Research on Orthogonal Experiments and Optimization of Mixing Ratios for Underwater Anti‑Dispersion Cement‑Stabilized Soil

HUANG Ting; ZHENG Jie; DAI Guoliang; TAN Huiming

doi:10.13409/j.cnki.jdpme20230831001

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Research on Orthogonal Experiments and Optimization of Mixing Ratios for Underwater Anti‑Dispersion Cement‑Stabilized Soil

更新时间：2024-06-26

- Research on Orthogonal Experiments and Optimization of Mixing Ratios for Underwater Anti‑Dispersion Cement‑Stabilized Soil
- Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering Vol. 44, Issue 3, Pages: 678-688(2024)
- 作者机构：
  
  1.河海大学海岸灾害及防护教育部重点实验室，江苏南京210098
  2.河海大学港口海岸与近海工程学院，江苏南京 210098
  3.东南大学土木工程学院，江苏南京 210096
- 作者简介：
- 基金信息：
- DOI：10.13409/j.cnki.jdpme20230831001
  CLC： TU443
- Received：31 August 2023，
  
  Revised：2024-04-04，
  
  Published：25 June 2024
- 稿件说明：
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黄挺,郑杰,戴国亮等.水下抗分散水泥土正交试验及配比优化方法研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):678-688.

HUANG Ting,ZHENG Jie,DAI Guoliang,et al.Research on Orthogonal Experiments and Optimization of Mixing Ratios for Underwater Anti‑Dispersion Cement‑Stabilized Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):678-688.
黄挺,郑杰,戴国亮等.水下抗分散水泥土正交试验及配比优化方法研究[J].防灾减灾工程学报,2024,44(03):678-688. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme20230831001.

HUANG Ting,ZHENG Jie,DAI Guoliang,et al.Research on Orthogonal Experiments and Optimization of Mixing Ratios for Underwater Anti‑Dispersion Cement‑Stabilized Soil[J].Journal of Disaster Prevention and Mitigation Engineering,2024,44(03):678-688. DOI： 10.13409/j.cnki.jdpme20230831001.

摘要

水流经过桩基时会形成漩涡侵蚀床面，影响桩基及上部结构的稳定性，冲刷治理是工程界关注的热点问题。为促进固化土技术在桩基冲刷修复中的应用，设计开展了抗分散水泥固化土系列正交试验。针对高岭土和淤泥土，选用PAM、EVA、黄原胶、HPMC四种抗分散剂，采用平均效果分析和极差分析，研究了抗分散剂种类、抗分散剂掺量、含水量和水泥掺量对流动度、浊度、7 d和28 d无侧限抗压强度的影响。结果表明：对于高岭土，抗分散剂掺量从0.25‰增大到1‰，水泥土流动度减小20%，浊度减小25%，抗分散剂掺量对流动性和抗分散性的影响显著。对于淤泥土，对抗分散性影响显著的仍是抗分散剂掺量，而对流动性的影响显著的则是含水量，含水量从1.4倍液限增大到2.0倍液限，水泥土流动度增大45%。基于综合平衡法、矩阵分析法和多元线性回归模型，提出了一种抗分散水泥土配比设计方法，研究得到了高岭土和淤泥土抗分散水泥固化土的推荐配比，其在泥沙起动实验中的抗冲刷特性明显优于原始土样。

Abstract

Water flow around pile foundations can create vortices that erode the bed surface

compromising the stability of both pile foundations and superstructure. Therefore

addressing scour management has always been a hot topic in engineering. To advance the application of cement-stabilized soil technology in scour repair for pile foundations

orthogonal experiments were designed and carried out on dispersion-resistant cement-stabilized soils. Four types of anti-dispersants

PAM

EVA

xanthan gum

and HPMC

were selected for kaolinite and silt soils. The effects of anti-dispersants type

anti-dispersant dosage

water content

and cement dosage on fluidity

turbidity

and unconfined compressive strength at 7 and 28 days were studied using average effect and range analysis. The results showed that for kaolinite

increasing the anti-dispersants content from 0.25 ‰ to 1 ‰ decreased the fluidity of the cement-stabilized soil by 20% and turbidity by 25%

demonstrating a significant impact on both fluidity and anti-dispersion properties. For silt soils

the anti-dispersant dosage significantly influenced anti-dispersion properties

while water content was the main factor affecting fluidity. When the water content increased from 1.4

to 2.0

the fluidity of cement-stabilized soil increased by 45%. Based on the comprehensive balance method

matrix analysis method

and multiple regression linear model

a method for designing the mixing proportions of anti-dispersion cement-stabilized soil was proposed. The recommended ratio of kaolinite and silt soils showed significantly better anti-scour characteristics in the sediment initiation experiments compared to the original soil sample.

关键词

Keywords

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