海相软土场地形成的水泥土劣化深度预测.pdf

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1、第45卷第11期2015年11月中国海洋大学学报PERl0DICAL0F0CEANUNIVERSITY0FCHINA45(11)：092～099Nov．，2015海相软土场地形成的水泥土劣化深度预测+闫楠1’2，杨俊杰1’2“(1．中国海洋大学海洋环境与生态教育部重点实验室，山东青岛z66100；2．中国海洋大学环境科学与工程学院，山东青岛266100)摘要：基于日照岚山港滨海相软土场地形成的水泥土的微型贯入试验，采用BP神经网络建立了水泥土劣化深度的网络模型来预测场地形成的水泥土的劣化深度。在模

2、型建立过程中，将养护时间、水泥掺入比、养护条件、水泥种类、水泥强度等级、含水量及搅拌条件与水泥土劣化深度密切相关的7个参数引人到输入层，用visualBasic语言编制了以水泥掺入比和养护时间为主要输入因素的计算程序，在样本训练和学习过程中，程序可对比显示实测和计算曲线。结果表明：水泥土劣化深度的预测结果与实测值较为吻合。说明运用BP神经网络模型预测水泥土劣化深度的方法是切实可行的。关键词：海相软土；水泥土；劣化深度；BP神经网络；微型贯人试验中图法分类号：TD853．34文献标志码：A文章编号：

3、1672—5174(2015)11—092一08DOI：10．16441／i．cnki．hdXb．20140376近年来由于气候的改变[1]、环境的恶化、工业污染的加剧[2

4、、生活垃圾的增多、海水入侵[3]等因素的影响，使许多土地逐渐具有腐蚀性。此外，随着发展的需要，跨海工程、海底隧道工程、港口和海岸工程的规模越来越大，而滨海相沉积软土和吹填土等场地也具有不同程度的腐蚀性，以上场地都统称为腐蚀性场地。长期处于腐蚀性场地中的加固体，会不可避免地受到腐蚀，发生力学性能降低、渗透性增大的劣化现象，大大降

5、低水泥加固体的使用寿命[4‘6]。影响水泥土劣化深度(幽)的因素有很多，如土的物理力学特性、水泥种类、龄期、水泥掺入比、养护环境(针对本文，包括室内海水养护、室内原土养护、室内不同压力养护及现场养护等)。目前绝大多数学者通过室内试验[7-8]和现场试验睁16]等手段对水泥土的长期强度进行研究，得到了水泥土的长期强度(无侧限抗压强度)随时间的对数近似线性增长的特征。图1为汇总后水泥土长期强度变化随龄期的关系，而针对水泥土劣化深度的预测却极为少见。M．Terashi等[9]研究了不同养护环境下(人工海

6、水养护W、土壤养护S、标准养护C)2年内水泥土搅拌桩桩体表面水泥土强度随龄期的变化情况。试验结果表明：由于Ca的淋溶作用，表层水泥土强度随时间增长产生衰减现象；衰减强度是一个缓慢的过程，且强度衰减的范围(劣化深度幽)与时间的对数近似呈线性关系。MRmshi等[9]还提出一种劣化深度的计算方法(见图2)：假设劣化深度范围内水泥土强度为零，未衰减部分水泥土强度等于标准养护时强度吼。根据式(1)～式(3)可求得劣化深度幽。t基金项目：国家自然科学基金项目(50779062)资助收稿日期：2014—11一

7、11；修订日期：2015一01一08作者简介：闫楠(1982一)，女，博士生。E-mail：yannan0527@163．com睾*通讯作者：E_mail：jjyang@ouc．edu．cn越骥幽蜒氍晷恨图1水泥土长期强度汇总ⅢFig．1SumHlaryof10ng—termstrengthofcementedsoil[4]图2水泥土强度衰减随时间变化关系曲线嘲Fig．2Thecurvesofvariationstrengthattenuationofcementedsoilwithtime[91

8、11期闫楠，等：海相软土场地形成的水泥土劣化深度预测R2吼，。一产吼．。，(1)R2吼．，一，上吼．f’(2)dN—O．5(R—r)。(3)式中：R为未发生劣化的水泥土直径(mm)；r为未劣化部分直径(mm)；dN为劣化深度(mm)；吼．。为海水养护条件下水泥土的无侧限抗压强度(MPa)；‰，为土壤养护条件下水泥土的无侧限抗压强度(MPa)。从图2可以看出，土壤养护时的劣化深度dN较人工海水养护条件下的劣化深度小，在龄期为700d时，人工海水养护条件下的劣化深度达到约20mm，较土壤养护条件下的劣

9、化深度增加约70％。同时，Ca含量的测试结果表明：水泥土试样未劣化部分(试样中央)的Ca含量为常数，试样表层一定范围内的Ca含量显著降低，说明发生了Ca淋溶现象，且淋溶作用范围与劣化深度幽一致。S．Saiton[7]通过室内试验研究了普通硅酸盐水泥加固Yokohama黏土试样强度随龄期的衰减规律。水泥土试样养护时间为5年，养护条件和M．Terashi等[9]的试验相似。研究结果表明：水泥土劣化深度随时间而增大；相同的养护时间，劣化深度随着水泥掺人量的降低而增加，黏土养护条件下的劣化