地下空间的开发必然要涉及到基坑开挖、地基处理等大量岩土工程问题,要解决这些问题就必须不断推动土力学理论、测试技术、计算技术、施工设备、施工技术以及土工材料的发展。水泥土是应用较早的传统土工材料之一,然而纯水泥土材料已经难以满足现代化建设对大强度、高抗渗、微扰动控制等方面提出的高性能要求。对此,本文将具备独特性质的水泥基外掺剂掺入到不同母土中制成复合水泥土,针对其力学性能和渗透特性方面进行试验研究,并基于室内和室外试验数据提出水泥土强度的经验公式,主要研究内容和研究成果包括:(1)通过水泥土的室内无侧限抗压强度试验,表明:母土种类对水泥土强度的影响较大,具备“粒状·骨架”结构的粉砂土水泥土和粉土水泥土,其强度相对较高,淤泥质粘土水泥土难以形成稳定的空间网架结构,强度相对较低;水泥土的强度与水泥掺入比和养护龄期呈正相关。(2)通过复合水泥土的室内无侧限抗压强度试验,表明:石膏对淤泥质粘土水泥土的强度改性效果最好,最大能提高221%,且对早强也有一定帮助,但对粉砂土水泥土的强度提升效果相对较差,甚至不利于粉土水泥土的强度增长;GS 土体硬化剂对淤泥质粘土水泥土的强度提升最大能达到581%,甚至替代等掺量的水泥能使水泥土强度最高提升至原来的2.33倍,对粉土和粉砂土的水泥土强度也有一定程度提升;沸石粉对淤泥质粘土水泥土的强度近乎无影响,且会降低粉土水泥土的强度,但在合适配比下能够提高78%粉砂土水泥土的强度;S复合添加剂最大能提高32%淤泥质粘土水泥土的强度,最大能提高15%粉砂土水泥土的强度,且对粉土水泥土的强度无影响。(3)通过水泥土的室内渗透试验,表明:淤泥质粘土水泥土的渗透系数随水泥掺入比增大而减小,水泥掺入比大于7%时,渗透系数约小于7×10-8cm/s;粉土水泥土在水泥掺入比为4%时渗透系数最低,约为2×10-6 cm/s,高水灰比使得粉土水泥土的渗透系数随水泥掺入比增大而增大;粉砂土水泥土的渗透系数随水泥掺入比增大而减小,水泥掺入比大于9%时,渗透系数约小于2×10-7 cm/s。(4)通过复合水泥土的室内渗透试验,表明:石膏相较于其他外掺剂能够显著提高不同母土水泥土的抗渗性,GS 土体硬化剂一定程度上能够提高淤泥质粘土和粉砂土的水泥土抗渗性,沸石粉能够提高粉砂土水泥土的抗渗性,但会降低淤泥质粘土和粉土的水泥土抗渗性,S复合添加剂对水泥土抗渗性近乎无影响。(5)基于室内强度试验数据,采用数据统计分析的方法,对标准水泥土的无侧限抗压强度值与水泥掺入比、粘土含量、粉土含量以及粉砂土含量这几种因素的关系进行回归分析,提出经验公式,又依托于水泥搅拌桩和TRD工法水泥土现场取浆试验,将强度的实测值与计算值进行对比分析,引入针对不同工法的修正系数η(水泥搅拌桩的修正系数η为0.6～0.7,TRD工法的修正系数η为0.4～0.5),修正后的经验公式为:(?)