量占总质量的比值；
13、li为未改良淤泥土的液性指数，是表征淤泥土的稠度状态与颗粒接触状态的指标；
14、t为淤泥固化土的养护时间；
15、w/c为固化淤泥水灰比，即淤泥土的初始含水率与水泥掺量的比值；
16、y为基于abrams’law的拟合系数，初始预测时y取1.24；
17、n为固化淤泥组构的影响系数，初始预测时n取1.5；
18、所述初步预测阶段包括以下步骤：
19、步骤1，在工程勘察阶段对淤泥土进行取样，进行两个不同平面点位与两个不同深度处的取样，标记为c1～c4，通过碟式液限仪与搓条法确定淤泥土的液限与塑限，求得塑性指数，并通过比重瓶法得到淤泥土的颗粒分级曲线，求得黏粒含量，根据式(2)确定不同点位的淤泥土的活性指数a1～a4，求取平均值作为该工程淤泥土的活性指数a；
20、步骤2，代入活性指数a根据式(1)对水泥固化淤泥的强度进行初始预测，依据工程设计的不同配比，包括水灰比w/c、液性指数li、养护时间t，直接预测水泥固化淤泥的强度，计算得到初始预测强度qu(w/c，li，t)，计算不同配比、不同龄期条件下的qu值，从而进行工程的初步设计；
21、所述预试验修正阶段包括以下步骤：
22、步骤1，对施工现场待处理区域的淤泥进行取样，制备4～6组不同配比的试样，应包括至少2种不同水灰比与2种液性指数(含水率)，将特定含水率的淤泥土与水泥混合搅拌5～10min至均匀，标准1d后脱模，并继续放入标准养护至目标龄期后开展无侧限抗压强度试验，试验得到的实测强度记为qu(w/c，li，t)；
23、步骤2，对比实测强度qu与预测强度qu，根据下式计算m值，并采用规划求解方法求解m的最小值，设置k，b，n，y四个系数为可变量，对四个系数进行求解与修正；
24、m＝∑(qu(w/c，li，t)-qu(w/c，li，t))2 (4)
25、所述最终预测阶段是将预试验阶段修正得到的系数代入式(1)，作为该工程水泥固化淤泥的强度预测方法，作为工程设计与施工控制依据。
26、进一步地，所述未改良淤泥土的初始含水率应包括施工附加注入混合的含水量。如当采用搅拌桩注入水泥浆与淤泥土混合时，未改良淤泥土的含水率要加上水泥浆的含水量。
27、进一步地，所述方法适用于黏性土，为塑性指数高于17的土；并且适用于高含水率的情况，具体标准为试样的最低含水率不低于液限的0.8倍。
28、进一步地，在初步预测阶段，养护时间不应少于3d，优选采用2种龄期，如3d与7d或7d与9d等组合形式，在工期时间较宽裕的情况下应优选较长的龄期。
29、进一步地，在预试验修正阶段，规划求解方法采用excel中的数据规划求解功能，进行求解修正时应控制y的值在1.1～1.4之间，n的值在0.5～2.5之间，k的值为正值。
30、该方法考虑了胶结作用与固化土颗粒排列组构两个作用对水泥固化淤泥强度的影响。其中ka+b考虑了不同淤泥活性指数对水泥固化淤泥中火山灰反应的影响，活性指数越高，强度越大；li-n考虑了淤泥固化土的颗粒排列、孔隙大小等组构特征对水泥固化淤泥强度的影响，li越小，表明对于同一种淤泥土含水率越低，颗粒排列越密实，强度越大；n表示固化淤泥的组构特征对强度的影响程度，与颗粒级配等因素有关，n越大时li的影响程度越大。
31、本专利技术提出的水泥固化淤泥强度的预测方法，是基于abrams’law的修正方法，其优势主要在于三点：第一是考虑了水泥固化淤泥的组构包括颗粒排列与孔隙特征在内对淤泥固化土强度的影响，通过引入液性指数的幂函数形式，可以有效考虑含水率、水泥掺量大范围变化条件下强度的有效预测，大幅度提高预测精度；第二是考虑了不同淤泥土之间的性质差异，通过考虑不同淤泥土的化学成分对火山灰反应贡献的差异，建立了统一的、无预试验拟合系数的水泥固化淤泥预测方法，此方法首次实现了仅通过黏粒含量、塑性指数两个物理指标对水泥固化淤泥的强度进行预测，而非传统的试验拟合方法；第三是建立了高效的三步骤预测方法，第一步通过统一模型进行初始预测与工程初步设计，仅需淤泥土的物理指标即可实现，第二步通过少量(4～6组)配比的预试验对部分系数进行修正，第三步最终预测时即可实现高精度、高效率的水泥固化淤泥强度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种水泥固化淤泥的强度预测方法，其特征在于，所述方法包括初步预测阶段、预试验修正阶段和最终预测阶段，基于式(1)-式(3)进行预测，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述未改良淤泥土的初始含水率包括施工附加注入混合的含水量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淤泥土为黏性土，塑性指数高于17，且最低初始含水率不低于土体液限的0.8倍。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在初步预测阶段，养护时间不少于3d。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，养护时间选择采用2种龄期。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在预试验修正阶段，规划求解方法采用excel中的数据规划求解功能，进行求解修正时Y的值在1.1～1.4之间、n的值在0.5～2.5之间、k的值为正值。
【技术特征摘要】
1.一种水泥固化淤泥的强度预测方法，其特征在于，所述方法包括初步预测阶段、预试验修正阶段和最终预测阶段，基于式(1)-式(3)进行预测，
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述未改良淤泥土的初始含水率包括施工附加注入混合的含水量。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述淤泥土为黏性土，塑性指数高于17，且最低初始含水率不低于土体液限的0.8倍...
【专利技术属性】
技术研发人员：丁建文，万星，焦宁，洪振舜，张赛，薛传荣，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：
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