CN113918877A - 一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，具体包括以下步骤：在花岗岩残积土中掺入生石灰，获得石灰改良花岗岩残积土并计算总耗水量，基于所述总耗水量和所述石灰改良花岗岩残积土的最佳含水量计算所述石灰改良花岗岩残积土需要掺入生石灰的掺入量。本申请不需要开展大量试验配制特定项目需求的合适配比，只需进行定量计算就可算出核实配比，计算成本大大降低，同时本申请考虑了多源问题来计算耗水量，提高了计算的准确率，通过BP神经网络计算综合影响系数，提升了计算速率。

Description

一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法
技术领域
本发明涉及土木工程领域，特别是涉及一种用于石灰改良花岗岩残积 土的掺灰量计算方法。
背景技术
天然含水量高是花岗岩残积土造成路基碾压困难的主要原因之一。通 过对花岗岩路基填料进行掺石灰处理是提升其路用性能的有效方式。改良 的机理一般有：一、石灰水化反应，石灰中的主要物质CaO、MgO首先与土 中水分发生化学反应，产生Ca(OH)2和少量的Mg(OH)2。该化学反应除了反 应吸收掉一部分水分外，其反应过程中产生的水化热还会导致大量的水分 蒸发；二、土中离子交换作用，生石灰与水反应的产物Ca(OH)2和少量的Mg(OH)2融入水中继续分解，产生Ca2+、Mg2+等离子与土体中K+、Na+等低价 阳离子发生置换作用，而伴随离子交换能力增大，存在于土粒表面的吸附 水膜也随之变薄。从而使土颗粒之间的吸附作用增强，空隙减小，有利于 土体稳定性及结构强度的提升。三、石灰土结晶作用，反应生成的晶体有 一定的胶结能力，能将细微土颗粒结合起来，并且所形成的结晶体具有更 低的溶解性，对石灰改良的遇水稳定性的提升有很大的促进作用；四、石 灰土凝胶作用，在进行离子交换反应的后期，随龄期的增长黏性土中的硅 胶、铝胶将与石灰进一步反应形成胶凝物质，具有水硬性，能够在固体与 水二相环境下发生硬化，在土的团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很 强的粘结力，把土团粒胶结起来，形成网状结构，使灰土强度增高并长期 保持稳定。同时，保护膜还能起到隔离作用，阻止水分进入，是石灰土获 得强度和水稳性的重要因素。五、石灰土的碳酸化，水化作用下所形成的 Ca(OH)2及Mg(OH)2暴露在空气中，会继续与空气中的CO2发生反应，该反 应的进行需要水的存在，且其反应速度与含水率呈正相关，反应生成的碳 酸钙具有一定的强度和水稳定性，且其对土颗粒的粘结作用使土体强度进 一步提上。由于石灰改良土孔隙率低，与空气的接触面积小，所以 Ca(OH)2、Mg(OH)2与空气中CO2反应十分缓慢。
科学合理的确定花岗岩残积土的掺灰配比对工程建设质量和造价控制 具有重要意义。目前，确定花岗岩残积土掺灰配比大多通过主观设置变量 方式不断进行试配，需要开展大量试验才能配制特定项目需求的合适配比， 且研究成果对其它类似工程的借鉴价值不大。当前，迫切需要定量研究石 灰水化作用的耗水量，综合考虑水化热和水化作用的时间效应，建立一种 可用于花岗岩残积土掺灰配比的计算方法，用于解决路基改良中含水率过 高而引起的压实度问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方 法，以解决上述现有技术存在的问题。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
本发明提供一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，具体 包括如下步骤：
在花岗岩残积土中掺入生石灰，减少所述花岗岩残积土的含水率并获 得石灰改良花岗岩残积土，计算总耗水量，基于所述总耗水量和所述石灰 改良花岗岩残积土的最佳含水量计算所述石灰改良花岗岩残积土需要掺入 生石灰的掺入量。
进一步地，所述含水率的减少原因分别包括：
生石灰掺入土体直接导致固体物质的增加而引起含水率的减小；
生石灰与土中水反应且生成的胶凝物质而导致的含水率的减少；
生石灰与土中水反应产生的水化热及外界温差、湿度等引起的水分蒸 发而导致的含水率减少。
进一步地，所述生石灰掺入土体的过程包括：将所述生石灰与所述石 灰改良花岗岩残积土进行掺和，获得Ca(OH)2，土中固体物质增加，水分 减少。
进一步地，所述胶凝物质基于土中的硅胶、铝胶与生石灰获得。
进一步地，所述胶凝物质掺入土中后导致的含水率减少包括两种情况：
拌和、闷料过程中水分的自然蒸发；
胶凝材料在土中释放出大量热量，加速水分蒸发。
进一步地，将所述胶凝材料掺入土中，含水量变化的计算公式Δw为：
Figure BDA0003233521650000041
其中，w为土的天然含水量，W0为水重，P0为石灰改良花岗岩残积 土的干土重，α为胶凝材料的掺量，θ为生石灰中有效钙的含量，x为单位 石灰掺量反应消耗的水的质量，β为综合影响系数，ΔP为固化物的增加值。
进一步地，所述综合影响系数β通过BP神经网络进行获取。
进一步地，计算所述石灰改良花岗岩残积土需要掺入生石灰的掺入量 的计算公式为：
Figure BDA0003233521650000042
其中，w0是最佳含水量或碾压容许最大含水量，将基于BP神经网络 进行获取的综合影响系数β以及其他参数输入即获得生石灰的掺入量。
本发明公开了以下技术效果：
本发明通过计算生石灰掺入土体、胶凝物质与土体反应、生石灰与土 中水反应产生的水化热及外界温差、湿度等引起的水分蒸发等多源耗水途 径汇总总的耗水量，并考虑水化热和水化作用的时间效应，来计算在石灰 改良花岗岩残积土中掺入生石灰的掺入量，进而解决路基含水率过高而引 起的压实度问题。本申请不需要开展大量试验配制特定项目需求的合适配 比，只需进行定量计算就可算出核实配比，计算成本大大降低，同时本申请考虑了多源问题来计算耗水量，提高了计算的准确率，通过BP神经网络 计算综合影响系数，提升了计算速率。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对 实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附 图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出 创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例中的石灰土含水率蒸发量随时间变化规律示意图；
图2为本申请实施例中的花岗岩残积土含水率与干密度的规律示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进 行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例， 而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没 有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的 范围。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附 图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
石灰改良土的改性机理：石灰的主要成份是氧化钙(CaO)，此外尚有氧 化镁(MgO)以及硅酸钙(2CaO·SiO2)、铝酸钙(12CaO·7A12O3)和铁铝酸钙(4CaO·A12O3·Fe2O3)等化合物。在土中掺加石灰后，土与石灰发生一系列 的物理化学反应，相应的物理力学性质也得到了大幅改善，针对石灰改良 土的改性原理，总体分为以下几个方面：
(1)石灰水化反应
石灰中的主要物质CaO、MgO首先与土中水分发生化学反应，产生 Ca(OH)2和少量的Mg(OH)2。该化学反应除了反应吸收掉一部分水分外，其 反应过程中产生的水化热还会导致大量的水分蒸发，这也是石灰改良降低 土体含水率的主要原因。
CaO+H2O→Ca(OH)2
MgO+H2O→Mg(OH)2 (1)
(2)土中离子交换作用
生石灰与水反应的产物Ca(OH)2和少量的Mg(OH)2融入水中继续分解， 产生Ca2+、Mg2+等离子：
Ca(OH)2→Ca2++2(OH)-
Mg(OH)2→Mg2++2(OH)- (2)
Ca(OH)2和Mg(OH)2融入水中产生的Ca2+、Mg2+与土体中K+、Na+等低价阳 离子发生置换作用，而伴随离子交换能力增大，存在于土粒表面的吸附水 膜也随之变薄。从而使土颗粒之间的吸附作用增强，空隙减小，有利于土 体稳定性及结构强度的提升。这一置换主要发生在消化前期，也是石灰改 良土早期强度的成因。
(3)石灰土结晶作用
石灰水化作用所形成的Ca(OH)2除少部分参加土中离子交换外，还有 相当一部分饱和Ca(OH)2在土体中自行结晶：
Ca(OH)2+nH2O→Ca(OH)2·nH2O (3)
而生成的Ca(OH)2·nH2O晶体有一定的胶结能力，能将细微土颗粒结合 起来，并且所形成的结晶体具有更低的溶解性，对石灰改良的遇水稳定性 的提升有很大的促进作用。
(4)石灰土凝胶作用
在进行离子交换反应的后期，随龄期的增长黏性土中的硅胶、铝胶将 与石灰进一步反应形成含水硅酸钙(CaSiO3·nH2O)、铝酸钙(CaAl2O3·nH2O)：
Ca(OH)2+SiO2+nH2O→Ca(OH)2·SiO2·(n+1)H2O
Ca(OH)2+Al2O3+nH2O→Ca(OH)2·Al2O3·(n+1)H2O (4)
这种胶凝物质具有水硬性，能够在固体与水二相环境下发生硬化，在 土的团粒外围形成一层稳定的保护膜，具有很强的粘结力，把土团粒胶结 起来，形成网状结构，使灰土强度增高并长期保持稳定。同时，保护膜还 能起到隔离作用，阻止水分进入，是石灰土获得强度和水稳性的重要因素。
(5)石灰土的碳酸化
水化作用下所形成的Ca(OH)2及Mg(OH)2暴露在空气中，会继续与空气 中的CO2发生反应：
Ca(OH)2+CO2→CaCO3+H2O
Mg(OH)2+CO2→MgCO3+H2O (5)
该反应的进行需要水的存在，且其反应速度与含水率呈正相关，因此 石灰改良土在改性初期应注意保湿。反应生成的碳酸钙具有一定的强度和 水稳定性，且其对土颗粒的粘结作用使土体强度进一步提上。由于石灰改 良土孔隙率低，与空气的接触面积小，所以Ca(OH)2、Mg(OH)2与空气中CO2反应十分缓慢，这也是石灰改良土长期强度形成的原因之一。
综上所述，石灰改良土强度的形成前期主要是由于消石灰的水解后的 离子交换作用导致的土颗粒表面水膜厚度的减小，中期伴随消石灰的结晶 及凝胶作用使土体强度与稳定性进一步提高，而碳酸化作用的存在促进了 石灰改良土强度在长时间跨度的提升。
石灰石反应水量的计算：
石灰主要由CaO和MgO组成，其中钙质石灰的成分比例大致如表1所 示。
表1
Figure BDA0003233521650000081
石灰化学反应方程式为：
CaO+H2O→Ca(OH)2 (6)
MgO+H2O→Mg(OH)2 (7)
石灰反应热量计算：
根据勒奇和鲍格研究成果，忽略水化产物的物理性质和氧化物的物理 状态的影响，石灰中CaO和MgO的水化热分别为276卡/克和203卡/克。
通过计算可得每克石灰放出的水化热量为： 0.7×276+0.2×203＝233.8卡/克。
石灰改良过程的热量计算都是在理想条件下的计算值，计算过程没有 考虑以下因素：
1.反应热的计算结果是在假定石灰与水充分反应的基础上得到的，反 应热量石灰与水接触的短时间内全部释放，实际上石灰改良土与水反应是 一个长期的过程，甚至颗粒内部的石灰很难反应完全。
2.只考虑了石灰中几种主要的成分，将其它较少成分忽略不计，且各 主要成分没有精确的定量。
现有的，株洲机场大道现场路基填料天然含水量分布不均变化范围 22％～26％，高出最佳含水量6％～10％，解决其含水率过高而引起的压实度 问题是路基改良的关键所在，因此有必要对石灰改性土的含水率损失规律 进行探究，以指导施工改性剂的掺加。
由于生石灰与水反应作用机理不同，要使填料含水量降低至最佳含水 量，并达到压实度和承载比要求，所需生石灰的掺灰量具有明显区别。掺 灰量是路基改良的重要经济指标，掺灰量增加会造成投资增大，且会产生 不必要的浪费。因此，有必要对不同生石灰改良土的水分散失规律进行研 究，可以为机场大道改良土的掺灰量计算提供参考依据。
为掌握石灰改良土的含水量损失规律，对不同掺灰量的试验试样在室 内静置进行含水量损失测定。该含水量测定实验在室内无阳光直射状态下 进行。试验首先是对现场含水量(24％)土样的配制，然后掺石灰拌和均匀， 左后装入塑料袋敞口放置24h，不同石灰掺量的改性土含水量损失试验结 果见表2。
表2
Figure BDA0003233521650000091
Figure BDA0003233521650000101
从表2中可知：素土的含水量减小了1.8％，证明在填料在24h内花岗 岩残积土自然蒸发了一定的水分。由于改良土中的胶凝材料与水反应生成 不溶于水的胶凝物质，同时水化反应产生的水化热加速了水分蒸发，所以 表现出改良土消耗的含水量均比素土消耗的含水量多。
含水量损失随时间变化试验：
石灰与水的反应是一个持续的过程，从降低含水率的角度来看，要使 改良土含水率降低到压实所需含水率，除了必须的改性剂掺加量外，还需 给予其充分的反应时间，因此，通过对改良土含水量随时间损失规律进行 研究，确定路基碾压和摊铺的合理时间，对指导现场施工具有重要的价值。
试验首先将取回土样烘干碾细、过4cm筛，采用四分法，将土样分成 四分，设置四组试样，分别为素土、石灰4％、6％、10％，每组分别设置两 个平行试样，将土样拌合均匀后，对试样进行称重，记为初始重量，然后 分别在0.5h、0.75h、1h、2h、3h、4h、5h、14h、24h、48h进行称重，得 出的试验结果取平均值见表3。本次试验是在室内进行的，由于条件限制没有考虑到外界环境的温度、湿度变化。
表3
Figure BDA0003233521650000111
生石灰耗水量的经验估算：
通过对改良土含水量损失原理及规律的研究可知，改良土的含水率损 失主要包括三个方面：
(1)改性剂掺入土体直接导致固体物质的增加而引起含水率的减小，
(2)改性剂与土中水反应且生成的胶凝物质而导致的含水率的减少，
(3)改性剂与土中水反应产生的水化热及外界温差、湿度等引起的水 分蒸发而导致的含水率减少。
生石灰降低含水率理论分析：
假设花岗岩残积土干土重P0，水重W0，土的天然含水量为w，生石灰 的掺量为α，其中有效钙CaO的含量为θ，加入胶凝材料后，改良土含水量 减少的计算推导如下：
(1)土体中掺入生石灰后，土中干料的增加直接导致含水率的减小， 减小含水率为ΔW1：
Figure BDA0003233521650000121
(2)生石灰粉中CaO与土中水反应生成Ga(OH)2，使土中固体物质增 加P2，水分减少W2，由此减小的含水率为ΔW2：
W2＝0.32θαP0＝P2
Figure BDA0003233521650000122
(3)胶凝材料掺入土中后，土中水分蒸发引起水分减少。这种水分蒸 发产生于二方面的作用：一是拌和、闷料过程中水分的自然蒸发；二是胶 凝材料化学反应过程中释放出大量热量，加速水分蒸发，这种蒸发对过湿 土含水量的减少更为重要。研究证明与多种因素有关，比如试验的温度和 湿度、土的天然含水量w、生石灰的掺量α、生石灰有效钙含量θ及反应 作用的时间h等。假设由此产生的含水率损失量为ΔW3，由于其影响因素过 多，因此在后面的小节中仅考虑石灰掺量α及时间h变化对其的影响。
石灰改良土耗水量室内试验分析：
试验首先将取回土样烘干碾细、过4cm筛，配制与现场含水量(含水 量24％)相当的过湿土土样，然后将土样均分三份，石灰(有效钙含量72％) 掺量分别为石灰4％；石灰6％；石灰10％，每组设置两个平行试样，将土样 拌合均匀后，对试样进行称重，记为初始重量，然后分别在0.5h、0.75h、 1h、2h、3h、4h、5h、14h、24h、48h进行称重，得出试验结果取平均值 见表4。
表4
Figure BDA0003233521650000131
由图1对石灰土含水率蒸发损失量随时间h变化值进行拟合可知其函 数形式如下所示：
ΔW＝[a·ln(h)+b]/100 (10)
表5
Figure BDA0003233521650000132
Figure BDA0003233521650000141
对以上各参数随掺灰量变化关系进行拟合可得参数值随石灰掺量变化 关系如下：
a＝0.2328α+1.0127，R2＝0.97 (11)
b＝0.1448α+0.3053，R2＝0.99 (12)
由式7～12可知石灰土含水率损失量ΔW的变化规律如下所示：
ΔW＝[(0.2328α+1.0127)·ln(h)+0.1448α+0.3053]/100 (13)
根据式11可以确定不同石灰掺量、不同反应时间下含水率损失量如下 表所示：
表6
Figure BDA0003233521650000142
Figure BDA0003233521650000151
由图2可知，该花岗岩残积土最佳含水率为15.36％，如按96区的击 实标准来控制压实含水率，则土体含水率应控制在17％左右，低于试验土 样含水率7％，其中96区是压实度为96％。查表7可得，当控制反应时间为 3h、4h、5h、12h、14h时，所需改良石灰掺量分别为14％、13％、12％、9％、 9％。对石灰掺量为12％石灰土进行室内试验，当其反应时间为5h时，室内 测定其含水率17.13％，含水率损失量为6.77％，与由式11所推算出的7.1％ 十分接近，验证了其实践可行性。
通过前面对花岗岩残积土的改良机理分析可以得出生石灰改良土的耗 水量经验估算值可以用以下公式表达：
耗水量估算值＝水化反应耗水量+水化反应热耗水量+晾晒蒸发含水量
假设花岗岩残积土干土重P0，水重W0，土的天然含水量为w，生石 灰的掺量为α，其中有效钙CaO的含量为θ。加入胶凝材料后，改良土含水 量减少的计算推导如下：
(1)磨细生石灰粉掺入土中后，直接使土中的干料增加，从而使土中 的含水量降低ΔW1。土中干料的增加量即为掺入土中的生石灰粉的重量P0：
ΔP1＝Pc＝αP0 (14)
(2)胶凝材料掺入含水量较高的花岗岩残积土中后，有效CaO、C3S、C2S、C3A、C4AF等与土中的水分发生化学反应生成相应的胶凝物质，主要的 反应方程式如下：
石灰：CaO+H2O→Ca(OH)2+62.80KJ/mol；
假定石灰与水反应过程单位掺灰量反应x的水，在上述放热反应中固体 成分增加ΔP2，水分减少ΔW2。减少水量计算得：
ΔW2＝xθαP0 (15)
固体成分增加量ΔP2与水分减少量ΔW2相等，即：
ΔP2＝xθαP0 (16)
生石灰中的MgO与水分发生类似的化学反应，但因考虑到MgO的含量 很少，故忽略不计。
(3)胶凝材料掺入土中后，土中水分蒸发引起水分减少ΔW3。这种水 分蒸发产生于二方面的作用：一是拌和、闷料过程中水分的自然蒸发；二 是胶凝材料化学反应过程中释放出大量热量，加速水分蒸发，这种蒸发对 过湿土含水量的减少更为重要。研究证明ΔW3与多种因素有关，比如试验 的温度和湿度、土的天然含水量w、生石灰的掺量α、生石灰有效钙含量θ。 为推出生石灰的掺量公式，假设：
ΔW3＝βθαW0＝βwP0θα (17)
式中：β-综合影响系数。
花岗岩残积土掺入胶凝材料后，水分减少ΔW，固化物增加ΔP：
ΔW＝ΔW2+ΔW3＝xθαP0+βW0αθ (18)
下面计算花岗岩残积土含水量的变化ΔW：
Figure BDA0003233521650000171
上式表明：花岗岩残积土掺加胶凝材料后含水量的损失与土的天然含 水量w、胶凝材料的掺量α、生石灰中有效钙的含量θ和综合影响系数β有 关。
本文对花岗岩残积土掺加胶凝材料后含水量的损失规律进行室内试验 研究，但由于试验条件的限制，当花岗岩残积土掺加胶凝材料后，蒸发量 无法测量，从而与试验温度、湿度、生石灰掺量、生石灰有效钙含量和过 湿土试验前的含水量密切相关的综合系数β无法在试验室得到。
通过生石灰粉处治粘性土的剂量(如式20)，或者直接查表(如表7)， 并应通过碾压试验确定。
Figure BDA0003233521650000172
式中：α—生石灰剂量(以小数记)；
w—土的天然含水量(以小数记)；
w0—石灰土的最佳含水量或碾压容许最大含水量(以小数记)；
β—综合影响系数，一般取值为1.75～2.4；
θ—生石灰有效钙含量(以小数记)。
表7
Figure BDA0003233521650000181
生石灰掺量回归关系如式21所示：
Figure BDA0003233521650000182
式中：α—生石灰掺量(以小数记)；
w—土的天然含水量(以小数记)；
w0—石灰土的最佳含水量或碾压容许最大含水量(以小数记)；
β—综合影响系数，可按公式(22)或表8查取；
θ—生石灰有效钙含量(以小数记)。
Figure BDA0003233521650000183
表8
Figure BDA0003233521650000184
Figure BDA0003233521650000191
借鉴上述研究成果，结合室内试验结果，根据含水量变化的算式19， 得出生石灰过湿土的掺量公式如式23所示：
Figure BDA0003233521650000192
式中：α—生石灰剂量(以小数记)；
w—土的天然含水量(以小数记)；
w0—石灰土的最佳含水量或碾压容许最大含水量(以小数记)；
θ—生石灰有效钙含量(以小数记)；
β—综合影响系数。
因为受试验条件等客观因素的影响，没有得出综合系数β的具体计算 公式，利用BP神经网络反算得出了部分条件下的综合系数β值，如表9所 示。
表9
Figure BDA0003233521650000193
Figure BDA0003233521650000201
对机场大道不同初始含水量，根据式23和表9，并通过线性内插法， 求得理论掺灰量算例如下：
天然含水量为24％，由于机场大道填筑为8～9月，天气炎热，自然水 分蒸发量约为2％，所以填筑的含水量取为22％；最佳含水量为15.36％，由 施工规范相关要求，最佳含水含水量±3％内都可满足压实度要求，因此为 减少掺灰量，取碾压容许的含水量为18.36％；石灰有效钙含量70％，综合 影响系数为0.92，代入式23得：
Figure BDA0003233521650000202
表10
初始含水量 22％ 24％ 26％
石灰掺灰量 2.6％ 5.7％ 8.9％
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、 “前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外” 等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便 于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、 以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
以上所述的实施例仅是对本发明的优选方式进行描述，并非对本发明 的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通技术人 员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明权利要求 书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：包括以下步骤：
在花岗岩残积土中掺入生石灰，减少所述花岗岩残积土的含水率并获得石灰改良花岗岩残积土，计算总耗水量，基于所述总耗水量和所述石灰改良花岗岩残积土的最佳含水量计算所述石灰改良花岗岩残积土需要掺入生石灰的掺入量。
2.根据权利要求1所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：所述含水率的减少原因分别包括：
生石灰掺入土体直接导致固体物质的增加而引起含水率的减小；
生石灰与土中水反应且生成的胶凝物质而导致的含水率的减少；
生石灰与土中水反应产生的水化热及外界温差、湿度等引起的水分蒸发而导致的含水率减少。
3.根据权利要求2所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：所述生石灰掺入土体的过程包括：将所述生石灰与所述石灰改良花岗岩残积土进行掺和，获得Ca(OH)2，土中固体物质增加，水分减少。
4.根据权利要求2所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：所述胶凝物质基于土中的硅胶、铝胶与生石灰获得。
5.根据权利要求4所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：所述胶凝物质掺入土中后导致的含水率减少包括两种情况：
拌和、闷料过程中水分的自然蒸发；
胶凝材料在土中释放出大量热量，加速水分蒸发。
6.根据权利要求5所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：将所述胶凝材料掺入土中，含水量变化的计算公式Δw为：
Figure FDA0003233521640000021
其中，w为土的天然含水量，W0为水重，P0为石灰改良花岗岩残积土的干土重，α为胶凝材料的掺量，θ为生石灰中有效钙的含量，x为单位石灰掺量反应消耗的水的质量，β为综合影响系数，ΔP为固化物的增加值。
7.根据权利要求6所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：所述综合影响系数β通过BP神经网络进行获取。
8.根据权利要求7所述的用于石灰改良花岗岩残积土的掺灰量计算方法，其特征在于：计算所述石灰改良花岗岩残积土需要掺入生石灰的掺入量的计算公式为：
Figure FDA0003233521640000031
其中，w0是最佳含水量或碾压容许最大含水量，将基于BP神经网络进行获取的综合影响系数β以及其他参数输入即获得生石灰的掺入量。
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