平原水库多建于大江大河中下游平原和滨海地区,地质条件差,土质多为淤泥、淤泥质土、软粘土等软土。就南水北调东线已建平原水库内而言,筑坝地层多为第四系新近冲洪积层,主要岩性为砂壤土、裂隙粘土和粉细砂,结构松散,强度低,透水性较强。由于平原水库的特点,护坡易出现渗透破坏,冻胀、冻融破坏等事故,危及水库大坝安全,甚至被迫废库还耕。对水库护坡土进行改良确保平原水库长期安全运行,是发挥平原水库效益的根本保障。因此进行平原水库土体改良研究具有重要的意义。为了探讨水泥、国内某固化剂对平原水库护坡土土力学性能的影响,以山东德州大屯水库护坡土为研究对象。将水泥掺入护坡土后进行改良试验,并对其抗压、抗剪等力学性能进行测试研究。同时,对水泥与国内某固化剂的复合材料进行正交试验,找到影响组合配比强度的主要因素及最优配比,并对最优配比组进行冻融试验研究。为平原水库护坡土处理措施提供有益的试验依据和理论参考。首先,取大屯水库护坡土为试验土样并对所取土样进行颗粒分析试验、击实试验、界限含水率试验,得到试验土样的液塑限、最大干密度、最优含水率等各项物理性质指标。其次,在试验土样中按一定比例加入水泥和某国产固化剂进行改良,通过正交试验,得到使改良土力学性能与抗冻性能最优的配比;分析正交试验结果比较了水泥掺量、固化剂掺量、干密度、龄期四个因素对改良土抗剪强度、抗压强度以及冻结温度的影响程度;进行小龄期改良土的无侧限抗压强度试验,探究固化剂对改良土力学性能的影响。最后,对最优配合比组的改良土进行冻融循环试验,对冻融后土样进行无侧限抗压试验,探究不同冻融次数对改良土样抗压强度的影响;取冻融后土样做压汞试验,探究微观机理如何导致宏观现象。通过试验研究得到以下结论:改良后的土样的力学性能得到显著提高,冻结温度显著降低;影响其抗压、抗剪强度及冻结温度的主要因素为水泥掺量和龄期,固化剂掺量与干密度影响较小;综合各项指标的极差方差分析得到使力学性能、抗冻性能最优的配比为第15组A4B3C2D4(水泥13%、固化剂占水泥的3%、干密度1.68g/cm~3龄期28天)经1、3、5次冻融循环后改良土的无侧限抗压强度逐渐减小;第1次冻融循环后减小的幅度最大,可见第1个循环对土无侧限抗压强度的影响最大。3次、5次后减小的幅度依次降低,7个循环后,无侧限抗压强度增大,但仍小于没经冻融循环的值,9个循环后,无侧限抗压强度又大幅度降低,远低于增大之前(即第5次循环后)的值;在冻融次数不超过10次时,大孔隙含量总体增加,中、小孔隙的含量减少,微孔隙的含量基本保持不变,导致冻融后土样抗压强度降低的原因主要是大孔隙含量的不断增加。固化剂在4h之内作用并不显著,但8h之后其作用凸显。大大加快了水泥的凝结速度,使其在8h时抗压强度就达到了单掺同量水泥养护3d时的强度。大大缩短了水泥的固化时间,能在较短时间内改良土的力学性能,使改良土的抗压强度显著提高。在抢险救灾工程中意义重大。