摘要
近年来中国西北地区的工程建设兴起了平山造地，在平山造地的过程中黄土高填方地基易在自重作用和外部荷载下发生工后固结沉降变形，对工程建设造成不可估量的危害，因此需要对黄土高填方地基进行固化处理，以提升压实度不够情况下地基的强度和抗变形能力。研究通过掺入地聚合物固化剂对填方黄土进行改良，可以有效改善地基沉降变形、提升强度等问题。本文通过室内试验和数值模拟开展了比较全面的研究，阐述了地聚合物改良填方压实黄土地基的物理性质、强度及变形特性规律。 本文以黄土高填方地基为研究对象，通过室内土工试验、沉降计算分析、FLAC 3D数值模拟相结合的方式探究地聚合物固化剂改良填方黄土地基沉降变形的规律。首先通过一系列室内土工试验，探究了改良黄土在不同掺量、压实度、养护龄期下的强度及压缩变形特性（物理力学性质、力学强度特征、沉降变形特性），并且与重塑土样进行比较，选择经济高效的最优掺量。在室内试验数据的基础上采用多种沉降计算方法对 40m黄土高填方地基沉降变形结果进行预测，得出最优含水率条件下不同压实度、不同掺量下的沉降变形规律，并且与FLAC 3D沉降模拟所得沉降量进行对比分析。运用FLAC 3D模拟了改良黄土填方地基的施工期沉降和工后沉降，探究了不同填筑层中心顶面沉降变形量变化规律，利用FLAC 3D建立的数值模型模拟地聚合物改良黄土填方地基在自重应力下的施工期和工后沉降变形规律，依据多种沉降计算方法预测所得沉降量与之进行对比分析。主要得出以下结论： （1）使用地聚合物对黄土进行改良处理后，其抗剪强度和抗压强度相较于重塑黄土均有着较为明显的提升。在相同掺量情况下，水泥改良黄土通常表现出较低的抗剪强度，相比之下，地聚合物改良黄土则表现出更好的抗剪切性能，在 10%掺量下，其黏聚力是水泥的1.22倍，内摩擦角是它的1.21倍，说明地聚合物改良黄土的抗剪强度性能优于水泥改良黄土；地聚合物改良黄土抗压强度性能优于水泥，强度提升程度在 10%掺量体现最大，为 31%。地聚合物在改良黄土的抗剪强度和抗压强度具有明显的优势，相较于水泥改良黄土更加突出，低价高效，值得推广。提升地聚合物掺量、干密度及养护龄期均能一定程度提高改良黄土强度。 （2）与重塑土样比较，改良黄土的压缩模量明显提高。10%掺量的改良黄土压缩模量提升最大，抗压缩变形能力最强。随着养护龄期增长、压实度增加，改良土的压缩模量呈现增大优化的趋势。在选定的试验掺量范围内，10%掺量的改良土压缩模量提升最大，抗压缩变形能力最强，提升幅度大约为 54.3%。通过多种沉降方法得出地聚合物固化剂对高压实度黄土填方地基沉降量影响较小，但对低压实度黄土地基沉降量影响较大，8%-12%掺量下的固化剂能够高效低价的降低黄土地基沉降量。 （3）通过 FLAC 3D 软件对不同压实度、不同掺量下的黄土填方地基进行沉降模拟，结果表明在相同压实度下，90%压实度改良黄土填方地基最终沉降量相较于同压实度重塑填土填方地基减少了 33.6cm，80%压实度改良黄土填方地基最终沉降量相较于同压实度重塑填土填方地基减少了27.4cm。其中，压实度K=80%,掺量c=10%的改良黄土填方地基与压实度K=90%的重塑填土填方地基相比，其地基工后沉降量更小，减小了 8.4cm，并且使得填方地基达到稳定的时间减小了一年左右，说明掺入合理适量的地聚合物固化剂能够使得低压实度填方地基达到高压实度填方地基所能具有的抗沉降变形能力，甚至更优，高效低价的达到改良目的。
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