權利要求書： 1.一種柔性鈣基材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法，其特征在于，包括以下步驟：步驟1，按膨脹土的自由膨脹率δef將膨脹土劃分為以下等級：δef＝40％～60％，弱膨脹土；

δef＝60％～90％，中膨脹土；

δef≥90％，強膨脹土；

步驟2，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的制作步驟2.1，將疏水性納米二氧化硅浸沒在水中，并放置在超聲波振蕩器上充分震蕩1小時～2小時，然后再放置在80℃～150℃的烘箱內進行培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為0.5小時～1小時；

步驟2.2，將培養(yǎng)后的疏水性納米二氧化硅與石灰混合制作成柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，其中，疏水性納米二氧化硅與石灰的質量比如下：弱膨脹土：1:8～1:10；

中膨脹土：1:6～1:7；

強膨脹土：1:4～1:5；

步驟3，膨脹土邊坡的認定及改性修復土的制作步驟3.1，在疑似膨脹土的邊坡場地取邊坡土土樣，密封保存至實驗室，檢測該邊坡土土樣的自由膨脹率δef和蒙脫石質量占比w，當自由膨脹率δef≥40％或蒙脫石質量占比w≥

7％時，認定該邊坡為膨脹土邊坡；

按照步驟1的劃分確定該膨脹土的等級，并檢測該膨脹土的塑限wp；

步驟3.2，對步驟3.1確認的膨脹土邊坡，首先進行表面雜物的清理，然后自上而下挖取深度為0.5m～2m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干后，粉碎并過5mm～

10mm的篩；

步驟3.3，測量步驟3.2所述表層膨脹土的含水率w，并通過補充灑水或晾曬方式控制該表層膨脹土的含水率w為0.97％?1.2％wp；

將通過以上步驟處理過的表層膨脹土稱為表層膨脹干土；

步驟3.4，根據膨脹土等級選擇并按照步驟2.2的配比選擇柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，將該柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌在步驟3.3所述表層膨脹干土中，拌和均勻后燜料

24小時～48小時，燜料期間至少翻拌一次，其中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的質量為表層膨脹干土質量的7％～8％；

將拌有柔性鈣基納米二氧化硅改性劑并燜料完成的表層膨脹干土記為改性修復土；

步驟4，改性修復土的檢測

在步驟3所述改性修復土中取適量改性修復土樣，密封保存至實驗室，養(yǎng)護14天～28天，檢測改性修復土樣的無側限抗壓強度q及抗剪強度S，若q≥1.5MPa且S≥500kPa，則改性修復土制作完成；否則，返回步驟3重新進行處理直至滿足要求；

步驟5，對膨脹土邊坡的包邊

將改性修復土沿坡面、由坡底至坡頂回填形成膨脹土邊坡的包邊層，該包邊層在回填過程中分為兩層進行壓實，每層層厚為0.5m～1m，且壓實度均不得低于90％；

步驟6，耕植層及植被層的施工

在包邊層上覆蓋0.2m～1m厚度的土形成膨脹土邊坡的耕植層，壓實度為20％～50％，在該耕植層上覆蓋植被層。

說明書： 一種柔性鈣基材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法技術領域[0001] 本發(fā)明涉及一種柔性復合材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法，屬于巖土工程領域。

背景技術[0002] 膨脹土作為一種特殊巖土體，廣泛分布于世界各地。由于膨脹土中含有大量蒙脫石、伊利石等親水礦物，在水分變化條件下，易吸水膨脹、失水皺縮。引起自身性質顯著惡

化，從而導致工程活動過程中，結構開裂、路基變形、邊坡失穩(wěn)等，給工程項目造成了巨大的

經濟損失。而膨脹土邊坡也由于膨脹土的特性而異于其它邊坡，其滑坡災害有淺層性、牽引

性、平緩性、長期性及季節(jié)性的特點，這也使得膨脹土邊坡更難以治理。

[0003] 因此，要從根本上治理膨脹土邊坡。當前對膨脹土進行大量改良試驗，常規(guī)的改良方法主要有：夯實法、物理改良法、化學改良法、換土法、生物改良法等，但是大多使用都有

一定的局限性，無法從根本對膨脹土進行一定的改性，而化學改性法可以從根本上改善膨

脹土的脹縮性，從而改善膨脹土工程性質，是國內外膨脹土工程處理技術中的研究熱點。

[0004] 石灰作為工程上常用的膨脹土改良材料，效果顯著且成本低，但是存在耐水性差、孔隙填充效果不佳、早期強度低等缺點，且傳統(tǒng)的換填法需要大量非膨脹土，施工工期長，

耗費嚴重，本發(fā)明針對上述問題提出一種柔性鈣基材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法，

能有效改善邊坡膨脹土修復的耐水性差、施工工期長等問題。

發(fā)明內容[0005] 本發(fā)明的目的在于提供一種柔性鈣基納米二氧化硅材料包邊修復膨脹土邊坡的方法，以解決上述修復過程存在的問題，且能顯著促進早期反應，提高早期強度，可根據控

制配比修復各類膨脹性的膨脹土，耐水性好，成本低廉，改性效果均勻性佳，修復土體的強

度高。所使用的包邊修復方法操作簡單，實用性強，耐久性好。

[0006] 本發(fā)明的目的是這樣實現的，本發(fā)明提供了一種柔性鈣基材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法，包括以下步驟：

[0007] 步驟1，按膨脹土的自由膨脹率δef將膨脹土劃分為以下等級：[0008] δef＝40％～60％，弱膨脹土；[0009] δef＝60％～90％，中膨脹土；[0010] δef≥90，強膨脹土；[0011] 步驟2，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的制作[0012] 步驟2.1，將疏水性納米二氧化硅浸沒在水中，并放置在超聲波振蕩器上充分震蕩1小時～2小時，然后再放置在80℃～150℃的烘箱內進行培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為0.5小時～1小

時；

[0013] 步驟2.2，將培養(yǎng)后的疏水性納米二氧化硅與石灰混合制作成柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，其中，疏水性納米二氧化硅與石灰的質量比如下：

[0014] 弱膨脹土：1∶8～1∶10；[0015] 中膨脹土：1∶6～1∶7；[0016] 強膨脹土：1∶4～1∶5；[0017] 步驟3，膨脹土邊坡的認定及改性修復土的制作[0018] 步驟3.1，在疑似膨脹土的邊坡場地取邊坡土土樣，密封保存至實驗室，檢測該邊坡土土樣的自由膨脹率δef和蒙脫石質量占比w，當自由膨脹率δef≥40％或蒙脫石質量占比

w≥7％時，認定該邊坡為膨脹土邊坡；

[0019] 按照步驟1的劃分確定該膨脹土的等級，并檢測該膨脹土的塑限wp；[0020] 步驟3.2，對步驟3.1確認的膨脹土邊坡，首先進行表面雜物的清理，然后自上而下挖取深度為0.5m～2m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干后，粉碎并過

5mm～10mm的篩；

[0021] 步驟3.3，測量步驟3.2所述表層膨脹土的含水率w，并通過補充灑水或晾曬方式控制該表層膨脹土的含水率w為0.97％?1.2％wp；

[0022] 將通過以上步驟處理過的表層膨脹土稱為表層膨脹干土；[0023] 步驟3.4，根據膨脹土等級選擇并按照步驟2.2的配比選擇柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，將該柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌在步驟3.3所述表層膨脹干土中，拌和均勻后

燜料24小時～48小時，燜料期間至少翻拌一次，其中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的質量

為表層膨脹干土質量的7％～8％；

[0024] 將伴有柔性鈣基納米二氧化硅改性劑并燜料完成的表層膨脹干土記為改性修復土；

[0025] 步驟4，改性修復土的檢測[0026] 在步驟3所述改性修復土中取適量改性修復土樣，密封保存至實驗室，養(yǎng)護14天～28天，檢測改性修復土樣的無側限抗壓強度q及抗剪強度S，若q≥1.5MPa且S≥500kPa，則改

性修復土制作完成；否則，返回步驟3重新進行處理直至滿足要求；

[0027] 步驟5，對膨脹土邊坡的包邊[0028] 將改性修復土沿坡面、由坡底至坡頂回填形成膨脹土邊坡的包邊層，該包邊層在回填過程中分為兩層進行壓實，每層層厚為0.5m～1m，且壓實度均不得低于90％；

[0029] 步驟6，耕植層及植被層的施工[0030] 在包邊層上覆蓋0.2m～1m厚度的土形成膨脹土邊坡的耕植層，壓實度為20％～50％，在該耕植層上覆蓋植被層。

[0031] 相對于現有技術，本發(fā)明的有益效果為：[0032] 1、本發(fā)明采用超聲震蕩疏水性納米二氧化硅，有效防止在水中團聚，具有更好的分散作用，極強的反應活性可顯著增強體系的早期強度，大大縮短作用時間。

[0033] 2、本發(fā)明適用范圍廣，適用于不同膨脹性膨脹土邊坡修復，工藝簡單，取材簡單，改性后的膨脹土可直接用于路基工程。

[0034] 3、本發(fā)明通過疏水性納米二氧化硅的摻入，可降低火山灰材料的使用，減少環(huán)境污染。

[0035] 4、本發(fā)明通過在膨脹土表面形成防水層且疏水性納米二氧化硅對微孔隙的填充作用，有效阻止邊坡土水分入滲，減少干濕循環(huán)及碳化作用對膨脹土的影響，提高包邊土耐

水性和耐久性。

[0036] 5、本發(fā)明通過現場改性及包邊，施工方便，顯著縮短施工工期。附圖說明[0037] 圖1為本發(fā)明實施例中包邊修復完成的膨脹土邊坡結構剖面圖；[0038] 圖2為本發(fā)明實施例中的包邊示意圖；[0039] 圖3為本發(fā)明實施例中邊坡耕植土層及植被層的結構示意圖；[0040] 圖4為包邊修復土的無側限抗壓強度與材料配比及養(yǎng)護齡期的關系圖；[0041] 圖5為包邊修復土的自由膨脹率與材料配比的關系圖。[0042] 其中，1邊坡膨脹土層，2包邊層，3耕植層，4植被層。具體實施方式[0043] 下面將結合附圖對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整的描述。[0044] 圖1本發(fā)明實施例中包邊修復完成的膨脹土邊坡結構剖面圖，圖2為本發(fā)明中的包邊示意圖，圖3為本發(fā)明中邊坡耕植土層及植被層的結構示意圖，由圖1、圖2、圖3可見，包邊

修復完成的膨脹土邊坡由上而下分別為植被層4、耕植層3、包邊層2和邊坡膨脹土層1，其中

包邊層2由改性修復土回填構成。

[0045] 具體的，改性修復土的制作、包邊層2的構成見以下實施例。[0046] 實施例1，一種柔性鈣基材料改性包邊修復膨脹土邊坡的方法，包括以下步驟：[0047] 步驟1，按膨脹土的自由膨脹率δef將膨脹土劃分為以下等級：[0048] δef＝40％～60％，弱膨脹土；[0049] δef＝60％～90％，中膨脹土；[0050] δef≥90，強膨脹土。[0051] 步驟2，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的制作[0052] 步驟2.1，將疏水性納米二氧化硅浸沒在水中，并放置在超聲波振蕩器上充分震蕩1小時～2小時，然后再放置在80℃～150℃的烘箱內進行培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為0.5小時～1小

時。

[0053] 在本實施例中，將疏水性納米二氧化硅浸沒在水中，并放置在超聲波振蕩器上充分震蕩1小時，然后再放置在100℃的烘箱內進行培養(yǎng)，培養(yǎng)時間為0.5小時。

[0054] 步驟2.2，將培養(yǎng)后的疏水性納米二氧化硅與石灰混合制作成柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，其中，疏水性納米二氧化硅與石灰的質量比如下：

[0055] 弱膨脹土：1∶8～1∶10；[0056] 中膨脹土：1∶6～1∶7；[0057] 強膨脹土：1∶4～1∶5。[0058] 在本實施例中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑中，疏水性納米二氧化硅與石灰的質量比為1∶8。在制作過程，要充分攪拌至均勻狀態(tài)。

[0059] 步驟3，膨脹土邊坡的認定及改性修復土的制作[0060] 步驟3.1，在疑似膨脹土的邊坡場地取邊坡土土樣，密封保存至實驗室，檢測該邊坡土土樣的自由膨脹率δef和蒙脫石質量占比w，當自由膨脹率δef≥40％或蒙脫石質量占比

w≥7％時，認定該邊坡為膨脹土邊坡；

[0061] 按照步驟1的劃分確定該膨脹土的等級，并檢測該膨脹土的塑限wp。[0062] 在本實施例中，根據檢測結果，該邊坡土土樣的自由膨脹率δef為50％，認定該邊坡為膨脹土邊坡、膨脹土的等級為弱膨脹土。檢測該膨脹土的塑限wp，wp為26.6％。

[0063] 步驟3.2，對步驟3.1確認的膨脹土邊坡，首先進行表面雜物的清理，然后自上而下挖取深度為0.5m～2m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干后，粉碎并過

5mm～10mm的篩；

[0064] 步驟3.3，測量步驟3.2所述表層膨脹土的含水率w，并通過補充灑水或晾曬方式控制該表層膨脹土的含水率w為0.97％?1.2％wp；

[0065] 將通過以上步驟處理過的表層膨脹土稱為表層膨脹干土。[0066] 步驟3.4，根據膨脹土等級選擇并按照步驟2.2的配比選擇柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，將該柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌在步驟3.3所述表層膨脹干土中，拌和均勻后

燜料24小時～48小時，燜料期間至少翻拌一次，其中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的質量

為表層膨脹干土質量的7％～8％；

[0067] 將伴有柔性鈣基納米二氧化硅改性劑并燜料完成的表層膨脹干土記為改性修復土。

[0068] 在本實施例中，首先清理邊坡表面雜物，翻開膨脹土邊坡部分場地中的膨脹土，自上而下挖取深度為1m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干，測其干土質量

為5噸，粉碎過5mm篩，測得含水率w為22％，補充灑水250kg后制作成表層膨脹干土。然后取

350kg的柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌和在表層膨脹干土中，拌和燜料24小時，燜料期間

翻拌兩次。

[0069] 步驟4，改性修復土的檢測[0070] 在步驟3所述改性修復土中取適量改性修復土樣，密封保存至實驗室，養(yǎng)護14天～28天，檢測改性修復土樣的無側限抗壓強度q及抗剪強度S，若q≥1.5MPa且S≥500kPa，則改

性修復土制作完成；否則，返回步驟3重新進行處理直至滿足要求。

[0071] 在本實施例中，改性修復土樣的養(yǎng)護時間為14天，檢測結果為：無側限抗壓強度q＝4.4MPa，S＝925KPa，即改性修復土制作完成。

[0072] 步驟5，對膨脹土邊坡的包邊[0073] 將改性修復土沿坡面、由坡底至坡頂回填形成膨脹土邊坡的包邊層2，該包邊層2在回填過程中分為兩層進行壓實，每層層厚為0.5m～1m，且壓實度均不得低于90％。

[0074] 在本實施例中，包邊層2中每層的層厚為0.5m，且壓實度＝95％。[0075] 步驟6，耕植層3及植被層4的施工[0076] 在包邊層2上覆蓋0.2m～1m厚度的土形成膨脹土邊坡的耕植層3，壓實度為20％～50％，在該耕植層3上覆蓋植被層4。

[0077] 在本實施例中，耕植層3層厚為0.5m，壓實度為20％，在該耕植層3上覆蓋植被層4的草皮。

[0078] 實施例2，強膨脹土邊坡的修復[0079] 步驟3，膨脹土邊坡的認定及改性修復土的制作[0080] 步驟3.1，在本實施例中，根據檢測結果，該邊坡土土樣的自由膨脹率δef為110％，認定該邊坡為膨脹土邊坡、膨脹土的等級為強膨脹土。檢測該膨脹土的塑限wp，wp為22％。

[0081] 步驟3.2，對步驟3.1確認的膨脹土邊坡，首先進行表面雜物的清理，然后自上而下挖取深度為0.5m～2m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干后，粉碎并過

5mm～10mm的篩；

[0082] 步驟3.3，測量步驟3.2所述表層膨脹土的含水率w，并通過補充灑水或晾曬方式控制該表層膨脹土的含水率w為0.97％?1.2％wp；

[0083] 將通過以上步驟處理過的表層膨脹土稱為表層膨脹干土。[0084] 步驟3.4，根據膨脹土等級選擇并按照步驟2.2的配比選擇柔性鈣基納米二氧化硅改性劑，將該柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌在步驟3.3所述表層膨脹干土中，拌和均勻后

燜料24小時～48小時，燜料期間至少翻拌一次，其中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑的質量

為表層膨脹干土質量的7％～8％；

[0085] 將伴有柔性鈣基納米二氧化硅改性劑并燜料完成的表層膨脹干土記為改性修復土。

[0086] 在本實施例中，首先清理邊坡表面雜物，翻開膨脹土邊坡部分場地中的膨脹土，自上而下挖取深度為1m范圍內的表層膨脹土，置于場地附近拌料場，平攤風干，測其干土質量

為10噸，粉碎過5mm篩，測得含水率w為18％，補充灑水400kg后制作成表層膨脹干土。然后取

700kg的柔性鈣基納米二氧化硅改性劑拌和在表層膨脹干土中，拌和燜料24小時，燜料期間

翻拌兩次。在實施例2中，柔性鈣基納米二氧化硅改性劑中疏水性納米二氧化硅與石灰的質

量比為1∶4。

[0087] 步驟4，改性修復土的檢測[0088] 在步驟3所述改性修復土中取適量改性修復土樣，密封保存至實驗室，養(yǎng)護14天～28天，檢測改性修復土樣的無側限抗壓強度q及抗剪強度S，若q≥1.5MPa且S≥500kPa，則改

性修復土制作完成；否則，返回步驟3重新進行處理直至滿足要求。

[0089] 在本實施例中，改性修復土樣的養(yǎng)護時間為28天，無側限抗壓強度q＝3.7MPa，S＝850KPa，即改性修復土制作完成。

[0090] 步驟5，對膨脹土邊坡的包邊[0091] 將改性修復土沿坡面、由坡底至坡頂回填形成膨脹土邊坡的包邊層2，該包邊層2在回填過程中分為兩層進行壓實，每層層厚為0.5m～1m，且壓實度均不得低于90％。

[0092] 在本實施例中，包邊層2中每層的層厚為0.5m，且壓實度＝90％。[0093] 步驟6，耕植層3及植被層4的施工[0094] 在包邊層2上覆蓋0.2m～1m厚度的土形成膨脹土邊坡的耕植層3，壓實度為20％～50％，在該耕植層3上覆蓋植被層4。

[0095] 在本實施例中，耕植土3層層厚為0.5m，壓實度為30％，在該耕植層3上覆蓋植被層4的草皮。

[0096] 圖4為包邊修復土的無側限抗壓強度與材料配比及養(yǎng)護齡期的關系圖，由圖4可見，疏水性納米二氧化硅的加入顯著提高了膨脹土的早期強度，相比單摻石灰有更高的強

度，少量的疏水性納米二氧化硅的加入在短期內就有很好的強度提升作用。

[0097] 圖5為包邊修復土的自由膨脹率與材料配比的關系圖。由圖可見，包邊修復土即改性后的膨脹土自由膨脹率顯著減小，膨脹性顯著降低，在質量配比為1∶4～1∶8范圍內自由

膨脹率效果顯著，且優(yōu)于單摻石灰的效果，對膨脹土改性效果更好。