黄泛区粉土工程特性及其改性固化研究进展*

王 昊 ， 韦金城 ， 宋晓辉 ， 李雪和 ， 吴文娟 ， 刘海峰 ， 任瑞波

（1.山东高速股份有限公司， 山东 济南250000；2.山东省交通科学研究院 高速公路养护技术交通行业重点实验室， 山东 济南250102；3.武汉桓创技术服务有限公司， 湖北 武汉430070；4.中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室， 湖北 武汉430071；5.山东建筑大学 交通工程学院， 山东 济南250101）

0 引言

在黄泛区平原的公路工程中， 粉土常被用作路基的填筑材料。 但由于天然粉土所具有的颗粒级配不良等特性， 常导致路基难以达到较高的压实度， 路基强度较低。 同时受毛细作用影响， 路基粉土在动荷载作用下吸水， 发生翻浆冒泥病害，路面结构易发生早期破坏［1-2］。 为解决上述路基工程问题， 改善粉土的工程力学性能， 使其具有足够的强度、 稳定性和抗冲刷能力， 近年来国内学者聚焦黄泛区粉土的工程特性和改性固化方法，开展了针对性的研究工作。 目前针对粉土的改性方法主要有掺拌无机类固化剂、 有机类固化剂、有机无机复合类固化剂和生物酶类固化剂。

本文将从黄泛区天然粉土的工程力学特性、改性方法及效果等方面对相关研究进行总结， 以期对黄泛区粉土的路基适用性研究提供借鉴。

1 黄泛区粉土地理分布和物理性质

1.1 黄泛区粉土的成因和分布

黄泛区粉土是由黄河泛滥、 改道， 导致携带的黄土高原泥沙沉积形成， 主要分布于山东、 河南、 安徽和江苏等黄河泛滥地区。 黄泛区可分为废黄河泛滥冲积地区、 黄河三角洲和黄河水下三角洲。 废黄河泛滥冲积地区的粉土属于第四纪松散河流湖泊堆积物， 表层为低液限粉土， 中部为夹淤泥质薄层黏土， 下部为低液限黏土， 土层构造在垂直方向和水平方向上， 均由粉砂、 粉土夹薄层黏土、 黏土构成， 粉粒含量高， 黏土矿物含量低［3］。 黄河三角洲地区粉土是由河流冲积物反复於淀形成， 颗粒级配集中， 海水冲刷作用导致其黏粒含量极低， 含盐量高， 土层结构为河流冲积物覆盖海相层的二元相结构［4］。 黄河口水下三角洲土层受到风暴潮的影响， 导致土体液化产生扰动土层， 与未扰动土相比， 扰动土的重度较大、 孔隙比较小、含水率较低、 强度有一定程度的提高［5］。

1.2 矿物组成

黄泛区天然粉土主要由原生矿物砂、 粉粒组成， 含有较少的次生粘土矿物， 其中非粘土类矿物主要为石英、 长石和云母等， 黏土矿物主要为伊利石和蒙脱石； 粉土的化学元素成分主要为硅（Si）、 铝（Al）， 其次为铁 （Fe）、 钾 （K）、 钠（Na）， 其余化学元素含量较少［1，3，4，6-7］。 粉土的比重介于2.64～2.70 之间。

1.3 粒径分布

黄泛区粉土的颗粒磨圆度高（图1）， 颗粒均匀， 粒径分布曲线整体上呈较陡的形状， 颗粒粒径主要集中于0.074 mm～0.005 mm （表1）。 不均匀系数Cu一般小于5， 属于以粉粒为主的级配不良土［1，14］。

表1 黄泛区粉土试样粒径分布Table 1 The particle size distribution of the powder soil in the Yellow River flood area

图1 普通粉土颗粒与黄河冲淤积粉土颗粒对比Fig.1 Comparison of ordinary silt particles and the Yellow River alluvial silt particles

图2 MgO 碳化固化粉土过程示意图Fig.2 Schematic diagram of the process of MgO carbonization and solidification of silt

1.4 界限含水率

采用落锥法开展的粉土液限与塑限测定结果表明， 黄泛区天然粉土主要为低液限粉土， 塑性指数IP 值在9 左右， 如表2 所示。

表2 黄泛区粉土的物理性质Table 2 Physical properties of silt in the flooding area of the Yellow River flood area

1.5 压实特性

由于天然粉土颗粒级配不良， 颗粒间的接触以粉粒为主， 压实后的粉土不能形成紧密的填充，达到最大干密度时仍有较多的孔隙， 导致压实路基在动荷载作用下仍会产生较大的变形［6，15］。 在击实过程中， 粉土表现出较强的水敏感性， 含水率较低时出现起皮， 含水率较高时呈“橡皮土”， 路基浸水情况下易吸水发生冻胀翻浆［4，16］。

同时， 在黏粒含量对粉土压实性能影响研究方面。 姚占勇［1］指出黏粒含量对粉土压实性能的影响较大， 当黏粒含量为9%～17%时， 粉土的压实性能较好， 可达到较高的密实度。

由于矿物组分、 级配及黏粒含量的不同， 天然粉土的击实试验结果也表现出显著差异。 由文献中统计的粉土的最大干密度在 1.65 ～1.95 g·cm-3， 平均值为1.77 g·cm-3， 最优含水率wop小于塑限wP。

2 黄泛区粉土工程特性

2.1 静力学特性

黄泛区粉土的强度与压实度和含水率密切相关。 压实度越大， 土粒间的引力和水膜连接作用越强， 黏聚力越大， 但内摩擦角变化幅度较小；当含水率高于粉土最优含水率后， 随着含水率的增加， 土中基质吸力显著降低， 大量自由水会减弱颗粒间的胶结作用， 使得粉土黏聚力降低， 当粉土接近饱和时， 内摩擦角降低明显［6-9，15］。

与此同时， 借助土三轴试验仪， 针对粉土在静荷载下的应力及变形特性的研究主要围绕密实度、 含水率和围压等影响因素开展。 彭丽云等［6］指出高围压下压实粉土的应力变形呈现硬化型，低围压下压实粉土的变形呈软化型。 肖军华等［15］指出最优含水率下压实系数小于0.85 的粉土在不同围压下的应力变形均趋于硬化型； 随压实系数的增大才会在低围压下的应力变形呈现软化型。董山等［9］指出含水率的增大减弱土颗粒间的胶结作用， 水分的润滑使摩擦力减小， 表现为主应力峰值的减小。

此外， 土体的强度和变形同样受应力路径的影响。 董金梅等［20］研究了常规三轴压缩、 减压三轴压缩和等压压缩3 种不同应力路径下的粉土力学特性， 结果表明常规三轴应力路径下应力-应变特性受围压影响明显， 低围压为应变软化型， 高围压为应变硬化型， 而等压应力路径和减压应力路径下粉土应力-应变特性均为应变软化型。

2.2 动力学特性

由于黄泛区粉土颗粒均匀， 相互之间的咬合作用差， 加之黏粒含量低， 在地震和交通荷载作用下极易发生破坏甚至液化， 使工程地基存在严重破坏的可能。 因此关于黄泛区粉土的动强度和液化特性方面的研究十分必要且较为丰富。

李晓静等［21］根据黄泛区饱和粉土的动强度试验结果认为， 饱和粉土的动强度与密度和黏粒含量密切相关， 干密度相同条件下， 粉土的动强度随黏粒含量的增加而增大。 在相同黏粒含量、 固结比和固结应力条件下， 动强度随着密实度的增大而增大。 许天增等［22］基于动三轴试验探究了开封、 新乡和中牟等地区粉土的动剪切模量和阻尼比的关系， 结果发现不同区域粉土的动剪切模量随固结围压（100 kPa ～200 kPa） 的增大而增大；粉土在最优含水率时的动剪切模量最大， 阻尼比最小。 邵燕妮［18］研究了行车荷载作用下粉土路基动力特性响应规律， 认为路基土体中产生累积应变、 孔压比以及动模量的衰减幅度均随行车荷载的增大而增加， 且随路基深度的增加， 土体的动力响应逐渐减弱。

在地震荷载作用下， 土体液化是影响粉土工程特性的重要因素。 大量的室内试验发现， 饱和度、 荷载、 围压和细粒含量等均会对粉土液化产生不同程度的影响［23-26］。 吴波等［24］指出粉土的饱和度小于60%不会发生液化， 动强度和抗液化能力随饱和度的增加而降低。 刘红军等［26］研究发现粉土的渗透系数较小， 动荷载作用下孔压不易消散和转移， 初期孔隙水压力急剧上升， 后期增长较慢， 最终趋于稳定。 安亮等［27］根据黄土渗透液化CT 扫描试验和动荷载液化试验的结果认为， 粉土的孔隙尺寸和特殊的胶结物质导致强烈吸水现象是产生黄土液化的主要因素。 董正方等［28］研究了围压、 干密度和细粒含量对动强度和抗液化强度的影响， 认为黄泛区粉砂土动强度和抗液化强度随围压和干密度的增加而增大， 而细粒含量的增加， 强度均呈现先降低后增加的趋势。 赵心涛［7］通过数值模拟地震荷载下粉土路基液化特性发现， 地基的表层粉土层发生液化的可能性较小，沿深度的增加发生液化可能性增大。

2.3 冻融强度特性

冻融作用可导致粉土的强度先降低后趋于稳定。 冻融循环后， 土体表面破坏比较严重， 黏聚力、 弹性模量、 压缩模量、 液限和塑限指数均有一定程度的减小， 土中大、 中孔隙含量增加， 微孔隙含量基本不变， 微观结构上骨架颗粒连接方式发生改变， 形成架空孔隙， 土体的渗透性能增强［29-35］。

许健等［36］开展原状和重塑黄土的电镜扫描观测和三轴固结渗透试验发现， 冻融作用对原状和重塑黄土表面结构破坏均较严重， 但原状黄土表面结构破坏程度较重塑黄土更为强烈。 刘寒冰等［37］根据不同围压下三轴试验结果认为， 同种土在相同冻融循环次数下， 抗剪强度随围压的增加而增加， 相同围压下抗剪强度与冻融循环次数呈负相关关系。 倪万魁等［38］根据黄土在反复冻融作用下的电镜扫描观测、 单轴压缩试验和三轴剪切试验结果发现， 黄土的原始胶结结构会随着冻融循环次数的增加逐渐破坏， 并且颗粒重新排列，土体结构变为疏松， 孔隙比不断增大， 黏聚力不断降低， 多次冻融循环后， 黄土的抗剪强度与重塑黄土的强度接近。 许健等［39］通过冻融作用下粉土的三轴剪切和CT 扫描试验发现， 冻融作用对应力-应变曲线的类型及特征无明显影响， 均表现为应变硬化型； 破坏偏应力随着冻融次数增加逐渐减小， 同时降低速率逐渐减小， 且破坏偏应力随着含盐量增加逐渐减小， 表现出线性或加速劣化特征。

金青等［40］则通过冻融循环下粉土的动强度试验发现， 动剪切强度和动模量随冻融循环次数增加而降低， 而阻尼比增加， 并且含盐量为3%粉土的动剪切强度和动模量的衰减更显著。 郑英杰等［17］研究了冻融循环和含盐量对路基粉土动力性能的影响， 认为路基土动模量随含盐量增加呈减小趋势， 且减少程度较均匀， 阻尼比则随含盐量增加有明显增加趋势； 初始动模量损伤度随含盐量增加呈线性递增， 并根据数值模拟拟合方法提出了冻融次数、 含盐量致初始动模量损伤度的计算公式。

王谦等［41］针对黄土进行了室内冻融循环试验和动三轴试验发现， 冻融循环导致了饱和黄土的抗液化性能的劣化， 并指出冻融循环引起的土体颗粒与结构变化是导致土体液化特性变化的主要原因。 刘泽群［11］指出土体的动剪切强度和最大弹性模量在二次冻融循环下略有恢复， 在四次冻融之后保持下降趋势。

3 粉土改性固化方法

鉴于天然粉土上述不良的工程特性， 当其作为路基填料时， 通常会通过添加改性固化剂来提高粉土的适用性和耐久性。 固化剂的类型、 掺量对改良土的强度、 耐久性影响显著。 固化剂所起的作用可分为复合胶凝和填充增强两大效应［42］。按材料类型可分为无机类固化剂、 有机类固化剂、有机无机复合类固化剂和生物酶类固化剂（表3）。

表3 粉土改性固化剂的类型及固化原理Table 3 Types of silt modified curing agent and curing principle

3.1 无机类固化剂

目前道路工程中常用的无机类固化剂主要有石灰、 水泥、 粉煤灰、 活性氧化镁、 矿渣（钢渣）以及上述材料混合物。 从工程应用效果来看， 无机类固化剂对粉土的固化效果在早强、 水稳性和冻稳性等方面存在明显差异。

3.1.1 石灰、 水泥

石灰改良粉土主要通过火山灰反应来提高强度和稳定性， 但粉土中的黏粒含量较少， 导致火山灰反应较弱。 同时， Ca （OH）2结晶作用形成的胶结颗粒在潮湿环境下溶解导致水稳定性差［1］。石灰改良粉土的7 d 无侧限抗压强度较低， 不能满足公路路面基层相关性能要求。 经添加水泥后， 可有效改善土体的工程特性， 使改良粉土的强度和稳定性大幅提高， 但破坏时的偏应力峰值非常明显， 残余强度急剧降低， 倾向于脆性破坏［54-55］。

朱志铎等［56］通过三轴试验探讨了不同掺量石灰水泥改良粉土， 发现掺2 %水泥＋2%石灰的粉土在7 d 养护下的Ccu比掺4%石灰的粉土提高了32.5 kPa， 内摩擦角提高了2°。 宋博文等［57］指出水泥石灰改良粉土的强度大幅度提高， 具有较强的抵抗变形能力； 掺量为3%消石灰和5%水泥的联合改良粉土能够满足路基填料的设计要求。

除了单纯利用水泥石灰稳定粉土， 近年来研究人员也采用添加无机材料的方式复合稳定粉土。马文宁［58］、 朱文旺等［59］指出石灰水玻璃改良粉土的无侧限抗压强度和CBR 值均随石灰的掺量、 龄期和压实度的增加而增大。 段丽军等［60］通过石灰和水玻璃改良粉土发现， 石灰掺量为1%的改良土的水稳定性和抗冲蚀性能较差， 提高石灰掺量能有效提高改良土的水稳定性和抗冲蚀性能。 此外，张艳美等［10］通过纳米二氧化硅和石灰改良粉土发现， 纳米SiO2与石灰在土中反应是生成水化硅酸钙， 起到黏结颗粒和填充作用， 大幅提高土体的强度和水稳定性。 李国勋等［61］研究发现聚丙烯纤维的掺入可以改善纳米二氧化硅石灰改良粉土脆性。 当纤维掺量为0.4%、 纤维长度为2 cm 时， 改良效果最好。

3.1.2 活性氧化镁

蔡光华等［62］通过无侧限压缩试验发现， 活性氧化镁改良土的无侧限抗压强度随着活性氧化镁含量的增加而增大， 而改良土的含水量和裂缝数量减少， 并指出活性氧化镁的阈值含量约为25%，临界碳化时间约为10 h。 同时， 蔡光华［43］通过活性氧化镁碳化固化粉土发现， 氧化镁改良土在碳化3 h 可达到相同掺量水泥7 d 的无侧限抗压强度， 碳化6～12 h 的氧化镁改良土无侧限抗压强度高于相同掺量下28 d 水泥土的强度； 氧化镁碳化固化土随掺量和碳化时间增加呈现出由弹塑性破坏向脆性破坏发展的趋势。 并基于渗透试验， 对碳化活性氧化镁稳定粉土的渗流特性进行探究，认为碳化后掺氧化镁粉土的渗透系数与经聚碳酸酯处理的粉土相似， 碳化6 h 后试样的渗透系数最小， 并指出掺氧化镁粉土的孔隙率随水镁比的增加而增加［63］。

3.1.3 矿渣、 钢渣

Mozelko 等［64］通过钢渣改良黄土发现， 压实过程中添加钢渣会提高土体无侧限抗压强度， 并且钢渣在有水情况下产生碱性环境， 有利于火山灰反应的发生。 王振军等［65］通过矿渣粉改良粉土发现， 矿渣粉改良土的强度、 稳定性和路用性能均高于石灰土； 矿渣粉改良土的机理如图3 所示，降低矿渣粉的粒径能提高微集料的填充效应， 提高改良土的强度。

3.1 组培苗炼苗 苗高2.0 cm，叶片数2叶1心，根数2～3条时，组培苗达到出瓶移栽标准。将组培瓶移入大棚炼苗3～5 d，适当遮阴，将光照强度控制在6 000～10 000 lx。

图3 矿渣粉改良粉土机理Fig.3 Mechanism of slag powder to improve silt soil

3.2 有机类固化剂

3.2.1 乳化沥青

樊亮等［46，66］利用乳化沥青稳定黄泛区粉土，发现乳化沥青的复合胶凝效应和填充作用提高了改良土的强度； 乳化沥青和水泥复合稳定粉土的抗压强度和水稳系数得到了良好的改善。 孙兆云等［67］通过烧结法赤泥和沥青粉改良粉土发现， 改良粉土的抗压强度、 水稳定性和抗冻性提升明显；且沥青分子在高温下具有损伤修复和结构补强功能。

3.2.2 橡胶

张正甫［51］对废旧轮胎橡胶改良土的改性情况进行探讨， 认为橡胶粉的掺入使改良土的最优含水率和最大干密度降低； 胶条和胶粉均可增加粉土的抗剪强度， 5%掺量的胶条改良效果最佳。 宗之鑫［68］通过橡胶颗粒改良粉土发现， 橡胶土的毛细效应减弱， 毛细水上升速度减慢， 高度降低；动弹性模量降低， 动弹性模量比随着动应变的增大而衰减速度增快， 阻尼比增大。

3.2.3 聚丙烯酰胺

董金梅等［45，69］通过聚丙烯酰胺和硅酸钠混合改性粉土发现， 粉土与聚丙烯酰胺、 硅酸钠通过离子交换、 联结、 包裹、 凝胶作用， 与粉粒表面产生了较大的分子力， 形成空间网络结构， 有效降低了粉土的毛细水上升作用、 渗透特性， 提高了粉土抗冲刷能力及抗干湿循环能力； 硅酸钠与聚丙烯酰胺的共同作用， 在粉粒表面形成高分子材料保护层， 显著提高了粉土的黏聚力和内摩擦角。 周和春等［70］指出聚丙烯酰胺和硅酸钠与粉土发生反应， 降低了粉土原有孔隙率和渗透系数，提高了抗渗能力。

3.2.4 木质素

3.2.5 表面活性剂

王艳等［78］通过表面活性剂改良粉土发现， 随着表面活性剂浓度的增大， 内摩擦角减小的幅值变大， 阳离子表面活性剂改性后粉土黏聚力增大，阴离子表面活性剂改性后的粉土黏聚力大幅度减小， 同时表面活性剂的酸碱程度对土样内摩擦角影响较小。

3.2.6 纤维

Vakili 等［79］通过木质素磺酸盐和聚丙烯纤维改良高分散性黏土发现， 木质素磺酸盐的稳定化显著降低了土体的分散性， 而聚丙烯纤维的增强则显著提高了土体强度， 并指出用2%木质素磺酸盐和0.35%聚丙烯纤维同时处理可使土体分散性显著降低。

3.3 生物酶类固化剂

3.3.1 MICP 技术

微生物诱导碳酸钙沉淀（MICP） 是通过在土颗粒接触处和土颗粒表面生成碳酸钙沉淀来改善土体工程性质的一种方法， 其固化机理见图4。

图4 MICP 固化机理Fig.4 MICP curing mechanism

许朝阳等［81-82］利用碳酸盐矿化菌和多糖黏胶菌对粉土改性， 发现代谢物与粉土发生一系列反应，通过吸附、 包裹和胶结细小颗粒， 填充土颗粒之间的孔隙， 可改善粉土的工程性质。 邵光辉等［49，83］通过对粉土恒压注入巴氏芽孢杆菌和胶结溶液研究发现， 微生物注浆固化粉土的强度受微观胶结结构和CaCO3含量影响， 且会明显减少吹填土中10 μm 以上的孔隙， 同时将菌液稀释注入粉土能使固化菌分布均匀， 也较好的改善固化土体的均匀性。 付佳佳等［84］采用拌和的方法研究了加固液和菌液浓度的影响， 发现加固液浓度的变化对固化粉土试样无侧限抗压强度的提升效果最为显著。 韦张林等［85］指出微生物注浆加固粉土存在着CaCO3分布不均匀的情况， 只注入一遍菌液然后注入多遍胶结液可以有效的解决CaCO3分布不均匀情况。

3.3.2 EICP 技术

酶诱导碳酸钙沉淀技术（EICP） 是利用脲酶将尿素水解成NH4＋和CO32-， CO32-和Ca2＋结合生成CaCO3沉淀， 通过碳酸钙的胶结作用将土体连接在一起， 提高土体的强度［86］。

张建伟等［19］利用EICP 和木质素联合固化粉土， 并开展三轴压缩和微观试验发现， 木质素可为碳酸钙的形成提供成核位点， 在土颗粒间隙中将无规律的碳酸钙聚拢成型； 与单纯EICP 改良土相比， EICP-木质素改良土的抗剪强度、 黏聚力和内摩擦角更高。 Yuan 等［87］提出了在脲酶溶液中加入适量的有机物质改进EICP 的方法， 可为碳酸钙沉积提供成核位点， 改善碳酸钙晶体的尺寸、 形态和结构（图5）； 加入有机质的EICP 改性粉土强度比单纯EICP 改性粉土提高33%， 比未改性处理的土体提高近4 倍。

图5 有机物质改进EICP 的固化机理Fig.5 Organic substances improve the curing mechanism of EICP

4 改性粉土的工程特性

目前， 在粉土作为基层的公路工程中常用的固化剂类型主要为复合类固化剂， 具有成本低，可满足使用要求等特点。 生物酶类固化剂由于技术成熟度尚待提高， 较少在公路基层工程中大规模推广应用。 本节将从力学强度、 耐久性等方面对固化粉土的工程特性进行总结。

4.1 压实特性

与天然粉土相比， 固化剂稳定粉土的最大干密度在一定程度上会减小， 最优含水率则会上升。胡再强等［88］指出， 石灰改良土随石灰掺量增加，最优含水量逐渐增加， 最大干密度呈现减小的趋势。 姚占勇［1］指出石灰改良土对含水量敏感， 干则起皮， 湿则涌起， 压实困难。 马启郁［89］通过草木灰-石灰改良土发现， 掺加草木灰、 石灰均可增加试样最优含水率， 降低最大干密度。 朱文旺等［59］指出石灰和水玻璃均可增加改良土的最优含水率， 降低最大干密度。 张艳美等［10］通过纳米二氧化硅改良土击实试验发现， 纳米二氧化硅可使最优含水率略有增加， 掺加石灰会降低改良土的最大干密度， 但最优含水率会提高。 蔡光华等［43］开展氧化镁固化粉土发现， 氧化镁改良土的最大干密度有所增加， 最优含水率有所减小。 宗之鑫［68］开展橡胶土击实试验发现， 掺入橡胶颗粒后，混合土的最优含水率减小； 混合土的最大干密度减小， 并且随着橡胶含量的增加， 混合土的最大干密度不断减小。 张正甫［51］开展橡胶改性粉土击实试验发现， 胶粉和胶条的掺入会使改性土最大干密度下降， 随掺量增加， 下降越明显。

4.2 冻融强度特性

研究表明， 改性粉土的力学性能也会随冻融循环次数的增加逐渐衰减， 但在等同条件下， 优于天然粉土［90-91］。 胡再强等［88］指出石灰改性黄土的应力应变曲线在冻融循环次数增加趋于强软化型； 石灰掺量越高， 抵抗冻融的性能越强。 郑旭等q［92］通过室内三轴碳化装置研究了活性氧化镁碳化固化土的冻融耐久性能， 发现碳化试样的密度和干密度基本不变； 碳化固化土经6 次冻融循环后， 无侧限强度最低， 由5 MPa 左右降低到4.5 MPa左右。 张建伟等［53］指出木质素改良粉土经历11 次冻融循环后强度改变量远低于素土。 不同冻融循环次数后木质素改良粉土的SEM 照片如图6 所示。 黄道军等［93］指出冻结的温度越低， 水泥和煤矸石复合改良粉土的极限强度、 弹性模量、黏聚力的劣化程度越严重， 8 次冻融循环后强度趋于稳定。

图6 不同冻融循环次数下木质素改良粉土的SEM 照片（放大100 倍）Fig.6 SEM pictures of lignin-improved silt under different freeze-thaw cycles （Magnify 100 times）

4.3 水稳定性

粉土具有强烈的毛细作用和水敏感特征， 遇水呈现出不稳定特征。 段丽军等［60］指出石灰和水玻璃均能提高粉土的水稳定性和抗冲蚀性能， 石灰掺量对粉土水稳定性和抗冲蚀性能的提高更加显著。 张艳美等［10］指出单掺纳米二氧化硅的改良粉土水稳定性较差， 掺加石灰复合稳定粉土会显著提高水稳定性。 此外， 有机固化剂稳定粉土的水稳定性较好。 刘松玉等［47］通过木质素稳定粉土发现， 木质素改良土的水稳定系数高于石灰土，且木质素掺量对改良土的水稳定系数影响没有明显规律。 樊亮等［46］开展乳化沥青水泥稳定粉土发现， 稳定土的水稳定性系数为0.75， 可以达到粉煤灰、 水泥综合稳定土的两倍以上。 董金梅等［69］通过高分子材料改性粉土发现， 聚丙烯酰胺可以提高粉土强度和耐水性能， 但由于它在粉土中的润滑作用， 会使粉土的变形量增加， 浸水后聚丙烯酰胺与粉土的絮凝作用减弱， 润滑作用增强，使得强度降低， 变形量增加； 硅酸钠可以提高粉土强度， 降低粉土变形量， 但耐水性不好， 浸水后变形量急剧增加； 两种改性剂同时改性粉土，不仅可以提高粉土强度， 增强粉土耐水性， 而且不会导致粉土变形量增加过大。 王天新等［94］通过低浓度的高分子聚合物乳液、 结合低剂量水泥复合固化粉土发现， 高分子乳液起到土体初期年节稳定作用， 并显著提高了土体的水稳定性； 水泥对土体的强度贡献更大， 决定了土体的后期强度。

5 结论和展望

（1） 黄泛区天然粉土的颗粒磨圆度高， 级配不良， 压实比较困难； 压实后粉土仍有较多孔隙，毛细管发育， 容易发生冻胀翻浆现象。 目前关于黄泛区粉土力学特性的研究基本以室内试验为主，围绕含水率、 密实度和黏粒含量等方面对黄泛区粉土的力学特性进行分析。

（2） 在基于动三轴试验和CT 扫描探究黄泛区粉土的液化特性和冻融特性试验中， 土中孔隙大小、 含量以及土体胶结结构情况， 可作为表征参量， 详细描述粉土的液化和冻融特性。

（3） 粉土的改性方法主要基于无机类固化剂、有机固化剂以及无机有机复合固化剂， 生物酶类固化剂在路基工程中应用较少。 目前， 路基工程中以复合类固化剂为主， 能够在满足强度和耐久性要求的前提下， 节约成本， 提高经济效益。

（4） 固化剂改良土的冻融强度和稳定性均高于天然粉土， 经历一次冻融循环后的强度改变量小于天然粉土的强度改变量； 改良土的抗冻融性能和稳定性受固化剂的掺量和配比等因素影响。

（5） 鉴于黄泛区粉土材料本身的复杂性， 关于黄泛区粉土改性固化方面的研究尚有较大的提升空间。 建议未来固化剂材料可侧重无害的工业废弃物、 建筑垃圾等， 采用无机材料与有机材料混合配比的方法， 兼顾绿色与环保， 研发具有高性能和经济效益的粉土固化剂。

（6） 同时， 在夯实和扩宽复合类固化剂类型及应用范围的基础上， 可稳步提升和改善生物酶类改性固化粉土技术。 发挥该种生物固化方法所具有的低碳、 环保等优势， 在保证改性粉土优良的路用性能的同时， 为我国的2060 碳中和规划做出贡献。