工业废渣改良泥水盾构渣土的路用性能试验研究

郭沁颖，李白云，丁建文，陈剑刚，孙帅，马云龙; GUO Qinying; LI Baiyun; DING Jianwen; CHEN Jiangang; SUN Shuai; MA Yunlong

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工业废渣改良泥水盾构渣土的路用性能试验研究 PDF

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丁建文 ¹
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1. 东南大学交通学院，南京 210096； 2. 佛山市交通科技有限公司，广东佛山 528000

中图分类号： U416.1

最近更新：2025-03-05

DOI：10.11835/j.issn.2096-6717.2022.143

摘要

为实现泥水盾构废弃渣土的资源化利用，在石灰这一传统改良材料的基础上，通过掺入碱渣、脱硫石膏等工业废渣，以期将盾构渣土改良为路基填料。通过室内击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验、干湿循环试验以及微观试验，研究石灰-碱渣、石灰-脱硫石膏改良盾构渣土的力学性能及其浸水稳定性与耐久性，并分析其改良机理。结果表明：掺入改良材料后，渣土的力学性能得到很大改善，水稳性与耐久性也大幅提高，具有较好的路用力学性能，其中石灰-脱硫石膏组的整体水稳性与耐久性优于石灰-碱渣组。干湿循环过程中，掺入3%脱硫石膏的试样耐久性相对较好，在循环期间仅出现细小裂缝并未贯穿试样。经过石灰与脱硫石膏等复合改良后，盾构渣土具有良好的路用力学性能，可以作为路基填筑材料使用。

关键词

盾构渣土; 工业废渣; 力学性能; 干湿循环; 微观机理

近年来，随着城轨交通的迅猛发展，泥水平衡盾构法凭借其安全高效的优点被广泛运用于隧道工程建设中^[

1]。但盾构施工过程中会产生大量废弃余泥渣土，由于存在工程性能差、外运成本高等问题，这些工程渣土大多未得到有效利用就直接消纳弃置处理，造成了渣土资源浪费和生态环保问题，因此，工程渣土减量化处理及资源化利用迫在眉睫^{[参考文献 2

百度学术}2]。同时，伴随着公路建设的蓬勃发展，路基填筑材料需求量巨大^{[参考文献 3

百度学术}3]，如能将工程废弃渣土改良用作路基填筑材料，对于有效降低建设成本，实现盾构渣土的资源化利用具有重要意义。

目前，渣土的资源化利用途径主要包括：用作掘进泥浆或壁后注浆材料，制备烧结砖、高强陶粒及新型墙体材料，道路基础铺垫等^[

4-5]。在盾构开挖过程中，为了保证掘进顺利，一般会向土体中掺入泡沫、膨润土、高分子聚合物等改性剂来提高流塑性，故相较于直接开挖土，盾构渣土具有较高的液限，需要经过改良处理才能用于道路基础铺筑。其中，一般处理方法以物理改良为主，通过掺砂、脱水干化等方式降低盾构渣土的液限^{[参考文献 6-7}6-7]，使其满足路用性能要求；但由于缺乏晾晒场地和砂石等原料成本较高，不利于其大规模工程应用。此外，对于初始含水率较高的不良路基填料，工程上也常进行掺灰处理^{[参考文献 8-10}8-10]，通过掺入石灰降低路基填料的含水率，减小膨胀变形，使其路用性能满足规范要求，但单掺石灰成本高且对改良土的水稳性提升作用不佳^{[参考文献 11

百度学术}11]。针对盾构渣土处理方式单一且难以大规模应用的现状，参考现有的关于土体化学改良方法，将工业废渣，如电石渣^{[参考文献 12

百度学术}12]、稻壳灰^{[参考文献 13

百度学术}13]、矿渣^{[参考文献 14

百度学术}14]等运用到渣土改良中，开展石灰与工业废渣复合改良盾构渣土的试验研究，实现固废的再生利用，同时为改良盾构渣土在路基填筑中的大规模运用提供参考。

基于此，依托佛山市季华路西延线成套工程关键技术，根据佛山地铁中山公园站盾构渣土性质以及当地工业固废堆存情况，在石灰这一传统改良材料的基础上，利用碱渣、脱硫石膏等工业废渣进行复合改良。选用6组不同配比，开展室内击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验、干湿循环试验以及微观试验，验证改良配比的可行性，为后续现场路基铺筑提供室内研究基础和工程指导。

1 试验材料与方法

1.1 试验材料

试验用土为佛山地铁中山公园段隧道开挖产生的渣土，渣土原貌如图1所示。渣土的颗粒分布曲线如图2所示，渣土的基本物理性质指标如表1所示，土样的粗粒含量为57.1%，粉粒含量为27.8%，黏粒含量为15.1%。

图1 盾构渣土原貌

Fig. 1 Original appearance of the shield residue

图2 渣土颗粒分布曲线

Fig. 2 Particle distribution curve of residual soil

表1 盾构渣土基本物理参数

Table 1 Basic physical parameters of shield residue

天然含水率/%	密度/(g/cm³)	干密度/(g/cm³)
59.1	1.79	1.12
液限/%	塑限/%	塑性指数
44.8	21.4	23.4

盾构渣土中含有以膨润土为主的改性剂，在实际施工过程中，膨润土泥浆浓度为10%，注入比控制在15%左右。膨润土是以蒙脱石为主要成分的黏土矿物，层与层之间通过分子间力联结，层间结构松散，极易与水分子结合，吸水能力强^[

15]。因此，渣土的液限较高，无法直接利用，需要经过改良处理之后才能用作路基填筑材料。

生石灰、碱渣及脱硫石膏取自施工现场，通过X射线荧光光谱分析（XRF），得出盾构渣土及改良材料的主要氧化物成分，如表2所示。X射线衍射图谱如图3所示，可以看出，渣土的主要物相成分为SiO₂及少量的CaCO₃、Al₂O₃、Fe₂O₃；碱渣中含大量的CaCO₃以及少量的CaSO₄，为渣土改良提供了碱性条件；脱硫石膏则为后续的反应提供大量的SO₄^2-。

表2 试验原材料主要化学成分

Table 2 Main chemical composition of test raw materials

原材料	原材料各成分含量/%
原材料	SiO₂	CaO	Al₂O₃	Fe₂O₃	K₂O	SO₃	TiO₂	MgO	Cl
渣土	49.26	15.81	13.07	12.02	7.20		1.34
生石灰	3.26	93.15	0.46			0.81
碱渣	2.12	83.87		0.96		6.78		1.62	3.63
脱硫石膏		54.86		0.29		44.78

图3 试验原材料XRD衍射图

Fig. 3 XRD diffraction pattern of experimental raw material

1.2 试验方法

现有研究表明，当塑性指数较大时，石灰掺量可控制在3%~9%之间^[

16-17]，在此基础上，综合考虑广东佛山地区周边工业固废堆存情况，利用碱渣、脱硫石膏进行复合改良，设计试验配比如表3所示。

表3 试验配比

Table 3 Experimental mix proportion

组号	石灰/%	碱渣/%	脱硫石膏/%
C1	3	3
C2	3	4
C3	3	6
D1	3		1
D2	3		3
D3	3		5

将现场取回的渣土风干并过2 mm的土工筛，按照预设配比采用干土法进行试验。重型Ⅱ-2击实试验、无侧限抗压强度试验、CBR试验均根据《公路土工试验规程》（JTG 3430—2020）^[

18]中的试验方法开展。

重型Ⅱ-2击实试验中，每组配比制备5个不同含水率的试样，按2%含水率递增，根据击实曲线得出素土及各配比试样的最佳含水率与最大干密度。按照96%的压实度及最佳含水率计算CBR试验用料，试验前一天备料并闷料一昼夜后，按重Ⅱ-2 型击实试验流程进行击实制样，每组制备3个平行样，浸水4 d后测量其膨胀量变化并进行贯入试验。

无侧限抗压强度试验选定试样尺寸为Φ50 mm×50 mm的圆柱体，按照击实试验所得最大干密度、最佳含水率并控制96%压实度计算试样用量。试样采用静压成型法，每组试样每个龄期制备6个平行样，设定标准养护龄期为7、14、28、60 d。达到对应养护龄期的前一天，取出3个平行试样，浸水24 h后与标准养护试样一同进行无侧限抗压强度试验。将同一龄期浸水试样的无侧限抗压强度均值与标准养护试样无侧限抗压强度均值的比值K作为衡量改良材料水稳性的参考依据。

为了进一步探究改良土体的耐久性能，参考已知同类研究进行干湿循环试验^[

19-20]。标准养护28 d后，对试样进行称重、编号，测量其初始直径与高度，将试样放入烘箱中烘16 h，取出拍照并测量其尺寸与质量的变化，待试样冷却后，放入水箱中，缓慢注水直至没过试样顶面，浸泡8 h，此为一次干湿循环，重复5次，完成5级干湿循环。

最后，在标准养护28 d后的试样中取1 cm³土样进行电镜扫描试验（SEM）以及X射线衍射试验（XRD），观察其微观结构，分析其改良机理。

2 试验结果分析

2.1 击实特性

不同配比下改良土的击实试验结果如表4所示，可以看出，在盾构渣土中加入改良材料后，最佳含水率显著升高，最大干密度显著降低。这是因为石灰、碱渣、脱硫石膏均为电解质材料，在反应初期，迅速电离出高价阳离子，并与土颗粒周围的低价阳离子发生离子交换作用，增加了土颗粒间的结合能力，形成稳定的团粒结构，阻止水分进入内部，使得改良土的最佳含水率显著增加；改良材料的相对密度小于盾构渣土，从而导致最大干密度下降^[

21]。

表4 击实试验结果

Table 4 Compaction test results

组号	配比	最佳含水率/%	最大干密度/ (g/cm³)
	盾构渣土	16.9	1.72
C1	3%石灰+3%碱渣	21.8	1.57
C2	3%石灰+4%碱渣	22.2	1.55
C3	3%石灰+6%碱渣	22.3	1.55
D1	3%石灰+1%脱硫石膏	20.6	1.57
D2	3%石灰+3%脱硫石膏	20.8	1.55
D3	3%石灰+5%脱硫石膏	22.1	1.54

2.2 CBR值

加州承载比CBR值是评定路基承载能力的主要指标，反映了路基抵抗局部剪切破坏的能力。各组配比的膨胀量与CBR值如图4所示，其中，素土试样的CBR值和膨胀量分别为8.1%、3.0%；石灰-碱渣组对应的CBR值为135.3%、137.4%、147.7%；石灰-脱硫石膏组的CBR值分别为137.4%、141.4%、125.8%。对比素土8.1%的CBR值可以看出，改良土的CBR值分别是素土的16.7、17.0、18.2、17.0、17.5、15.5倍，有了明显提升。CBR强度的提升主要来自于火山灰反应产物水化硅酸钙（C-S-H）与水化铝酸钙（C-A-H）^[

22]，反应方程式如式（1）~式（3）所示，这些胶凝物质填充了土体空隙，提高了颗粒间的联结能力，形成了致密的土体结构，使各组改良土的局部抗剪切破坏能力得到了极大改善。

图4 CBR试验结果

Fig. 4 CBR test results

当石灰掺量一定时，随着碱渣掺量的增加，改良土的CBR值持续增加，而膨胀量则维持在0.30%~0.35%之间，总体而言变化不大。说明适当提高碱渣掺量有助于提高土体的CBR强度，同时对于膨胀量的影响较小。而随着脱硫石膏掺量的增加，改良土的CBR值略有降低，膨胀量则持续增加。这是因为生石灰熟化产生大量的Ca(OH)₂胶体，Ca(OH)₂与土体中的活性Al₂O₃以及脱硫石膏中的SO₄^2-反应，生成水化硫铝酸钙（即钙矾石AFt），反应方程式如式（4）所示。钙矾石填充了颗粒间的空隙，使得CBR强度有所提高，且钙矾石的生成量随着脱硫石膏掺量的增加而不断增加。由于钙矾石具有一定的膨胀性，能够吸收大量的水分子，增大颗粒间的排斥作用^[

23]，从而导致石灰-脱硫石膏改良土的膨胀量不断增大。随着膨胀量的持续增加，改良土中已有胶结被破坏，微观结构劣化，并最终导致强度降低。总体而言，各组配比的膨胀量均在0.5%以内，可见改良土的膨胀趋势不强^{[参考文献 24

百度学术}24]。

C a O + H_{2} O \to C a {(O H)}_{2}

（1）

x C a {(O H)}_{2} + S i O_{2} + m H_{2} O \to x C a O \cdot S i O_{2} \cdot m H_{2} O

（2）

\begin{array}{l} y C a {(O H)}_{2} + A l_{2} O_{3} + n H_{2} O \to \\ y C a {(O H)}_{2} \cdot A l_{2} O_{3} \cdot n H_{2} O \end{array}

（3）

\begin{array}{l} C a {(O H)}_{2} + A l_{2} O_{3} + C a S O_{4} + H_{2} O \to \\ 3 C a O \cdot A l_{2} O_{3} \cdot 3 C a S O_{4} \cdot (30 ~ 32) H_{2} O \end{array}

（4）

\begin{array}{l} 3 C a O \cdot A l_{2} O_{3} \cdot 3 C a S O_{4} \cdot 32 H_{2} O + \\ 2 (3 C a O \cdot A l_{2} O_{3} \cdot 6 H_{2} O) \to \\ 3 (3 C a O \cdot A l_{2} O_{3} \cdot C a S O_{4} \cdot 12 H_{2} O) \end{array}

（5）

2.3 无侧限抗压强度

图5表示各组配比无侧限抗压强度q_u随龄期变化的关系。可以看出，掺入改良材料后土体的力学性能得到较大改善，其7 d无侧限抗压强度可由初始的0.44 MPa提升至1.7 MPa以上。同一龄期下，改良土的q_u随着碱渣、脱硫石膏掺量的增加而增大；同一配比下，改良土的q_u随养护龄期的增加而增大；7 d养护龄期时，各个配比的q_u排序为D3>D2>C3>D1=C2>C1，结合各配比的总掺量可知，在相同掺量甚至更低掺量条件下，脱硫石膏就可达到与碱渣相同甚至优于碱渣的改良效果；7~28 d龄期间，石灰-碱渣组的q_u大幅增加，石灰-脱硫石膏组的增长则较为缓慢，28 d龄期后，两组增速均逐步减缓。这是由于与碱渣相比，脱硫石膏中含有大量的硫酸钙，在反应初期，大量的硫酸钙迅速与火山灰反应产物结合，生成钙矾石，填充土颗粒间的空隙，提高土体强度；随着硫酸根离子的消耗与体系pH值的降低，且一部分AFt（高硫型水化硫铝酸钙）转化为亚稳平衡水化物AFm（单硫型水化硫铝酸钙），导致强度增长速率明显降低。相比之下，石灰与碱渣的组合则提供了强碱性环境，可以不断促进渣土中活性硅离子与铝离子的溶出，火山灰反应持续进行，土体聚合形成骨架，同时吸附软土小颗粒，形成较大的凝胶团，使得土体强度进一步提高。

图5 无侧限抗压强度与龄期的关系

Fig. 5 Relationship between unconfined compressive strength and curing age

图6为浸水前后q_u对比图，可以看出，浸水后各组试样的q_u明显下降，且随着龄期的增长，强度损失逐渐减小。各组配比的水稳系数K随龄期变化的关系如图7所示。由图7可知，28 d龄期内，各组试样的水稳系数随着龄期的增加迅速增长，之后趋于平缓。对比各配比水稳系数可知，在石灰掺量一定的情况下，改良土的水稳性随着碱渣、脱硫石膏掺量的增加而增大。当碱渣掺量由3%增至4%时，改良土的水稳系数增长缓慢，而当碱渣掺量增至6%时，试样的水稳性显著提高，养护27 d、浸水1 d后的水稳系数达到0.67。同时，当脱硫石膏掺量由1%增至3%时，28 d龄期内试样的水稳系数显著提高，养护27 d，浸水1 d后的水稳系数从0.62提高至0.70，增幅达到12.9%，当脱硫石膏掺量从3%增至5%时，水稳系数增幅为8.6%，改良土的水稳性进一步提高。此外，D1组的水稳系数曲线位于C1、C2组上方，D2、D3组的水稳曲线均位于C3组上方，说明在各个对应龄期内D1组的水稳性均优于C1、C2组，D2、D3组的水稳性均优于C3组，进一步说明在同等掺量甚至更少掺量的情况下石灰-脱硫石膏组便可达到更优的水稳性。各组配比均可满足规范规定的高速、一级公路的底基层无侧限抗压强度要求（石灰稳定材料的7 d无侧限抗压强度≥0.8 MPa），说明上述改良材料与土体之间的离子交换以及火山灰反应能够有效促进试样内部形成较为稳定的骨架结构，同时进一步提升改良土抵抗侵蚀破坏的能力。

（a） C组

（b） D组

图6 浸水前后无侧限抗压强度对比图

Fig. 6 Comparison of unconfined compressive strength before and after water immersion

图7 水稳系数与龄期的关系

Fig. 7 Relationship between water stability coefficient and curing age

2.4 干湿循环

佛山市地处东南沿海，夏季气温高，且时常遭受台风暴雨侵袭，在降水与蒸发的季节性作用下，道路路基长期处于饱和与非饱和交替的环境中^[

25]，因此，需要考虑多次干湿交替对路基填料强度的影响。结合CBR试验结果及无侧限抗压强度试验结果，选取C3（3%石灰+6%碱渣）和D2（3%石灰+ 3%脱硫石膏）两个配比进行干湿循环测试。

图8为28 d龄期时两个配比5级循环后的表观状态，由图8可见，在循环过程中，试样底面均出现剥落；在第1次干湿循环后，掺6%碱渣的试样整体出现明显裂缝，随着循环级数不断增加，表面裂缝扩大并逐渐延伸贯穿至整体，而掺3%脱硫石膏的试样则表现出良好的稳定性，循环期间仅出现细小裂缝且未贯穿试样表面。

图8 干湿循环作用下试样表观状态

Fig. 8 Apparent state of specimens under the action of wet and dry cycles

图9为每级循环结束后试样高度与质量损失率的变化，第1~3级循环时，质量损失率增加幅度较大，随后缓慢增加，5级干湿循环后C3组、D2组的质量损失率分别为3.76%、2.63%；在进行循环的过程中，试样高度变化量持续增大，结合试样表观形态可知，随着循环不断进行，试样劣化，浸水后剥落颗粒变多并最终导致高度降低。

图9 干湿循环作用下试样质量损失率与浸水高度变化曲线

Fig. 9 Variation curves of specimen mass loss rate and immersion height under the action of wet and dry cycles

在干湿循环作用下，试样的无侧限抗压强度变化规律如图10所示，从图10中可以看出，28 d龄期时试样的q_u随着干湿循环级数的增加而降低。1级干湿循环作用下，改良土强度大幅度下降，相较于同标准养护条件下的试样（Control Group，图中以CG表示），C组和D组强度分别降低了46.27 %和31.95%；3级干湿循环后，q_u进一步下降，降幅达到65.32%、59.16%，5级循环结束后，降幅则达到73.30%、69.31%。总体来说，3%石灰+3%脱硫石膏组的耐久性能优于3%石灰+6%碱渣组。分析其原因，干湿循环作用使得水分在试样内反复浸入和蒸出，虽然在干燥的过程中烘干温度的变化能够促进水化反应，增加水化产物，提高胶结能力，但与此同时，试样内外含水率的差异也会使试样表面产生拉应力，此时，颗粒间的胶结作用不足以抵抗拉应力，进而产生裂隙^[

25]。随着循环级数的增加，微裂隙进一步扩大，从而导致土体结构遭到破坏，土体的强度降低。相较于C3组，D2组水化产物生成量更高，填充了孔隙，密实了土体，因此，D2组产生裂缝较少，耐久性能优于C3组。

图10 干湿循环作用下无侧限抗压强度变化曲线

Fig. 10 Variation curves of unconfined compressive strength under the action of wet and dry cycles

3 微观试验结果与改良机理

3.1 微观试验分析

为了进一步研究石灰、碱渣、脱硫石膏改良盾构渣土的微观机理，取C3与D2配比的28 d标准养护试样进行扫描电镜试验（SEM）以及X射线衍射试验（XRD）。

图11为不同放大倍数下素土与改良土的扫描电镜图，对比图11（a）~（c）可以看出，素土颗粒间存在较大空隙，颗粒间的联结较弱，宏观表现为素土试样强度较低，且浸泡后水分渗透迅速，土颗粒易崩解散落。当掺入改良材料后，改良土的微观形貌更为致密，颗粒间的空隙被填充，联结能力提高，宏观表现为土体的抗压强度与水稳性大幅提高。

（a）素土（200倍）

（b） C3（200倍）

（c） D2（200倍）

（d） C3（10 000倍）

（e） D2（10 000倍）

图11 SEM扫描电镜图

Fig. 11 SEM scanning electron microscope image

从图11（d）~（e）可以看出，经过一系列反应后，生成的水化产物主要有圆形粒子状C-S-H凝胶，片状的AFm以及针棒状的AFt^[

26]，这些胶凝物质堆积形成一些大块的无定形凝胶，包裹住黏粒及大直径晶体，从而形成致密的结晶网状结构。其中，石灰-脱硫石膏组中存在大量的无定形凝胶，相较于石灰-碱渣组，空隙较小，整体更为密实。

图12为两组改良材料28 d标准养护试样的XRD衍射图，在衍射图谱中，钙矾石在低衍射角度有尖锐的衍射峰，因此，为了更好识别钙矾石等水化产物，探究钙矾石生成量对两组改良材料稳定性的影响，图12中截取了低衍射角度（5°~25°）的XRD衍射图进行进一步分析。可以看出，在低衍射角度中，试样的主要物相有石英（SiO₂）、钙矾石（AFt）、氧化铝（Al₂O₃）、石膏（Gyp）、碳酸钙（CaCO₃），且较C3组而言，D2组的AFt衍射峰更高更窄，说明D2组生成了更多的AFt填充空隙，使得其耐久性及水稳性优于C3组。

图12 XRD衍射对比图

Fig. 12 XRD diffraction comparison chart

3.2 改良机理分析

根据SEM扫描电镜的结果可以看出，C3组与D2组改良土经28 d标准养护后生成的物质大致相同，主要为C-S-H、C-A-H、AFt和AFm等，其与盾构渣土的反应主要包括以下几个方面，微观机理如图13所示。

图13 微观机理示意图

Fig. 13 Schematic diagram of micromechanism

1）生石灰消化反应。CaO与水反应生成Ca(OH)₂，见式（1），为后续反应的发生提供了碱性环境，激发黏土颗粒不断溶解出活性氧化铝与氧化硅，同时释放大量水化热，促进反应朝正向进行。

2）离子交换与絮凝作用。石灰、碱渣、脱硫石膏均为电解质材料，电离出的二价阳离子（Ca²⁺、Mg²⁺）容易置换出蒙脱石等黏土矿物颗粒表面吸附的一价阳离子（K⁺、Na⁺）^[

27]，使得黏土颗粒表面的双电层结构被破坏，外电层中的弱结合水被释放，参与到水化反应中，使得外电层水膜变薄，如图14所示^{[参考文献 28

百度学术}28]。同时，离子交换使阳离子价位提高，颗粒间的排斥作用减小，双电层水膜进一步减薄，产生絮凝作用^{[参考文献 28

百度学术}28]，从而增加土颗粒间的结合力，形成稳定的团粒结构，达到良好的改良效果。

图14 离子交换作用

Fig. 14 Ion exchange interaction

3）胶结作用。改良材料中的Ca(OH)₂、CaSO₄与黏性土中的活性SiO₂、Al₂O₃等发生火山灰反应，生成C-S-H、C-A-H和AFt等胶凝物质，见式（2）~式（4），当CaSO₄不足时，一部分AFt将转化为AFm，见式（5），这些胶凝物质具有水硬性，能在水环境下发生硬化，降低改良土的渗透性，形成致密的网状结构，将土颗粒更好地联结在一起，增加改良土体的强度及稳定性。

4）碳化作用。土体中的Ca(OH)₂与空气中的二氧化碳发生碳化作用，形成具有微结晶性的钙-碳黏结物质，进一步提高土体的密实度，但碳化作用比较漫长且大多发生在试样表面。

3.3 讨论

两组改良土的强度增长主要来源于离子交换反应和胶结作用，但在不同的养护龄期，反应的侧重点却略有不同。在反应初期，改良材料电离出大量的Ca²⁺与黏土颗粒周围的低价阳离子发生离子交换与絮凝作用，形成早期强度；随着龄期的增长，火山灰反应不断进行，生成大量胶凝产物，形成致密的网状结构，保证了强度的增长及稳定，在这个过程中，与碱渣相比，脱硫石膏中SO₄^2-含量更高，生成更多的AFt填充空隙，因此，D2组（石灰-脱硫石膏组）前期的q_u大于C3组（石灰-碱渣组）；反应后期，火山灰反应持续进行，C组q_u不断增长，而脱硫石膏难以为火山灰反应提供必要的碱性环境，导致D组后期q_u增长缓慢，两组改良土的长期强度接近并趋于稳定。

4 结论

以广东佛山某泥水盾构渣土为研究对象，开展利用工业废渣改良渣土的室内试验，研究石灰-碱渣、石灰-脱硫石膏复合改良盾构渣土用作路基填料的可行性。主要结论如下：

1）掺入改良材料后，土体的力学性能得到了较大改善，各配比的CBR强度与无侧限抗压强度均大幅提高；在相同甚至更低的掺量下，脱硫石膏便可达到与碱渣相同甚至优于碱渣的改良效果。

2）改良材料大幅提高了土体的水稳性能，水稳系数随着龄期及改良材料掺量的增加而逐步增长；28 d龄期内水稳系数迅速增长，后趋于平缓；当碱渣掺量由4%增至6%、脱硫石膏掺量由1%增至3%时，水稳系数明显增加；石灰-脱硫石膏组的整体水稳性优于石灰-碱渣组。

3）干湿循环过程中，试样底面出现剥落现象，在第1次干湿循环后，掺6%碱渣的试样就出现明显裂缝，随后裂缝扩大并贯穿至整体，而掺3%脱硫石膏的试样耐久性相对较好，在循环期间仅出现细小裂缝且并未贯穿试样表面。

4）室内击实试验、CBR试验、无侧限抗压强度试验、干湿循环试验以及微观试验表明，经过石灰与脱硫石膏等复合改良后，盾构渣土具有良好的路用力学性能，可以作为良质路基填筑材料。

参考文献

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