基于BB 法合肥湖積軟土固化研究

魯惠中

（安徽建筑大學(xué)土木工程學(xué)院，安徽 合肥 230000）

合肥濱湖新區(qū)位于中國(guó)五大淡水湖——巢湖西北側(cè)，地里條件優(yōu)越。濱湖新區(qū)的開發(fā)建設(shè)是合肥這些年經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展的縮影。但由于其土體為河湖相軟土，土體地基承載力低，壓縮性大，抗剪強(qiáng)度低，大大不利于濱湖新區(qū)的建設(shè)，需要對(duì)軟土進(jìn)行處理，進(jìn)行軟土加固。水泥固化土是一種很好的方法，操作簡(jiǎn)單，但由于種種原因，往往效果不太好。

1 試驗(yàn)方法

1.1 試驗(yàn)材料

本次試驗(yàn)所用土取自合肥濱湖地區(qū)某工程地基軟土，其物理指標(biāo)如表1 所示。GGBS 取自合肥市日月水泥廠，氧化鈣是取自天津博迪華工股份有限公司生產(chǎn)的化學(xué)用氧化鈣，純凈度很高，CaO 灼燒后含量不少于98%。石膏采用的是西天津市致遠(yuǎn)化學(xué)試劑有限公司生產(chǎn)的高強(qiáng)石膏粉，呈白色粉末狀，含量不小于98.8%。

表1 .土樣的物理指標(biāo)

1.2 試樣的制作與養(yǎng)護(hù)

把濱湖新區(qū)某工程取回的軟土放置于95-105 度的烘箱之中，待烘干后，取出后，過1mm 篩，去除雜質(zhì)。三種影響因素?fù)郊恿康娜≈捣秶ㄟ^單摻試驗(yàn)進(jìn)行確定，其中GGBS的摻加量取值范圍介于8%~14%之間，CaO 的摻加量取值范圍介于2%~5%之間，石膏的摻加量取值范圍介于2%~5%之間。將過篩的干土、GGBS、CaO 和石膏按比例放入攪拌機(jī)中攪拌均勻并加入水，制成固化土混合料（直徑為39.1mm，高為80.0mm）。在三瓣模內(nèi)壁上涂滿凡士林，然后將固化土混合料放入三瓣模內(nèi)分層擊實(shí)。試樣制作完成后在三瓣模的兩端蓋上玻璃片以防止水分蒸發(fā)，后放于養(yǎng)護(hù)器皿中養(yǎng)護(hù)，直至養(yǎng)護(hù)齡期取出進(jìn)行試驗(yàn)。

1.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)

本次Box-Behnken 試驗(yàn)設(shè)計(jì)[7]采用三因素（X1，X2，X3）、三水平（-1，0，+1）來安排試驗(yàn)，試驗(yàn)總數(shù)為2K·（K-1）+C0，公式中K 表示因素的個(gè)數(shù)，C0表示中心試驗(yàn)點(diǎn)的重復(fù)次數(shù)。利用Expert Design 軟件模擬影響因素和響應(yīng)值之間的非線性關(guān)系，建立二階經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ?。模型可以描述為?/p>

式中：Y=預(yù)測(cè)響應(yīng)值；xi和xj為自變量編碼值；β0為常數(shù)；βi、βij為線性系數(shù)；k 為因子數(shù)，本試驗(yàn)k=3。X1、X2、X3分別表示GGBS、CaO 和石膏的摻量。

本次試驗(yàn)中，GGBS 的摻量X1、CaO 的摻量X2、硫酸鈉的摻量X3。每種因素的低、中、高三水平分別記作-1、0、+1，如表2 所示。

表2 實(shí)驗(yàn)因素水平及其編碼水平

2 試驗(yàn)結(jié)果與數(shù)據(jù)分析

2.1 模型的建立與分析

利用Design-Expert 軟件，對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行二次多項(xiàng)式回歸擬合，得到二階模型方程。按α=0.01 的水準(zhǔn)，模型擬合的較好，Design-Expert 軟件給出了二階模型如下：

在本文中設(shè)定α 為0.01，通過表四的方差分析可以看到，養(yǎng)護(hù)齡期為7 天的函數(shù)型態(tài)中， 和P 值均大于0.01，說明這兩項(xiàng)對(duì)響應(yīng)目標(biāo)值的顯著性影響較小，故將這兩項(xiàng)去除。除去不需要的項(xiàng)后得到在7 天二次多項(xiàng)式方程：

由表4 方差分析可知，7d 齡期的模型顯著，該模型的相關(guān)系數(shù)R2=0.9801，修正后的復(fù)相關(guān)系數(shù)R2=0.9932，表明模型與實(shí)際情況擬合很好，各因素對(duì)強(qiáng)度的線性效應(yīng)和曲面效應(yīng)均顯著，X1與X2，X1與X3的交互作用顯著。

3 結(jié)語(yǔ)

（1） 根據(jù)響應(yīng)面法試驗(yàn)優(yōu)化設(shè)計(jì)分析表明：試樣標(biāo)準(zhǔn)養(yǎng)護(hù)7 d 后，三種因素對(duì)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的線性效應(yīng)和曲面效應(yīng)均顯著，GGBS 與CaO 的交互作用顯著，GGBS 與CaO 的交互作用顯著；

（2） 根據(jù)交互作用分析可知：7d 齡期試樣的固化土強(qiáng)度均隨CaO 摻量的增大呈現(xiàn)先增大、后小幅度減小的變化趨勢(shì)。同樣，隨著CaO 摻量的增加，Y28 呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢(shì)。