0 引言

作为一种典型的软土，海相黏土广泛分布在世界各地沿海和滨海区域，如亚洲、欧洲、美洲和大洋洲等^[1-2]。由于便利的海上交通条件，世界上许多特大型城市均分布在沿海区域，如上海、纽约和东京等。庞大且不断涌入的人口使得这些城市的规模仍不断扩大，许多基础设施将不可避免地建设在海相黏土地层上。但是，海相黏土往往具有高含水率、高压缩性、低承载力和低抗剪强度等特点，必须对其进行处理以满足工程建设要求^[3-7]。为了对软土地基进行处理，许多技术方法不断得到发展，主要可以分为排水固结法^[8-10]、密实法^[11-13]、贯入固化物法^[14-15]和置换法^[16-18]等。作为一种贯入固化物法，深层搅拌技术自20世纪70年代出现以来在不良土体处理方面广受欢迎^[19]。在该技术中，原始土体与胶结的、化学的甚至是生物试剂(统称为黏结剂)以浆体或干粉的形式混合搅拌形成固化物来改善原位土体的工程性质^[20-21]。深层搅拌技术可以应用于地基处理、土壤液化、开挖支撑、水利屏障和环境修复等多个方面^[22-23]。作为评价固化效果的关键参数，强度、模量和渗透性便成为了研究者和工程师比较关心的工程性质。

海相沉积环境通常使得海相黏土孔隙水中具有较高的含盐量，由于陆地抬升、地下水流动、淋浴和扩散作用等多种原因使得孔隙水中的盐分被滤出^[24]，含盐量在海相黏土中则呈现出明显的非均质性。以加拿大东部地区Leda黏土为例，含盐量在0.2~21 g/L范围内变化，差异可达105倍^[25]；同一钻孔中，地下5 m深处含盐量为4 g/L，50 m深处含盐量为21 g/L^[26]。在淡水资源不太丰富难以供给、车辆或管道等方式具有较高的运输成本的情况下，海水也会用于深层搅拌项目中。一般来说，海水的盐度约为35 g/L，以钠离子(Na+)和氯离子(Cl-)为主^[27]。NaCl盐含量则会影响着固化海相黏土工程地质特性的发展，吸引了众多学者研究。Yin^[28]开展了NaCl盐含量对水泥固化的黏土矿物的流变和强度性质的影响研究，试验显示固化后3种黏土矿物的单轴抗压强度随含盐量的增加而降低，NaCl盐的存在对强度的发展产生了不利影响。Xu^[29]探究了含盐量对水泥固化黏土的流变特性，结果表明含盐量的增加可以降低液限和黏度，并提高流动性；坍落度流动值随着含盐量的增加而有系统地增大。Monsif^[30]认为NaCl盐对水泥固化处理的尚普兰海黏土的强度发展有不利影响，在50 kg/m³水泥用量下1.33 g/L为最佳含盐量，其可以获得最高的抗剪强度，SEM微观结构最致密，X射线衍射分析中反应产物也最多。然而，Kawasaki^[31]的研究显示NaCl盐含量的增加有助于固化海相黏土的强度发展。由于海相黏土中含盐量较大的变异性及用海水制备灰浆的工程实践，在实际工程中应当考虑含盐量的影响作用。然而，目前的研究关于NaCl盐与固化海相黏土工程性质发展的作用效果分歧明显，且多关注于强度指标，针对模量和渗透性的研究尚不多见。此外，关于固化海相黏土物理性质和微观结构与其工程性质之间关联问题的研究也较为缺乏。

因此，本研究在掌握原始海相黏土基本工程地质特性的基础上，制备了不同含盐量(NaCl盐，3，10 g/L和20 g/L)固化海相黏土试样，通过一系列的试验探究了不同浓度NaCl盐对固化海相黏土强度、模量和渗透性发展的影响规律，并结合物理性质和微观结构特征综合阐述了其作用机理，研究结果有助于正确认识含盐量在海相黏土固化处理中的作用，为工程决策提供理论依据与参考。

1 试验测试方案和方法 1.1 试验材料

(1) 海相黏土

本研究中所使用的海相黏土是Leda黏土，其广泛分布于加拿大东部区域，在国际上是一种典型的冰川沉积海相黏土^[32-33]。通过一系列的标准土工试验全面掌握了Leda黏土的基本工程地质特性，为后续研究提供参考，如表 1所示。电感耦合等离子体原子发射光谱分析表明，该海相黏土初始含盐量(NaCl盐)为3 g/L。同时，Leda黏土的颗粒级配曲线如图 1所示。

(2) 黏结剂

本研究所使用的黏结剂为硅酸盐水泥，凭借反应速度快和商业获取方便等特点，水泥是深层搅拌工程中最受欢迎的黏结剂^[34]。研究中所用水泥的物理、化学性质如表 2所示^[35]。

(3) NaCl盐和蒸馏水

本研究中使用工业级NaCl盐颗粒(纯度为99%以上)和蒸馏水制备不同含盐量的试样，以消除自来水中包含的Ca²⁺，Mg²⁺，Na⁺，K⁺和SO₄^2-等离子对试验结果的干扰。

1.2 试验方案

本研究中使用水泥作为黏结剂(含量为10%)制备固化海相黏土试样，试样制备完成后在20 ℃恒温环境中养护1，7，28，60 d和90 d，NaCl盐含量分别为3 g/L(初始含盐量), 10 g/L和20 g/L。所开展的试验项目包括单轴压缩试验、饱和导水率试验、监测试验、压汞试验、X射线衍射分析试验和热重力分析试验，试验方案如表 3~5所示。

1.3 试样制备与养护

本研究中的试样可以分为3种：第1种试样适用于单轴压缩试验、饱和导水率试验、物理性质试验和压汞试验；第2种试样适用于基质吸力试验；第3种试样适用于X射线衍射分析和热重力分析试验。试样制备方法采用深层搅拌技术中的湿法，即黏结剂首先与水混合形成灰浆，然后将灰浆与土壤混合搅拌并进行养护。试样制备程序依据美国联邦公路管理局制订的湿混合方法的实验室程序^[36]，具体制备程序如下。

(1) 第1种试样

首先，将一定质量的NaCl盐加入蒸馏水中配制盐水。其次，将相同质量的水泥加入至盐水中，并用勺子搅拌3 min，使两者混合均匀。同时，称取一定质量海相黏土并用搅拌机搅拌3 min，必要时刮刀把粘在搅拌器和碗边的黏土推向碗中。然后，在保持搅拌机启动的情况下将灰浆缓慢加入到搅拌碗中，将海相黏土和灰浆混合搅拌10 min。在这个过程中，每隔2 min关停搅拌机，用刮刀刮除粘在搅拌器和碗边的混合物^[30]。随后，在上一步骤完成后尽可能快地将混合物从搅拌机中转移到标准试验塑料模具中(圆柱体模具，直径为50 mm, 高度为100 mm)。每一个模具通过3次充填完成，每次充填后将模具在地面上敲击振荡25次。填充过程完成后对每个样品进行称重，以最重试样的5%质量作为公差，丢弃不满足公差质量的试样。此外，在初次混合程序完成后30 min内还没有装入模具中的混合物同样应该丢弃。

(2) 第2种试样

第2种试样的制备程序与第1种试样相同，不同之处在于监测试验所用的模具直径为100 mm，高度为200 mm。用较大的模具是为了能够充分容纳传感器，以降低模具壁所产生的影响^[35]。充填完成后立即把基质吸力试验所需的传感器插入到试样中部，并立即打开数据记录器开关进行记录。

(3) 第3种试样

第3种试样主要用于X射线衍射和热重力分析试验，与前两种试样不同之处在于第3种试样仅由水泥与水按质量1∶1混合搅拌的灰浆固化制备而成。

为了保证试验结果可靠性与可重复性，同一配比制备了3个相同试样，待试样制备完成后将其放置在20 ℃恒温实验室中养护至既定时间。

1.4 试验测试方法

(1) 单轴压缩试验

单轴压缩试验依据标准ASTM D2166进行，所用的主要设备为ELE 206-6型压缩仪，其配备了LVDT位移测量系统和数据采集系统。试验采用恒定1 mm/min的加载速率，整个加载过程中的数据通过位移测量系统传输到数据采集系统之后，由LabView软件自动保存在计算机中。此外，利用试验数据可以确定各试样的割线模量E₅₀，定义为最大抗压强度的1/2与该应力所对应的轴向应变的比值^[37]，其常用来表示弹性模量，文中所提到的模量皆为割线模量E₅₀。

(2) 饱和导水率试验

本研究中用饱和导水率试验确定固化海相黏土的渗透性，试验采用Tri-Flex Ⅱ型水压面板系统，其配备了电子压力传感器和刻度移液器。试验依据标准试验方法ASTM D5084开展，采用“定水头”方法进行。

(3) 监测试验

为掌握固化海相黏土的水化进程，对试样内部的基质吸力进行了监测。所使用的传感器为MPS-6传感器，测量范围为―9~―100 000 kPa，读数精度为±10%。传感器放置于试样中心位置，使用连接传感器和计算机的Em50数据盒以记录和获取数据。

(4) 物理性质试验

当海相黏土与黏结剂混合之后，土体内部发生了复杂的物理化学反应，固化后土体在物质成分和结构特征等方面与原始土体具有明显的差异，宏观表现为工程性质的提升。固化后土体的物理性质(含水率、干密度、孔隙率和孔隙比)的演变趋势有助于分析工程性质的演化规律及作用机制。物理性质试验的对象为单轴压缩试验后的样品，依据标准土工试验方法(ASTM D2216和ASTM D854)进行。

(5) 微观试验

本研究中所进行的微观试验主要为压汞试验、X射线衍射分析试验和热重力分析试验。用于微观试验的样品要在养护完成后在45 ℃环境下干燥4 d，以去除试样内部的游离水^[38]。为了评估固化海相黏土内部的孔隙数量和孔径分布情况，使用Micromeritics Auto-Pore Ⅲ 9420仪器进行压汞试验。将干燥后的试样切割成立方体小块(1.5 g)，用保鲜袋进行密封以供后期试验使用。使用Scintag XDS 2000 X仪器进行X射线衍射分析，以更好地了解固化海相黏土内部水化产物的矿物成分。将干燥后的试样研磨成粉末并用保鲜袋密封，直至进行测试。为了全面分析固化海相黏土工程性质的演化机理，有必要通过热重力分析试验掌握固化土体内部水化产物的类型和数量信息。热重力分析试验通过SDT 2960 simultaneous DCS-TGA型热重力分析仪进行，试验过程中试样在氮气N₂(100 mL/min)环境下进行，以10 ℃/min的速率加热至1 000 ℃，监测并记录试验过程中的试样质量变化。

2 试验结果与分析 2.1 强度

3种含盐量(3，10 g/L和20 g/L)固化海相黏土单轴抗压强度如图 2所示。由图 2可知，各条曲线基本平行，无论含盐量的多少，经水泥固化处理的海相黏土的强度随养护时间不断增大，这与其他研究结果一致^[39]。这种随时间变化的强度提升可归因于水泥水化反应的过程是渐进的，而且持续时间较长。水泥的水化程度越高、水化产物也就越多，如氢氧化钙(Calcium Hydroxide，CH)、水化硅酸钙(Calcium Silicate Hydrate，CSH)、钙矾石(Ettringite，Et)等随时间不断产生并累积^{[38, 40]}。反应的持续进行会显著改善海相黏土的物理性质，从而提高固化海相黏土的强度。如图 3所示，随着养护时间的延长，不同含盐量固化海相黏土含水率、孔隙率和孔隙比逐渐减小，而干密度逐渐增大。一方面，反应的进行吸收并消耗了海相黏土内部的水分，降低了原始海相黏土的可塑性；另一方面，大量的反应产物充填在土壤颗粒之间并将相邻的颗粒黏结在一起，细化了固化海相黏土的孔隙结构的同时形成了更为结实的土-水泥骨架。此外，值得注意的是，固化海相黏土的强度增长率随时间而降低，曲线也变得更为平缓，这是由于水分和水泥等反应材料数量的减少所引起的反应速率的降低。特别地，对于不同含盐量固化海相黏土，养护7 d的强度已经是养护1 d强度的2倍以上，最大值已超过1 000 kPa。由此表明，经深层搅拌技术处理的海相黏土在较小龄期(小于7 d)便可获得较大的强度。这正是深层搅拌技术相较于其他地基处理方法的优势之一，其将有助于缩短工期，降低工程成本^[32]。

由图 2可知，在相同养护时间下，固化海相黏土含盐量越高，强度越大，这与其他研究结果一致^[41]。这一现象可以解释为NaCl盐的存在加快了水泥的反应速率，在相同时间内产生了更多的水化产物^[42]。NaCl的加速作用可以归结于以下两个方面：一方面，NaCl的存在不仅可以加快主要矿物质的溶解，释放更多的热量，而且可以提高离子浓度，促进水化产物的形成^[43-44]，如式(1)~(3)所示。而且，高粒子浓度会抑制黏土颗粒的负电荷效应，降低颗粒之间的排斥力，从而减小离子双电层的厚度。其会促进离子之间形成面与面、边与边和边与面之间的黏结键，这些黏结键有助于固化海相黏土强度的提升^[24]，如式(4)所示。另一方面，NaCl盐可以加快矿物成核和生长过程中的速度，加快水化产物的形成^[43]，如式(5)所示。通过对养护28 d不同含盐量试样进行X射线衍射分析试验来掌握水化产物数量的变化情况。如图 4所示，与3 g/L试样相比，20 g/L试样中含有更多数量的水化产物。例如，20 g/L试样在18°和34°时CH的强度分别为1 629次/s和1 166次/s，而3 g/L试样CH的强度分别为1 136次/s和885次/s。此外，在20 g/L试样中，石膏的强度接近300 CPS，但在3 g/L试样中并不明显。同时，高NaCl含量的加速效应通过对养护28 d灰浆试样的热重力分析试验(TG/DTG)结果中得到了验证，如图 5所示。TG结果显示，3 g/L试样试验后的质量为原来的78.11%；而20 g/L试样试验后的质量为76.21%，说明其在试验过程中损耗了更多的质量。同样地，20 g/L试样DTG曲线比3 g/L试样DTG曲线峰值更高、峰面积更大。TG和DTG曲线都证明了NaCl含量越高的灰浆在相同养护时间下产生的水化产物越多。因此，在相同养护时间下，更多的水化产物充填孔隙并将相邻颗粒黏结在一起，使得高含盐量固化海相黏土结构更加致密和坚硬，从而获得更大的强度。更致密的孔隙结构从宏观(物理性质试验)和微观(压汞试验)两个方面都得到了验证。由图 3(c)和图 3(d)可知，各养护时间下高含盐量试样的孔隙率和孔隙比均较小，这一观察结果通过养护28 d试样压汞试验中也得到了证实。图 6(a)显示，3 g/L试样的临界孔径为0.053 5 μm，20 g/L试样的临界孔径为0.038 3 μm。图 6(b)显示，3 g/L试样的累计孔隙率为36.51%，20 g/L试样的累计孔隙率为34.28%。结果表明，NaCl含量越高，固化海相黏土的孔隙尺寸越小，孔隙数量越少，孔隙结构越致密，这有利于强度的提升。此外，不同含盐量固化海相黏土强度的发展也可以反映在基质吸力的演化上。据图 7可知，尽管试样含盐量有所不同，但是基质吸力的变化趋势相似：早期急剧下降，后期逐渐趋于平缓。实际上，早期的急剧下降是由于水泥水化反应迅速，后期的逐渐平缓是由于反应材料的消耗所导致的反应速率降低。基质吸力的演化与图 2中强度的发展趋势一致。同时，NaCl含量越高，试样的基质吸力曲线越低，基质吸力越大(绝对值)，这可以通过前面所阐述的NaCl“加速效应”来进行解释。

$ \begin{gathered} 2 \mathrm{C}_3 \mathrm{~S}+6 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \xrightarrow{\mathrm{NaCl}} \mathrm{C}_3 \mathrm{~S}_2 \mathrm{H}_3(\mathrm{C}-\mathrm{S}-\mathrm{H} \text { 凝胶 })+ \\ 3 \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2, \end{gathered} $

(1)

式中，硅酸三钙(C₃S)的水化加速，即Na⁺和Cl^-通过提高溶液系统离子浓度，加速水泥成分C₃S的水解，推动Ca²⁺的溶出和C—S—H凝胶的生成。

$ \begin{gathered} 2 \mathrm{C}_2 \mathrm{~S}+4 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \xrightarrow{\mathrm{NaCl}} \mathrm{C}_3 \mathrm{~S}_2 \mathrm{H}_3(\mathrm{C}-\mathrm{S}-\mathrm{H} \text { 凝胶 })+ \\ \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2, \end{gathered} $

(2)

式中，硅酸二钙(C₂S)的水化促进，即氯离子吸附在C₂S表面，高离子强度促进其水解，削弱Si—O键，促进Ca²⁺扩散，加快反应产物C—S—H凝胶的形成。

$ \mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2 \rightleftharpoons \mathrm{Ca}^{2+}+2 \mathrm{OH}^{-}, $

(3)

式中，氢氧化钙(Ca(OH)₂)溶解度提升，NaCl通过盐效应提高了Ca(OH)₂的溶解度，使得平衡右移，增加溶液系统中的Ca²⁺浓度，进一步促进C—S—H凝胶生成。

$ \text { 黏土 }-\mathrm{Ca}^{2+}+2 \mathrm{Na}^{+} \longrightarrow \text { 黏土 }-\mathrm{Na}^{+}+\mathrm{Ca}^{2+} \text { ，} $

(4)

式中，黏土颗粒的离子交换与絮凝，钠离子(Na⁺)置换黏土颗粒表面的高价阳离子钙(Ca²⁺)，压缩双电层，抑制黏土颗粒的负电荷排斥效应，促进颗粒间的面-面和边-边结合。

$ \begin{gathered} \mathrm{C}_3 \mathrm{~A}+\mathrm{Ca}(\mathrm{OH})_2+2 \mathrm{NaCl}+10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O} \rightarrow 3 \mathrm{CaO} \cdot \\ \mathrm{Al}_2 \mathrm{O}_3 \cdot \mathrm{CaCl}_2 \cdot 10 \mathrm{H}_2 \mathrm{O}+2 \mathrm{NaOH}, \end{gathered} $

(5)

式中，铝酸三钙(C₃A)与氯离子Cl^-反应生成Friedel盐，消耗Al³⁺并释放Ca²⁺，同时减少石膏(CaSO₄)对C₃A的消耗，加速早期水化产物的成核、形成早期骨架并增强早期强度。

与初始含盐量(3 g/L)相比，高含盐量(10 g/L和20 g/L)固化海相黏土强度的提升效果随着养护时间的延长变得更加显著。在图 2中，3 g/L试样强度曲线与高含盐量试样强度曲线在养护早期阶段(1 d和7 d)紧挨着，在养护中后期阶段均保持了明显的间距。这是因为随着反应的持续进行，产生了越来越多的反应产物，NaCl的“加速效应”也逐渐凸显出来。此外，即使更高的含盐量可以产生更大的强度，但是过多的盐分(NaCl)所提供的进一步改善效果并不那么显著，这与之前的研究结论相一致^{[43, 45]}。例如，在养护28 d情况下，当含盐量从3 g/L增大至10 g/L，固化海相黏土的强度提高了506.91 kPa，增幅36.45%；当含盐量从10 g/L增大至20 g/L时，固化海相黏土的强度仅提高了66.03 kPa，增幅3.48%。这是因为当离子双电层厚度减小到一定程度时，长距离的范德华力将主导黏土颗粒之间的表面力^[46]。即使NaCl含量比较高，黏土颗粒的吸附能力也是有限的。从边界成核和生长模型的角度来看，更高的NaCl含量不能提供更多的成核点^[43]。尽管更多的NaCl不能带来进一步明显的强度提升，但对于固化海相黏土强度的发展仍是有益的。试验结果表明，在养护一定时间后，相较于初始含盐量(3 g/L)，更高的含盐量(10 g/L和20 g/L)可以显著提升固化海相黏土的强度。

2.2 模量

通过单轴压缩试验得到了3种含盐量(3，10 g/L和20 g/L)固化海相黏土在不同养护时间下(1，7，28，60 d和90 d)的应力应变关系曲线并确定了弹性模量E₅₀值，分别如图 8和图 9所示。

由图 9可得，固化海相黏土模量的演化趋势与强度类似，即随着养护时间的延长，模量不断增大，而且在养护早期阶段增速较快，养护后期阶段增速较慢。模量的增加意味着固化海相黏土刚度增大，不易发生变形。如前文所述，模量的提升得益于水化产物的不断产生和积累，而增长率的下降是由于反应物质数量的减少。

当养护时间相同时，含盐量越高，固化海相黏土的模量越大。这种现象可以通过NaCl的“加速效应”进行解释，更高的含盐量促进了水分的消耗(图 3)和水化产物的积累(图 4和图 5)，从而细化了孔隙结构(图 3和图 6)、增大了材料的黏聚力(图 7)，使得固化海相黏土变得更加密实和坚硬，提高了抵抗变形的能力。此外，从图 8中还可以看出，仅在养护28 d工况中，初始含盐量(3 g/L)模量曲线与高含盐量(10 g/L和20 g/L)曲线之间间隔较大外，在其余工况中3种含盐量模量之间的差异较小。例如，在养护90 d工况中，3，10 g/L和20 g/L试样的强度分别为2 156.47，2 586.72 kPa和2 688.13 kPa，相邻试样之间分别相差430.25 kPa和101.41 kPa；3，10 g/L和20 g/L试样的模量分别为151.52，155.48 MPa和159.29 MPa，相邻试样之间分别相差3.96 MPa和3.81 MPa。由此可得，与强度相比，高含盐量对固化海相黏土模量的提升效果不太明显，这是因为模量是由应力和应变两个参数共同确定的。与初始含盐量相比，高含盐量固化海相黏土的强度提高了20%，但是后者的峰值应变也相对要大，导致相互之间模量的差异较小。这也说明了高含盐量固化海相黏土发生破坏时可以承受较大的变形，这对于深层搅拌工程的安全性和稳定性是有益的。

2.3 渗透系数

通过饱和导水率试验得到了3种含盐量固化海相黏土在不同养护时间下的渗透系数，如图 10所示。

图 10表明，随着养护时间的增加，固化海相黏土的渗透性逐渐减小，而且在养护早期阶段减速较快，养护后期阶段减速较慢，具体原因与强度和模量的演化机理一致，此处不再赘述。尽管含盐量有所不同，在既有养护时间范围内，固化海相黏土的渗透性逐渐得到了客观的改善。以3 g/L试样为例，养护1，28 d和90 d时的渗透系数分别为2.31×10^―7，4.94×10^―8 cm/s和1.11×10^―8 cm/s，在养护90 d后固化海相黏土的渗透性降低了一个数量级。特别地，养护1 d后3种含盐量固化海相黏土的渗透性均可达到防渗隔离墙的抗渗级别(渗透系数≤5×10^―7 cm/s)^[47]，由此证明了深层搅拌技术在环境修复工程中的有效性。

含盐量的高低可以对固化海相黏土渗透性的发展产生明显的影响：当养护时间相同时，含盐量越大，固化海相黏土渗透性越小。在图 10中，3 g/L试样渗透系数曲线位于最下部，10 g/L试样渗透系数曲线位于中部，20 g/L试样渗透系数曲线位于最下部。养护90 d后，高含盐量(10 g/L和20 g/L)固化海相黏土渗透系数降低幅度可达两个数量级。由上文可知，NaCl的“加速效应”会促进固化海相黏土中物理化学反应的进程，可以加快反应产物的形成和积累，如X射线衍射分析(图 4)和热重力分析(图 5)试验结果所示。更多的反应产物充填在黏土颗粒的孔隙中，减少了孔隙数量，降低了孔隙尺寸，减小了孔隙过水通道的面积，减弱了孔隙之间的连通性，从而降低了固化海相黏土的渗透性。物理化学试验表明，高含盐量试样孔隙率(图 3c)和孔隙比(图 3d)均要低于初始含盐量试样，固化海相黏土孔隙结构更为致密，这也得到了压汞试验结果(图 6)的证实。

此外，当养护时间较短(1，7，28和60 d)时，初始含盐量渗透系数与高含盐量渗透系数之间差异明显，曲线之间保持着较大的距离；当养护90 d时，3种含盐量渗透系数之间差异较小，3条曲线交汇在一起。这是由于高NaCl含量对固化海相黏土渗透性的改善效果明显，在养护60 d时渗透系数已经达到了较低的水平(10^―9数量级)，不太容易产生进一步的改善。相比之下，初始含盐量试样在养护初期阶段渗透系数相对较大，随着养护时间的延长，渗透性逐步得到了明显的改善。而且，在较长养护时间后(如90 d)，与高含盐量固化海相黏土渗透性之间的差距并不明显。所以，高NaCl含量能够提升固化海相黏土渗透性的改善效果，在养护60 d后渗透系数便达到了10^―9数量级，这有利于固化海相黏土在防渗隔离工程中的应用。

3 结论

本研究以典型海相黏土Leda黏土为研究对象，用10%含量的水泥作为黏结剂配制了3种含盐量(3，10 g/L和20 g/L)固化海相黏土试样，在20 ℃温度下分别养护1，7，28，60 d和90 d后分别进行了单轴压缩试验、饱和导水率试验、物理性质试验、监测试验、压汞试验、X射线衍射分析和热重力分析试验。通过多种试验手段综合探究了NaCl盐含量对固化海相黏土强度、模量和渗透性的影响，主要结论如下：

(1) 得益于NaCl盐的“加速效应”，更高的含盐量使得固化海相黏土具有更大的强度，强度提升效果随着养护时间的延长变得更加明显。即使更高的含盐量可以产生更大的强度，但是过多的盐分(NaCl)所带来的进一步提升效果并不显著，在养护28 d情况下，从3 g/L增大至10 g/L时强度增幅36.45%，从10 g/L增大至20 g/L时强度仅增幅3.48%。

(2) 随着含盐量的增加，固化海相黏土的模量也不断增大。与强度相比，高含盐量(10 g/L和20 g/L)对模量的提升效果有限。高含盐量试样的峰值应变呈现出整体增大的趋势，说明固化海相黏土发生破坏时可以承受较大的变形，这对于深层搅拌工程的安全性和稳定性是有益的。

(3) 在相同养护时间下，含盐量越大，固化海相黏土渗透性越小。养护1 d后固化海相黏土均可达到防渗材料隔离墙抗渗级别，高NaCl含量能够提高渗透性的改善效果，养护60 d后渗透系数便达到了10^―9数量级，这有利于固化海相黏土在防渗隔离工程中的应用。

研究结果不仅可为深层搅拌技术处理高含盐量海相黏土或者用海水制备灰浆提供了技术支撑，而且能够为工程设计和施工提供参考。

本研究以加拿大Leda黏土为研究对象，NaCl盐含量也仅限于3 g/L(初始含盐量)，10 g/L和20 g/L这3种水平，并未涉及其他更小或更大含盐量范围，后续可以扩大含盐量研究范围以期提供更大适用性。此外，海水中还含有其他多种盐类，如氯化物(CaCl₂和MgCl₂)、碳酸盐(CaCO₃)和硫酸盐(MgSO₄)等，这些盐类也会影响固化海相黏土工程性质的发展，未来研究可以多加关注。