岩土力学 ›› 2026, Vol. 47 ›› Issue (8): 2617-2628.doi: 10.16285/j.rsm.2026.00006CSTR: 32223.14.j.rsm.2026.00006

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

粒化高炉矿渣、粉煤灰及废旧轮胎纺织纤维协同固化膨胀土的力学性能与微观机制研究

谢明星1, 2，贾良天1，孙涵1，崔岚3，解晓伟1，郑俊杰4   

  1. 1. 太原理工大学 土木工程学院，山西 太原 030024；2. 山西省智慧交通实验室有限公司，山西 太原 030032； 3. 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程安全全国重点实验室，湖北 武汉 430071；4. 武汉大学 土木建筑工程学院，湖北 武汉 430072
  • 收稿日期:2026-01-30 接受日期:2026-03-11 出版日期:2026-08-11 发布日期:2026-08-17
  • 通讯作者: 郑俊杰，男，1967年生，博士，教授，主要从事岩土与隧道工程方面的工作。E-mail: zhengjj@hust.edu.cn
  • 作者简介:谢明星，男，1988年生，博士，副教授，主要从事交通岩土与环境岩土方面的工作。E-mail: xiemingxing@tyut.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 52378359）；山西省基础研究计划（产业发展类）联合资助项目（No. 202403011222003）。

Synergistic stabilization of expansive soil using ground granulated blast furnace slag, fly ash, and waste tire textile fibers: mechanical properties and micro-mechanisms

XIE Ming-xing1, 2, JIA Liang-tian1, SUN Han1, CUI Lan3, XIE Xiao-wei1, ZHENG Jun-jie4   

  1. 1. College of Civil Engineering, Taiyuan University of Technology, Taiyuan, Shanxi 030024, China; 2. Shanxi Intelligent Transportation Laboratory Co., Ltd., Taiyuan, Shanxi 030032, China; 3. State Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering Safety, Institute of Rock and Soil Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Wuhan, Hubei 430071, China; 4. School of Civil Engineering, Wuhan University, Wuhan, Hubei 430072, China
  • Received:2026-01-30 Accepted:2026-03-11 Online:2026-08-11 Published:2026-08-17
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (52378359) and the Shanxi Basic Research Program Joint Funding Project (Jiaokong) (202403011222003).

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摘要： 膨胀土固化处治与工业固废资源化利用是岩土工程领域两大研究热点。利用工业固废固化膨胀土兼具经济效益与环境效益。本研究采用粒化高炉矿渣、粉煤灰及废旧轮胎纺织纤维协同固化膨胀土。通过膨胀变形试验、无侧限抗压强度试验、加州承载比试验、X射线衍射分析及扫描电子显微镜分析，系统研究了胶凝材料掺量、粒化高炉矿渣/粉煤灰配比及废旧轮胎纺织纤维掺量对膨胀土性能的影响规律。结果表明：当胶凝材料掺量为15%、粒化高炉矿渣/粉煤灰质量比为8:2、废旧轮胎纺织纤维掺量为0.7%时，所提出的固化膨胀土可获得最优力学性能。与未固化膨胀土相比，养护龄期为7、14 d及28 d时的无侧限抗压强度均提高5倍以上。固化土加州承载比最大可达25.22%，较未固化膨胀土的3.16%有显著提升。X射线衍射及扫描电子显微镜分析证实了胶凝材料与废旧轮胎纺织纤维在固化土中的增强效应。所提出的膨胀土固化方法不仅改善了其工程性能，同时实现了利用率极低的废旧轮胎纺织纤维的资源化利用，具有可观的推广应用潜力。

关键词: 加筋, 固化, 加州承载比, 工业固废, 膨胀土, 力学性能

Abstract: The stabilization treatment of expansive soil and the resource utilization of industrial solid waste are two prominent research areas in geotechnical engineering. The utilization of industrial solid waste to solidify expansive soil offers both economic and environmental benefits. This study employs ground granulated blast furnace slag, fly ash, and waste tire textile fibers to synergistically expansive soil. Through swelling strain tests, unconfined compressive strength tests, California bearing ratio tests, X-ray diffraction analysis, and scanning electron microscopy analysis, the systematic investigation was conducted on the effects of binder dosage, ground granulated blast furnace slag/fly ash ratio, and waste tire textile fiber content on the performance of expansive soil. The results show that when the binder dosage is 15%, the ground granulated blast furnace slag/fly ash ratio is 8:2, and the waste tire textile fiber content is 0.7%, the proposed solidified expansive soil achieves optimal mechanical properties. Compared to untreated expansive soil, the unconfined compressive strength at curing ages of 7, 14, and 28 days increases by more than fivefold. The California bearing ratio of the stabilized soil reaches a maximum value of 25.22%, representing a substantial improvement over the untreated expansive soil, with a California bearing ratio of only 3.16%. X-ray diffraction and scanning electron microscopy analyses confirmed the reinforcing effects of the binder and waste tire textile fibers in the stabilized soil. The proposed method for stabilizing expansive soil not only enhances its engineering performance but also facilitates the resource utilization of waste tire textile fibers—a type of solid waste with extremely low utilization rates—thereby demonstrating substantial potential for widespread adoption and application.

Key words: reinforcement, stabilization, California bearing ratio (CBR), industrial solid waste, expansive soil, mechanical properties

中图分类号: TU 411.3
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