水泥土抗压强度计算公式3水泥土抗压强度经验公式研究许宏发1马军庆2华中民1赵佩胜1（1.解放军理工大学工程兵工程学院南京市2 1 0 0 0 72 .武警工程学院建筑工程系西安市7 1 0 0 8 6 ）提要水泥土目前被广泛的应用于水利工程、建筑工程以及道路 工程，但由于水泥土抗压强度的影响因素很多，需要作大量的实 验，费时费力该文在前人试验工作的基础上，通过曲线拟合方 法，定量分析了水泥土抗压强度与土质、水泥掺入量、龄期等的关 系，得到了水泥土强度经验公式该公式在南通人防大厦基坑锚拉 水泥土挡墙支护设计中得到验证，具有一定的理论意义和实用价 值关键词水泥土抗压强度水泥土挡墙经验公式基坑设计StudyonEmpiricalFormulaofCement 一 so ftCompressiveStrengthXuHongfaxMaJu.qindHuaZhongmlnlZhaoPeis hen91(l.Ensineet4ngInstituteofEn sineeringCorps,PLAUniversityo fScience&Technology2. DepartmentofArcIlitecturalEngineering,Engineeri_IlsCollegeofArmedPoliceForce)AbstractCement-soilathasbeenwidelyappliedtohydraulicengineering,arcllitecturalengineeringpresent,butitmust takeaa5wella8highwayengineeringexperiment,becauseworks,bylotoftimeandenergytodocement-soilcompressives 仃e,cthonthere玳manynonlinearCHIVeinfluentialfactorscement-soilcompressivestrengtll.BasedOilpreviousnM螂offittingmethods,thispaperquantitativelyanalyzestheandageingetc.oninfluenceofsoilempiricaltypes,themixedquantifiesofcementthecement-soilcompres sives讹 nsth.Anformulaofcement-soilcompres sivestrensthisestablished.And itiscertifiedbythed伪i伊withcem ent 一 soil形taillingwallandanchorforfo undationpitinNantongcivilaird efensebuilding.Ithascertaintheoreticalm朗Ilil唔andpracticalvalue.Keywordsfionpitcement一soil;compressivestre ngth;cement-soil凭tainil唱wall; empiricalformula;designforfou nda —1前言水泥土以及各种工艺所形成的水泥土桩体，由于其材料来源广 泛、性能良好、价格低廉而被广泛应用于水利工程防渗、护坡，建 筑工程的地基基础、基坑防渗、挡土墙护坡以及道路工程的路基改 良加固等［1门 近年来，在我国分布有软土的地区，如浙江、江 苏、上海、天津、福建、广东、云南、湖北、山东、海南以及台湾 等地，得到了广泛应用，发展迅速，已经取得了良好的经济效益和 社会效益【2'6」。
水泥加固土（简称水泥土）的物理力学性质 与被加固土性质、状态、水泥掺人比、养护龄期、夕卜掺剂、水泥品 种、作者简介：许宏发(1 9 6 4—)，男，教授、博士，从事岩土 工程、地下工程方面的教学和科研工作水泥级别等因素有关［7川L从国内外对水泥土的研究来看，人们往往只是定性的研究了各 因素对水泥土强度的影响例如,Gouda,Roy&Sark ar(1975)ul研究了硅灰石膏对水泥土特性的影响；Ba har,Benazzoug,Kenai(2004)旧1研究 了压密度对水泥土特性的影响；Bahar,Benaz.zoug,Ke面(2005)n们对高含量粉煤灰和水泥的 粘性土的稳定性进行了研究；宁宝宽、陈四利、刘斌ml对水泥土 的冻融特性进行了研究这些研究对水泥土强度特性的认识是有帮 助的，但用于定量的水泥土强度设计还处于空白，一般依靠经验和 现场的试验进行设计本文在前人试验工作的基础上，定量的分析 了水泥土抗压强度与水泥掺入量、龄期等的关系，并成功应用于南 通人防大厦锚拉水泥土挡墙基坑支护设计中，具有较强的理论意义 和实用价值收稿日期：2嘲一09—26万方数据4勘察科学技术2009年第1期2试验资料影响水泥土抗压强度的因素较多，如土性质、水泥掺入比、养 护龄期、夕卜掺剂、水泥品种、水泥级别、含水量等。
为简化计算， 本文重点考虑土性质、水泥掺入比、养护龄期的影响，建立抗压强 度计算公式其它因素通过影响的大小，乘以一个影响系数的方法 来实现表1试验资料来自文［12］和［13］，土质为淤泥土和 粘土，掺入P.0 3 2.5水泥7%.20%,天然含水量为4 0%—50%,水泥土的龄期3 — 90d将表1中数据以水泥土养护龄期r为横坐标，水泥土无侧限抗压强度g为纵坐标，用曲 线图表示，见图1和图2表1水泥土无侧限抗压强度q.3 3 2 21LLOO龄期/d图1淤泥水泥土 “一r的关系万方数据3.43.O重2・豇髻・.矍・.o.6o.2龄期/d圈2粘土水泥土q.—r的关系图1表示了龄期r和水泥掺入比口对淤泥质水泥土的无侧限 抗压强度的影响；图2表示了龄期和水泥掺人比对粘土水泥土的无 侧限抗压强度的影响从qo—T曲线可以看出，龄期和水泥掺入 比对无侧限抗压强度的影响规律具有一致性，本文试图通过定量的 关系式来表达3水泥土抗压强度的定量公式通过分析，发现公式(1)符合图1和图2的曲线变化规律qo=(q°—qo)[1 — e—矽]+qo(1)式中，g为水泥土无侧限抗压强度，MPa;T为龄期， d;g。
为最大极限抗压强度，即龄期r趋予无穷大时，水泥土的 抗压强度,MPa;qo为水泥土初始抗压强度,MPa;卢为曲 线形状指数，待定常数首先将qm、q和p都取为拟合变量， 用公式(1)对图1和图2中试验数据进行第一次拟合，拟合参数 见表2表2第一次qo-T曲线拟合参数0.070.()29211.161510.3(巧250.媚4730.100.026361.580900.389560.99566o .0.120.022332.100290.421910.99800.021892.508080.520550.993340.180.025102.919250.574990.998470.200.021383.828870.702230.99435分析发现，曲线形状指数卢的值变化不大，在0 .0219 一 0.0 2 9 2 1,平均值为0 .0 2 44 2为了使公式简便、实 用，而且p值在一定的范围内取值并不影2009年第1期勘察科学技术响拟合曲线的形状，因此公式（1）中卢统一取0 .0 2 5进 行分析这样使公式更加简化4参数确定4.1初始抗压强度q的确定令J臼= 0.0 2 5,取q为拟合变量，用公式（1）对图1和图2中试验数据进行第二次拟合，得到不同掺入比 下叮o-r关系的拟合曲线，拟合参数值见表3。
从表3中数据和 图3分析可知，初始抗压强度9 0主要与水泥的掺人比有关表3第二次qo-r曲线拟合参数仉仉仇n■皇仉.仉n水泥参入比_图3舶与水泥掺入比口的关系通过比较，认为用公式（2）来表示q与水泥掺入比^的关系比较合适qo=械+s2）式中，叩为曲线增长系数，MPa; 口为曲线形状指数；％为 水泥掺人比；S为原状土的无侧限抗压强度，一般淤泥质土取 0.03MPa,粘土取0.cl5MPa用公式（2）对图3中qo与水泥掺人比％的关系进行拟合， 得到呀=2, 口=0.75为了考虑土质的影响，引入原状土的 抗压强度so,代人公式（2）得到：万方数据go = 2口P + o.03（淤泥质水泥 土）（3）qo = 2口:7 5 + 0.05（粘土水泥土）（4）公式（3）和式（4）比较见图34.2最大极限抗压强度 q的确定令p=0.025,qo按式（3）和式（4）取值，q为 拟合变量，再用公式（1）对图1和图2中试验数据进行第三次拟 合，得到不同掺人比下口一 r关系的拟合曲线，得到拟合参数 q的值见表4图1和图2中的曲线即为第三次拟合曲线将表 4中数据以水泥掺入比口为横坐标，q值为纵坐标，得到q关系，如图4所示。
分析图4中q一口，关系可知，g与土质性状有很大关系当水泥掺入比较小时，土质较软，g较 小，当土质较好，q当水泥掺入比较大时，q趋于一 致，口二20%时，两者g基本相同通过比较分析，认为用 公式（5）拟合q关系比较合适二车（5口1 + So（5）式中3为曲线增长系数，MPa;A为土质性状指数表4第三次“一r曲线拟合参数‘.O£簧鼍-.蓄・.0.50.0水泥掺入比函图4最大极限抗压强度如与水泥掺入比3的关系6勘察科学技术2009年第1期用公式（5）对图4中最大极限强度q与水泥掺入比~的关系进行拟合，得到如下拟合公式：qo=3.4（5ao ）1‘ 嘶+0.03（淤泥水泥土）（6） q°=3.4（5aL" + 0.03（粘土水泥土）（7）相关系数分别为：0.9903,0.9745计算公式综合以上分析，我们的到水泥土无侧限抗压强度的设计计算公式为：go=[3.4(5ao)1.2Ooo/75](l — e-蛳)+2口，o’75 + So(8)式(8)的使用条件是：水泥为？.0 3 2.5;天然含水量 在40%—50%;无添加剂；水泥掺入比小于20%式中单位 均为lVIPa土质性状参数A和原状土抗压强度So无实测资料时，可按表 5取值。
表5土质性状参数和原状土抗压强度&取值6基坑支护水泥土抗压强度设计实例南通人防大厦基坑工程北段采用锚拉水泥土墙支护结构基坑 边坡土质大多为粉质粘土和粉土，取So = 0.06MPa,A =0.9,采用P.0 3 2.5水泥设计28d强度为1.3NP a若水泥掺入比为12%,则根据公式(8)计算得到28d龄 期水泥土抗压强度为：q°=[3.4(5X0.12)—2x0.120-75]x[1-exp(—0.025x28 )]+2x0.120-754-0.06=1.34MPa所以，水泥土的抗压强度设计是合适的该水泥土挡墙施工过程中，留三组试样，每组6块，进行了强 度测试，一个月龄期水泥土抗压强度达到1.5 — 2.OMPao 所以该水泥土抗压强度设计是合理的7结论通过本文的研究得到如下结论：18 / 32 __来源网络整理，仅作为学习参1) 在水泥为？.032.5、天然含水量为40%—万方数据5 0%、无添加剂、水泥掺入比小于2 0%的条件下，水泥土 无侧限抗压强度可以用下列公式进行设计：qo=[3.4(5ao)1.2ao •硒](1 — e-O.(1257 ”)+2a°o・7:5+.so2) 通过对南通人防大厦基坑支护水泥土挡墙强度设计，认为 本研究提出的强度设计方法是合理的。
参考文献1梁德祥.喷粉搅拌法在基坑支护中的应用.人民珠江1998,(5):50-522湖同安，黄新，刘毅.深层搅拌法的工程实践.工业建筑，1994,(9)-8-133TanakaH.Behaviour0fbrae 村exeavatiomstabilizedbyde 叩mi]eingmethod.SoilsFound,199 3,3 3 ( 2 ):1 0 5 — 1 1 5 4rloIlioY.Probabilistieappro aehtoevaluateshearstre.g 吐，ofhet —erogeneousstabilized乎硼Ildbyde 叩mi血lgme thod.SoilsFound,1982,22(1 ):23~385DeSilvaMS,0’RiordanNJ,ParryLN.TrialsfortheCOIlSlnlC-tionOfacementsolidifiedretainillgstructureinadon蒯cland・6llsiteIlsiIlgdeepsoil,nixing.Enor,ee 魄Geology,2001,60:4 9~606刘金洪.深层搅拌在基坑支护中的应用.建筑科学,2001,17(6):17 — 197GoudaGR,RoyDIVlandSarkarA.Thammsiteindeteriorated80il-eealeras.CementandConcreteResearch,1975,5(5):519— 5 2 2〜8Sper,eeRJS.Predi 胡Ilgtheperform舟比Ofs oil-cement鹪ablliIdingmaterialintropicalcolm-ie8.BuaaillgScience,197 5,lO(Z):155~159BaharR,BenmougM,KenaiS.PerforraaneeOfcompactedce一merit — slabilisedsoil.Cement&Coim恤C_舢l)oeites,2004,26:811—82010BaharR, Berla卿gM,KenaiS. StllbiliflalJonofck,yeyso ilswithhighcalciumnyashandcement.Cement&Concretetoni・p06ite$,2005,27:301—31311柳国胜.水泥土的配合比试验.西部探矿工程,2003,(6):49 — 5012潘林有.温州软土水泥土强度特性规律的室内研究.岩石 力学与工程学报，2003,22(5):863~86513宁宝宽，陈四利，刘斌.冻融循环对水泥土力学性质影响的研究.低温建筑技术，2 0 0 4,( 5 ):1 0 — 2 014肖武权，囹五明，律文田.深层搅拌法加固软弱土层的室 内实验研究.中南大学学报，2004,35(3 ):49 0 — 4 9 415朱向荣，王立峰，丁同福.纳米硅水泥土工程特性的试验研 究.岩土工程技术,2004(4 ):18 7 — 1 9 2水泥土抗压强度经验公式研究作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：引用次数：许宏发，马军庆，华中民，赵佩胜，xuhongfa ,majunqing , huazhongmin , zhaopeisheng许宏发，华中民，赵佩ffi/xuhongfa/huazhongmin/zhaopeisheng(解 放军理工大学工程 兵工程学院，南京市,210007)，马军庆,majunqing(武警工程学院建 筑工程系,西安市,710086)勘察科学技术siteinvestigationscienceandtechnology2009，(1)0 次参考文献(15条)1.梁德祥喷粉搅拌法在基坑支护中的应用［期刊论文］-勘 察科学技术1998(5)2.湖同安.黄新.刘毅深层搅拌法的工程实践［期刊 论文］-勘察科学技术1994(9)3. tanakahbehaviourofbracedexcavationsstabilizedbydeepmixi ngmethod1993 (2)4. honjoyprobabilisticapproachtoevaluateshearstrengthofheter ogeneousstabilizedgroundbydeepmixingmethod1982(1)5. desilvams.o'riordannj.parrylntrialsfortheconstructionofacem entsolidifiedretainingstructureinadomesticlandfillsiteusingdee psoilmixing20016.刘金洪深层搅拌在基坑支护中的应用［期刊论 文］-勘察科学技术2001(6)7. goudagr.roydm.sarkarathaumasiteindeterioratedsoilcements 1975(5)8. spencerjspredictingtheperformanceofsoilcementasabuilding materialintropicalcountries1975(2)9. baharr.benazzougm.kenaisperformanceofpactedcement- stabilisedsoil200410. baharr.benazzougm.kenaisstabilisationofclayeysoilswithhig hcalciumflyashandcement200511. 柳国胜水泥土的配合比试验［期刊论文］-勘察科学技术 2003(6)12. 潘林有温州软土水泥土强度特性规律的室内试验研究［期刊 论文］-勘察科学技术2003 (5) 13.宁宝宽.陈四利.刘斌冻融循环对水泥 土力学性质影响的研究［期刊论文］-勘察科学技术2004(5) 14.肖武权. 囹五明.律文田深层搅拌法加固软弱土层的室内实验研究［期刊论文］- 勘察科学技术2004(3)15.朱向荣.王立峰丁同福纳米硅水泥土工程 特性的试验研究［期刊论文］-勘察科学技术2003(4)相似文献(9条)1.期刊论文李建军.梁仁旺.lijian-jun.liangren-wang水泥土抗 压强度和变形模量试验研究-岩土力学2009,30(2)采用dwd-100型微机控制电子万能试验机,对不同水泥掺入比 的棱柱体和立方体水泥土试块进行了单轴抗压试验，获得了水泥土材 料抗压强度与养护龄期以及棱柱体抗压强度与立方体抗压强度之间27 / 32 __来源网络整理，仅作为学习参 的关系，并进一步结合三轴试验、水泥土梁的弯曲试验和引用已发表 的现场静载荷试验数据,讨论了不同试验手段对测定水泥土变形模量 的影响，认为采用棱柱体抗压强度测定水泥土变形模量比较简单、合 理，并得出了水泥土变形模量与抗压强度的关系.2. 会议论文莫永京.彭红涛.雷廷武杨素平.张心平纤维水泥土抗 压强度的试验研究1999采用在水泥土中掺入纤维的方法获得了比水泥土抗压强度更高 的纤维水泥土。
通过正交试验，建立了关于纤维水泥于抗压强度与 纤维掺量、长度间的数学关系分析表明纤维水泥土抗压强度随着 纤维掺量和长度的增加而增加，且纤维掺量对纤维水泥土抗压强度 的影响比纤维长度的影响更大3. 会议论文王立峰.朱向荣.王文军.王陈捷纳米硅水泥土抗压强度 和经济分析2004在试验的基础上，建立了纳米硅水泥土抗压强度与几个主要影响 因素间的关系模型，分析了几种条件下纳米硅掺量对抗压强度的贡献 和作用程度.在此基础上对纳米硅水泥土在工程中的应用进行了经济 分析，结果表明:在维持现有水泥价格和施工费用的情况下，当纳米硅 价格降至4.5 元/kg以下相同强度的水泥土成本最小者不是普通水 泥土,而是纳米硅掺量在某一水平上的纳米硅水泥土.4. 期刊论文朱大宇.zhudayu水泥土抗压强度影响因素的试验分 析-建筑技术2006,37(3)在一系列水泥土工程力学特性试验的基础上通过回归分析，得知 水泥掺量、龄期、试件形状及尺寸、试验方法均影响水泥土的抗压 强度,得出水泥掺量、龄期与抗压强度的关系,并得出棱柱体抗压强度 和立方体抗压强度的关系为fc=0.8f.5. 学位论文王立峰纳米硅水泥土工程特性及本构模型研究2003 在大量试验基础上，该文首先分析了影响纳米硅水泥土抗压强度的因素和变化规律.试验表明,纳米硅对改善水泥土的工程特性特别 是增强水泥土抗压强度，效果明显.纳米硅增强水泥土存在一最佳掺量 a,超过或低于这一惨量都不能充分发挥纳米硅增强水泥土的作用.其 次应用下正交试验，定量分析了纳米硅掺量、水泥掺量、水灰比和龄 期等因素对抗压强度影响的大小.在对纳米硅水泥土强度特性及大量 是试验数据整理和分析的基础上，建立了纳米硅水泥土抗压强度与水 泥掺量、纳米硅掺量、围压和龄期间的强度关系模型用此模型可以 粗略地估算相同的试验材料在试验条件相同的情况下纳米硅水泥土 的抗压强度.以经济学价格理论为指导，分析了工程上应用纳硅水泥土 在经济上的可行性.分析结果表明，当纳米硅价格降至某一临界值时 相同强度的纳米硅水泥土成本低于普通水泥土成本在此基础上对纳 米硅水泥成本进行了分析和预测.分析和描述了纳米硅水泥土受压破 坏的过程解释了试验过程中观察到的一些现象分上升段和下降段建 立了单轴受压下纳米硅水泥土的非线性本构关系模型给出了模型参 数的选取方法和建议值.根据大量的应力一应变关系曲线，讨论了水泥 土的破坏应变、变形模量等指标与围压、抗压强度间的关系和统计 规律.6. 期刊论文潘林有温州软土水泥土抗压强度与养护龄期、水泥掺合量的关系-温州大学学报2002,15(3)本文通过温州粘土、淤泥质粘土和水泥混合产生的水泥土的室 内抗压强度试验，找到了水泥土抗压强度与水泥掺量、养护龄期三 者的相关性(经验公式)，对水泥深层搅拌法的应用具有一定的指导 作用。
7. 期刊论文陈钦明水泥土抗压强度室内试验成果初探-广东水利 水电 2001 (2)软土地基深层搅拌加固法，具有无环境污染与加固费用低廉等 优点，为沿海地区在软土层上建造大型建筑物的有关技术人员的重 视本文根据某大型水利工程设计人员的要求，对工程土样进行室 内水泥配比的试验，对试验成果提出个人的浅析8. 期刊论文李云峰.李志国.郑刚纤维水泥土力学性能试验研究- 建筑科学2004,20(6)针对水泥土抗压强度高、抗拉强度低的特点尝试了在水泥土中 加入纤维，进行纤维水泥土的性能试验研究.研究了纤维掺量、纤维长 度、水泥土的水灰比等对纤维水泥土的抗折强度抗压强度肮拉强度 和弹性模量的影响.9. 期刊论文潘林有温州软土水泥土强度特性规律的室内试验研 究-岩石力学与工程学报2003,22(5)通过温州粘土水泥土与温州淤泥质水泥土室内抗压强度正交试 验,得到水泥土性能的一些规律，例如，在相同掺合量、相同养护龄期 时，粘土水泥土的抗压强度均大于淤泥质水泥土但其差值在低龄期时 很小,而在高掺合量时却同龄期几乎无关.本文链接： d.g.wanfangdata/periodical_kckxjs200901001.aspx下载时间：2009年9月7日。