基于BB 法合肥湖积软土固化研究

鲁惠中

（安徽建筑大学土木工程学院，安徽 合肥 230000）

合肥滨湖新区位于中国五大淡水湖——巢湖西北侧，地里条件优越。滨湖新区的开发建设是合肥这些年经济高速发展的缩影。但由于其土体为河湖相软土，土体地基承载力低，压缩性大，抗剪强度低，大大不利于滨湖新区的建设，需要对软土进行处理，进行软土加固。水泥固化土是一种很好的方法，操作简单，但由于种种原因，往往效果不太好。

1 试验方法

1.1 试验材料

本次试验所用土取自合肥滨湖地区某工程地基软土，其物理指标如表1 所示。GGBS 取自合肥市日月水泥厂，氧化钙是取自天津博迪华工股份有限公司生产的化学用氧化钙，纯净度很高，CaO 灼烧后含量不少于98%。石膏采用的是西天津市致远化学试剂有限公司生产的高强石膏粉，呈白色粉末状，含量不小于98.8%。

表1 .土样的物理指标

1.2 试样的制作与养护

把滨湖新区某工程取回的软土放置于95-105 度的烘箱之中，待烘干后，取出后，过1mm 筛，去除杂质。三种影响因素掺加量的取值范围通过单掺试验进行确定，其中GGBS的掺加量取值范围介于8%~14%之间，CaO 的掺加量取值范围介于2%~5%之间，石膏的掺加量取值范围介于2%~5%之间。将过筛的干土、GGBS、CaO 和石膏按比例放入搅拌机中搅拌均匀并加入水，制成固化土混合料（直径为39.1mm，高为80.0mm）。在三瓣模内壁上涂满凡士林，然后将固化土混合料放入三瓣模内分层击实。试样制作完成后在三瓣模的两端盖上玻璃片以防止水分蒸发，后放于养护器皿中养护，直至养护龄期取出进行试验。

1.3 试验设计

本次Box-Behnken 试验设计[7]采用三因素（X1，X2，X3）、三水平（-1，0，+1）来安排试验，试验总数为2K·（K-1）+C0，公式中K 表示因素的个数，C0表示中心试验点的重复次数。利用Expert Design 软件模拟影响因素和响应值之间的非线性关系，建立二阶经验模型。模型可以描述为：

式中：Y=预测响应值；xi和xj为自变量编码值；β0为常数；βi、βij为线性系数；k 为因子数，本试验k=3。X1、X2、X3分别表示GGBS、CaO 和石膏的掺量。

本次试验中，GGBS 的掺量X1、CaO 的掺量X2、硫酸钠的掺量X3。每种因素的低、中、高三水平分别记作-1、0、+1，如表2 所示。

表2 实验因素水平及其编码水平

2 试验结果与数据分析

2.1 模型的建立与分析

利用Design-Expert 软件，对试验结果进行二次多项式回归拟合，得到二阶模型方程。按α=0.01 的水准，模型拟合的较好，Design-Expert 软件给出了二阶模型如下：

在本文中设定α 为0.01，通过表四的方差分析可以看到，养护龄期为7 天的函数型态中， 和P 值均大于0.01，说明这两项对响应目标值的显著性影响较小，故将这两项去除。除去不需要的项后得到在7 天二次多项式方程：

由表4 方差分析可知，7d 龄期的模型显著，该模型的相关系数R2=0.9801，修正后的复相关系数R2=0.9932，表明模型与实际情况拟合很好，各因素对强度的线性效应和曲面效应均显著，X1与X2，X1与X3的交互作用显著。

3 结语

（1） 根据响应面法试验优化设计分析表明：试样标准养护7 d 后，三种因素对无侧限抗压强度的线性效应和曲面效应均显著，GGBS 与CaO 的交互作用显著，GGBS 与CaO 的交互作用显著；

（2） 根据交互作用分析可知：7d 龄期试样的固化土强度均随CaO 掺量的增大呈现先增大、后小幅度减小的变化趋势。同样，随着CaO 掺量的增加，Y28 呈现逐渐增大的趋势。