干濕循環(huán)作用下污泥固化土三維力學(xué)特性研究

徐 健，趙 緒，馬銳敏，楊愛(ài)武，楊少坤

（1.天津城建大學(xué)天津市軟土特性與工程環(huán)境重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，天津 300384；2.東華大學(xué) 環(huán)境科學(xué)與工程學(xué)院，上海 201620）

隨著工業(yè)化程度和城市化水平的提高，我國(guó)污水排放量日益增加，加之長(zhǎng)期以來(lái)污水處理廠存在著嚴(yán)重的“重水輕泥”現(xiàn)象[1-2]，造成城市污泥利用率低下。污泥含水率高，力學(xué)性質(zhì)差，且含有大量的病原體、微生物和重金屬等有害物質(zhì)，若處理不當(dāng)將造成嚴(yán)重的二次污染和生態(tài)問(wèn)題[3]。通過(guò)對(duì)污泥進(jìn)行固化處理，可生成一種擁有完整結(jié)構(gòu)且具備一定強(qiáng)度的固化體[4-5]。固化處理后的污泥物理力學(xué)指標(biāo)明顯提高，有機(jī)質(zhì)和重金屬浸出含量大幅降低，且比原污泥更易于處理和運(yùn)輸，從而能夠?qū)⒊鞘形勰噢D(zhuǎn)化為穩(wěn)定安全的路基填墊料使用，以滿足工程需求和環(huán)境需要[6]。

近些年，國(guó)內(nèi)外學(xué)者在城市污泥固化以及土體三維力學(xué)特性等方面進(jìn)行了大量的試驗(yàn)研究并取得了諸多成果。Sun等[7]發(fā)現(xiàn)僅采用水泥固化污泥時(shí)，固化體的強(qiáng)度增長(zhǎng)較為緩慢，很難達(dá)到資源化利用或填埋的要求；Xin等[8]通過(guò)將不同種類的混合水泥黏結(jié)劑摻入高有機(jī)含量活性污泥中，并對(duì)污泥固化土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度和重金屬浸出率進(jìn)行了研究；Cheilas等[9]通過(guò)在水泥固化污泥土中添加一定比例的黃鉀鐵礬和明礬石，發(fā)現(xiàn)兩者的摻入對(duì)土體強(qiáng)度有顯著降低作用，而浸出重金屬含量明顯減少；林城[10]利用鈣基膨潤(rùn)土作為添加劑輔助水泥固化處理污泥，并對(duì)處理后污泥的基本力學(xué)性質(zhì)和污泥中污染物穩(wěn)定性控制的效果展開(kāi)研究；李磊等[11]以水泥和膨潤(rùn)土為固化材料處理的污泥為研究對(duì)象，對(duì)其質(zhì)量、體積、含水率及強(qiáng)度等參數(shù)進(jìn)行測(cè)定，發(fā)現(xiàn)一定摻入量的水泥可以明顯提高固化體的物理穩(wěn)定性，膨潤(rùn)土對(duì)固化體的干濕耐久性影響呈現(xiàn)出兩面性；易進(jìn)翔等[12]通過(guò)對(duì)不同水泥摻量和不同初始孔隙比的污泥固化土進(jìn)行壓縮試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，水泥摻量大于30%時(shí)，壓縮指數(shù)減小的幅度不大，壓縮指數(shù)隨著初始孔隙比的增加而增大；吳炎等[13]采用紙漿渣燒結(jié)灰（PS灰）和水泥對(duì)污泥進(jìn)行固化，結(jié)果表明固化污泥的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與PS灰和水泥含量呈“階梯形”分布；Callisto等[14]對(duì)比薩斜塔下的原狀軟土進(jìn)行真三軸試驗(yàn)后，發(fā)現(xiàn)土體的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)較普通三軸試驗(yàn)明顯增大；Kirkgard等[15]對(duì)舊金山灣淤泥分別進(jìn)行不排水條件下的常規(guī)三軸試驗(yàn)和真三軸試驗(yàn)，對(duì)比分析了中主應(yīng)力變化對(duì)淤泥應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系產(chǎn)生的影響；楊利國(guó)[16]通過(guò)壓實(shí)黃土在不同中主應(yīng)力系數(shù)和不同圍壓下的真三軸試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，中主應(yīng)力對(duì)黃土強(qiáng)度有一定的加固作用；而相對(duì)于常規(guī)三軸試驗(yàn)結(jié)果，土體在三維應(yīng)力狀態(tài)下的變形性狀和強(qiáng)度指標(biāo)明顯互異[17-19]。

綜上所述，針對(duì)城市污泥的試驗(yàn)成果多集中在污泥固化以及固化體常規(guī)力學(xué)特性等方面，對(duì)于污泥固化土三維力學(xué)特性的研究極為少見(jiàn)。而污泥固化土處于自然環(huán)境條件下不可避免地會(huì)受到環(huán)境氣候變化引起的干濕循環(huán)作用，其力學(xué)特性是否滿足工程需求尚需進(jìn)一步探討?；诖?，本文對(duì)處理后的污泥固化土開(kāi)展不固結(jié)不排水條件下的真三軸試驗(yàn)，探討其在干濕循環(huán)作用下的應(yīng)力-應(yīng)變特征和強(qiáng)度指標(biāo)變化規(guī)律，并構(gòu)建能夠考慮不同圍壓及中主應(yīng)力比影響的初始彈性模量和主應(yīng)力差漸近值預(yù)測(cè)公式，為固化土應(yīng)用于相關(guān)工程實(shí)踐提供理論支撐。

1 試驗(yàn)簡(jiǎn)介

1.1 試驗(yàn)土樣及制備

試樣取自天津?yàn)I海新區(qū)某污泥填埋廠，呈固態(tài)且有濃烈腐臭氣味，取回后裝入塑料盒中進(jìn)行密封、遮光保存，保持溫度在20℃左右，防止污泥水分流失和有機(jī)質(zhì)降解。其基本物理性質(zhì)為：含水率385.5%，有機(jī)質(zhì)58.2%，密度1.1 g/cm3，比重1.6，pH值7.1。

城市污泥含水率高并含有大量難降解有機(jī)物，直接進(jìn)行固化需要投入大量固化材料，且影響固化效果，因此在污泥固化前，先添加20%的生石灰靜置9 d進(jìn)行消化處理，以達(dá)到降低含水率和分解有機(jī)質(zhì)的效果，滿足消化作用的技術(shù)性和經(jīng)濟(jì)性[4]。干土原材料為天津?yàn)I海新區(qū)海積性軟黏土，將其置于烘箱24 h以保證足夠干燥，再用球磨機(jī)粉碎過(guò)1mm篩。試驗(yàn)所用固化劑為自主研發(fā)，已申請(qǐng)專利[20]。固化劑主劑即普通硅酸鹽水泥，對(duì)污泥固化土強(qiáng)度的發(fā)揮起主要作用；固化劑輔劑分為輔劑1和輔劑2兩種，起催化作用，加快強(qiáng)度增長(zhǎng)速率和增大最終強(qiáng)度。

在污泥固化土制備過(guò)程中，分別考慮A（污泥∶干土）、B（水）、C（固化劑主劑）、D（固化劑輔劑1）及E（固化劑輔劑2）共5種因素對(duì)土體力學(xué)特性的影響，各因素及水平設(shè)置見(jiàn)表1。以固化土7 d無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度為評(píng)判指標(biāo)，進(jìn)行正交試驗(yàn)，結(jié)果見(jiàn)表2。

表1 正交試驗(yàn)因素和水平Table 1 Factors and levels of the orthogonal test

表2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析Table 2 Analysis of the orthogonal test results

表2中，A、B、C、D、E代表各影響因素，S代表某一因素在不同水平下無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度之和，M代表對(duì)應(yīng)S的平均值，極差R為某一因素在不同水平下M的最大值和最小值之差。由表2可以得到污泥固化土的最佳配比為A1 B5 C4 D3 E5。工程實(shí)踐中，在考慮固化土強(qiáng)度要求和材料造價(jià)的同時(shí)，應(yīng)盡可能多地消耗污泥，故選擇A2（25%∶75%）、B4（40%）、C2（10%）、D5（0.6%）、E3（0.3%）作為污泥固化土制備的最終配比方案。最終配比下養(yǎng)護(hù)齡期28 d污泥固化土試樣的含水率41.7%，密度1.75 g/cm3，干密度1.24 g/cm3，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度360.7 kPa?？梢?jiàn)含水率大幅降低，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度增長(zhǎng)明顯，且能達(dá)到養(yǎng)護(hù)齡期60 d強(qiáng)度的90%以上，因此后續(xù)試驗(yàn)均選擇養(yǎng)護(hù)齡期28 d的固化土試樣。

1.2 干濕循環(huán)次數(shù)的確定

制作7組試樣（每組3個(gè)平行樣），在恒溫恒濕條件下養(yǎng)護(hù)28 d后，包裹保鮮膜防止水分流失，常溫環(huán)境中濕化24 h，再置于恒溫恒濕箱中（35℃）干化12 h，如此完成1次干濕循環(huán)過(guò)程。每次干濕循環(huán)結(jié)束后取1組試樣進(jìn)行無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，得到無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與干濕循環(huán)次數(shù)（N）之間的關(guān)系曲線（圖1）。

圖1 無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與干濕循環(huán)次數(shù)間關(guān)系Fig.1 Relationship between the unconfined compressive strength and drying-wetting cycles

由圖1可知，2次干濕循環(huán)之前，污泥固化土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度會(huì)有所增長(zhǎng)，超過(guò)2次后，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度迅速降低。當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過(guò)5次之后，固化土強(qiáng)度衰減量隨干濕循環(huán)次數(shù)增加而顯著減小，曲線漸趨平緩。循環(huán)次數(shù)達(dá)到7次以后，干濕循環(huán)對(duì)無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度的影響甚微，強(qiáng)度趨于穩(wěn)定狀態(tài)。這與固化劑同土顆粒和水之間發(fā)生一系列水化反應(yīng)所產(chǎn)生的膠結(jié)物質(zhì)以及固化土中影響強(qiáng)度的重金屬物質(zhì)相關(guān)。這些膠結(jié)物質(zhì)增加了各種顆粒之間的黏結(jié)力，使土體具備了一定的抵抗干濕效應(yīng)能力，土體在經(jīng)過(guò)最初幾次干濕循環(huán)作用后，其內(nèi)部重金屬部分失去，顆粒間重組，致使土體強(qiáng)度有增長(zhǎng)趨勢(shì)。隨著干濕循環(huán)次數(shù)的增加，重金屬離子運(yùn)動(dòng)趨于穩(wěn)定，同時(shí)土體內(nèi)部由于失水干縮與吸水濕脹出現(xiàn)較多裂縫，導(dǎo)致土體強(qiáng)度急劇下降。而在經(jīng)過(guò)一定次數(shù)（5次）的干濕循環(huán)作用后，裂縫不再繼續(xù)擴(kuò)大，表現(xiàn)為強(qiáng)度降低幅度明顯變緩。此外，污泥固化土是一種結(jié)構(gòu)性很強(qiáng)的土體[21]，當(dāng)循環(huán)次數(shù)較少時(shí)，土體內(nèi)部較松散、易破壞的不穩(wěn)定粒群在干濕循環(huán)作用下迅速遭到破壞，導(dǎo)致土體強(qiáng)度降低。而當(dāng)循環(huán)次數(shù)增加到一定次數(shù)后，土體內(nèi)部不穩(wěn)定粒群及松散體已完全破壞，此時(shí)土體強(qiáng)度將由內(nèi)部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)提供，土顆粒之間的黏結(jié)力和干濕循環(huán)作用產(chǎn)生的應(yīng)力逐漸趨于平衡，因此隨干濕循環(huán)次數(shù)的繼續(xù)增加，污泥固化土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度不再繼續(xù)降低而漸趨穩(wěn)定狀態(tài)。據(jù)此選擇0，1，3，5，7，10次干濕循環(huán)次數(shù)作為試驗(yàn)條件較為合適。

1.3 真三軸試驗(yàn)方案

為研究污泥固化土作為路基填料的強(qiáng)度和變形特性，采用美國(guó)GCTS公司生產(chǎn)的SPAX-2000真三軸試驗(yàn)儀，通過(guò)應(yīng)力控制式加載。試樣尺寸為長(zhǎng)×寬×高=75mm×75mm×150mm，圍壓選用20，40，60 kPa，中主應(yīng)力比b取為0.00，0.25，0.50，0.75，1.00，干濕循環(huán)溫度取35，20℃，干濕循環(huán)次數(shù)取0，1，3，5，7，10次，采用不固結(jié)不排水剪切方式。試驗(yàn)過(guò)程中，先對(duì)養(yǎng)護(hù)好的試樣進(jìn)行不等次數(shù)的干濕循環(huán)作用，再對(duì)其進(jìn)行三維應(yīng)力狀態(tài)下的加載，即讓土樣處于三相初始應(yīng)力狀態(tài)，然后保持水壓不變，也即小主應(yīng)力σ3不變，同時(shí)增加豎向大主應(yīng)力σ1和水平向中主應(yīng)力σ2，并控制σ1和σ2的增量比Δσ2/Δσ1=b（中主應(yīng)力比）不變，直到試驗(yàn)結(jié)束。

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 應(yīng)力-應(yīng)變曲線

圖2為污泥固化土在圍壓為20，40，60 kPa時(shí)，不同中主應(yīng)力比狀態(tài)下經(jīng)過(guò)不同干濕循環(huán)次數(shù)后的應(yīng)力-應(yīng)變曲線。由圖2可以發(fā)現(xiàn)以下規(guī)律：

（1）相同圍壓條件下，曲線初始階段都近似表現(xiàn)為線性關(guān)系，同一干濕循環(huán)次數(shù)下，曲線斜率隨著b值增大而越來(lái)越陡，破壞應(yīng)力即出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點(diǎn)的偏應(yīng)力逐漸增大。相同b值下，破壞應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)增大逐漸減小。當(dāng)循環(huán)次數(shù)大于5時(shí)，轉(zhuǎn)折點(diǎn)對(duì)應(yīng)的值趨于平緩。其他條件相同時(shí)，破壞應(yīng)力隨圍壓的增大總體呈現(xiàn)出增大趨勢(shì)。這主要是因?yàn)樵谌S應(yīng)力狀態(tài)下，隨著b值的增大，側(cè)向約束力增加，從而提高了土體抵抗變形的能力；而保持b值不變時(shí)，隨干濕循環(huán)次數(shù)的增加，土體內(nèi)部結(jié)構(gòu)受水分子的影響，土顆粒進(jìn)行重組，土體結(jié)構(gòu)性變差，因此其破壞應(yīng)力在干濕循環(huán)初始階段顯著下降。循環(huán)次數(shù)大于5次后，土體結(jié)構(gòu)性受水分子的影響逐漸變?nèi)酰馏w內(nèi)部顆?；痉€(wěn)定，破壞應(yīng)力降低幅度漸趨穩(wěn)定。

（2）相同干濕循環(huán)次數(shù)下，破壞應(yīng)變值隨b值和圍壓的增加而增大。圍壓為20，40，60 kPa時(shí)的平均破壞應(yīng)變值分別為1.05%、1.15%、1.31%，土體破壞形式呈脆性破壞。

（3）在b值較小、循環(huán)次數(shù)小于3時(shí)，曲線產(chǎn)生應(yīng)變軟化現(xiàn)象，隨著圍壓和b值的增大，試樣應(yīng)變軟化現(xiàn)象逐漸消失，表現(xiàn)為硬化現(xiàn)象。這是由于土體本身存在一定的結(jié)構(gòu)性，在外力足夠小時(shí)，試樣處于穩(wěn)定狀態(tài)，此時(shí)應(yīng)力不變，應(yīng)變?nèi)匀惶幱谏仙隣顟B(tài)。此后，外力逐漸增大，土體結(jié)構(gòu)性破壞，試樣出現(xiàn)脆性破壞，也即應(yīng)變隨應(yīng)力增大而呈現(xiàn)緩慢增長(zhǎng)趨勢(shì)。

圖2 不同圍壓時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線Fig.2 Stress-strain curves under different confining pressures

（4）經(jīng)過(guò)干濕循環(huán)1，3，5，7，10次之后，不同圍壓下污泥固化土的破壞應(yīng)力值均呈現(xiàn)出下降趨勢(shì)，與0次循環(huán)相比，破壞應(yīng)力下降值分別為6.71%、12.7%、4.29%、1.21%、0.27%?？梢?jiàn)，破壞應(yīng)力在干濕循環(huán)作用初始階段下降比率較大，以循環(huán)次數(shù)第3次時(shí)達(dá)到最高，超過(guò)5次以后降低幅度趨于平緩。分析可知，土體內(nèi)部較松散、易破壞的不穩(wěn)定粒群在最初幾次干濕循環(huán)作用下迅速遭到破壞，致使土體強(qiáng)度急劇降低。而當(dāng)循環(huán)次數(shù)增加到一定次數(shù)后，土體內(nèi)部不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)已徹底破壞，此時(shí)土體強(qiáng)度由內(nèi)部穩(wěn)定結(jié)構(gòu)提供，從而受干濕循環(huán)作用的影響大幅減弱。

2.2 考慮中主應(yīng)力比影響的c、φ值變化

根據(jù)摩爾庫(kù)倫破壞理論對(duì)污泥固化土應(yīng)力-應(yīng)變曲線進(jìn)行研究，得到其在不同干濕循環(huán)次數(shù)時(shí)3組圍壓下的抗剪強(qiáng)度包線，分析可得固化土在不同中主應(yīng)力比下c、φ值隨干濕循環(huán)次數(shù)的變化曲線（圖3）。

圖3 不同干濕循環(huán)次數(shù)下c，φ值變化曲線Fig.3 Changes of c and φ under different drying-wetting cycles

從圖3可看出，3種圍壓作用下污泥固化土c、φ值均隨干濕循環(huán)次數(shù)的增大呈現(xiàn)降低趨勢(shì)，并最終漸趨穩(wěn)定。不同中主應(yīng)力比條件下的c值變化趨勢(shì)可采用式（1）對(duì)其進(jìn)行描述：

式中：c——黏聚力；

A、B、D——試驗(yàn)參數(shù)；

R2——擬合度，具體參數(shù)值見(jiàn)表3。

表3 不同中主應(yīng)力比下的參數(shù)值Table 3 Parameter values under different medium principal stress ratios

由表3可以看出，R2均在0.95以上，說(shuō)明采用式（1）能較好地描述污泥固化土c值的變化情況。由表3還可以發(fā)現(xiàn)，參數(shù)A、B、D值與中主應(yīng)力比b之間具備良好的線性關(guān)系：

將式（2）～（4）代入式（1），得到污泥固化土c值與干濕循環(huán)次數(shù)N、中主應(yīng)力比b之間的關(guān)系式：

同理，可以建立φ與干濕循環(huán)次數(shù)N以及中主應(yīng)力比b之間的關(guān)系式：

采用式（5）、式（6）對(duì)考慮中主應(yīng)力影響下污泥固化土的c、φ值進(jìn)行計(jì)算，并與常規(guī)三軸試驗(yàn)得到的c、φ值進(jìn)行比較，發(fā)現(xiàn)常規(guī)三軸下的數(shù)據(jù)值低出6%～10%，表明將常規(guī)三軸試驗(yàn)數(shù)據(jù)應(yīng)用于工程會(huì)偏于保守，考慮中主應(yīng)力影響后固化土強(qiáng)度值將增大6%～10%，因此應(yīng)用真三軸試驗(yàn)參數(shù)可充分利用土體力學(xué)指標(biāo)，對(duì)于節(jié)省工程造價(jià)具有重要的應(yīng)用價(jià)值。

2.3 考慮中主應(yīng)力比影響的Ei、（σ1?σ3）ulti值變化

由圖3可以看出，其變化趨勢(shì)基本一致，因此，取干濕循環(huán)次數(shù)N=0、中主應(yīng)力比b=0.25條件下，對(duì)其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系進(jìn)行變換，得到ε1/（σ1?σ3）與ε1之間的關(guān)系曲線（圖4）。由圖4可知，曲線并不具備良好的線性關(guān)系，而在鄧肯-張模型中，應(yīng)力-應(yīng)變均呈現(xiàn)線性關(guān)系。因此考慮對(duì)圖4在ε1=1.0處進(jìn)行分段研究，分段曲線變化情況如圖5所示。

圖4 ε1/（σ1?σ3）與ε1間關(guān)系曲線Fig.4 Relationship between ε1/（σ1?σ3）and ε1

由圖5得到2段應(yīng)力-應(yīng)變曲線趨勢(shì)線，見(jiàn)表4。由表4可知，R2均在0.98以上，說(shuō)明2段應(yīng)力-應(yīng)變曲線均具有良好的線性關(guān)系?？梢钥闯?，圍壓為20，40，60 kPa時(shí)各曲線的變化趨勢(shì)基本相同，限于篇幅，本文僅選取圍壓40 kPa時(shí)的ε1/（σ1?σ3）～ε1的關(guān)系曲線來(lái)研究污泥固化土在不同中主應(yīng)力比b條件下的初始彈性模量Ei和主應(yīng)力差漸近值（σ1?σ3）ulti變化情況，結(jié)果如圖6所示。

圖5 ε1/（σ1?σ3）～ ε1關(guān)系曲線的第一段（a）和第二段（b）Fig.5 Relationships of ε1/（σ1?σ3）and ε1 of（a） the first segment and（b） the second segment

表4 ε1/（σ1?σ3）～ ε1關(guān)系曲線趨勢(shì)線Table 4 Tendency lines of the relationship between ε1/（σ1?σ3）and ε1

對(duì)圖6曲線進(jìn)行分析，可以得到不同中主應(yīng)力比下污泥固化土1/Ei、1/（σ1?σ3）ulti變化曲線隨干濕循環(huán)次數(shù)N變化的函數(shù)關(guān)系?；谠囼?yàn)數(shù)據(jù)，建立初始彈性模量Ei與循環(huán)次數(shù)N之間的關(guān)系式：

式中：P、S、T——試驗(yàn)參數(shù)，見(jiàn)表3。

對(duì)各參數(shù)P、S、T與中主應(yīng)力比b間的關(guān)系繼續(xù)進(jìn)行線性分析，得到參數(shù)P、S、T的表達(dá)式如下：

圖6 不同中主應(yīng)力比下1/Ei和1/（σ1?σ3）ulti值變化曲線Fig.6 Change of 1/Ei and 1/（σ1?σ3）ulti under different medium principal stress ratios

將式（8）～（10）代入式（7），得到初始彈性模量Ei與干濕循環(huán)次數(shù)N以及中主應(yīng)力比b之間的關(guān)系式：

同理，可以建立主應(yīng)力差漸近值（σ1?σ3）ulti與干濕循環(huán)次數(shù)N以及中主應(yīng)力比b之間的關(guān)系式：

對(duì)不同圍壓下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，綜合得出不同圍壓下考慮中主應(yīng)力比和干濕循環(huán)次數(shù)的初始彈性模量Ei和主應(yīng)力差漸近值（σ1?σ3）ulti的關(guān)系式：

為了驗(yàn)證式（13）和式（14）的準(zhǔn)確性，取圍壓20 kPa、b=0.00、b=0.50和圍壓60 kPa、b=0.00、b=1.00，分別得到Ei和（σ1?σ3）ulti在不同干濕循環(huán)次數(shù)下的預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值，對(duì)比結(jié)果如圖7所示。

圖7 1/Ei和1/（σ1?σ3）ulti試驗(yàn)值與預(yù)測(cè)值對(duì)比結(jié)果Fig.7 Comparison of the test values and predicted values of 1/Ei and 1/（σ1?σ3）ulti

圖7表明預(yù)測(cè)值與試驗(yàn)值整體上較為接近，說(shuō)明上述公式可以有效預(yù)測(cè)污泥固化土在不同圍壓下考慮中主應(yīng)力比和干濕循環(huán)次數(shù)影響的Ei和（σ1?σ3）ulti變化情況。

3 結(jié)論

（1）污泥固化土應(yīng)力-應(yīng)變曲線初始階段均近似表現(xiàn)為線性關(guān)系，同等條件下，破壞應(yīng)力隨中主應(yīng)力比b的增大而增大。相同b值下，破壞應(yīng)力隨循環(huán)次數(shù)增大而逐漸減小。經(jīng)過(guò)干濕循環(huán)1，3，5，7，10次之后，不同圍壓下污泥固化土的破壞應(yīng)力值均呈現(xiàn)下降趨勢(shì)，破壞應(yīng)力在干濕循環(huán)作用初始階段下降比率較大，當(dāng)循環(huán)次數(shù)超過(guò)5次以后降低幅度趨于平緩。

（2）相同干濕循環(huán)次數(shù)下，破壞應(yīng)變值隨b值和圍壓的增加而增大。在b值較小、循環(huán)次數(shù)小于3時(shí)，應(yīng)力-應(yīng)變曲線產(chǎn)生應(yīng)變軟化現(xiàn)象，隨著圍壓和b值的增大表現(xiàn)為硬化型。

（3）污泥固化土c、φ值隨干濕循環(huán)次數(shù)的增大呈現(xiàn)出降低趨勢(shì)，最終漸趨穩(wěn)定。對(duì)不同中主應(yīng)力比條件下的c、φ值變化趨勢(shì)進(jìn)行分析，分別構(gòu)建出其與干濕循環(huán)次數(shù)以及中主應(yīng)力比b之間的關(guān)系式。

（4）根據(jù)不同中主應(yīng)力比條件下污泥固化土的初始彈性模量Ei和主應(yīng)力差漸近值（σ1?σ3）ulti變化趨勢(shì)，建立了不同圍壓下考慮中主應(yīng)力比和干濕循環(huán)次數(shù)影響的Ei、（σ1?σ3）ulti關(guān)系式。