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    對上海地區(qū)泥炭化土特性研究

    2014-04-29 00:00:00徐筠波
    山東工業(yè)技術 2014年4期

    【摘 要】本文對上海地區(qū)的泥炭化土的研究,泥炭化土是指有機質(zhì)土、泥炭質(zhì)土、泥炭。而且闡述這種土體的分布規(guī)律及演變過程、泥炭化土在土工試驗中特殊的物理力學性質(zhì)、泥炭化土層的地質(zhì)特征。

    【關鍵詞】泥炭化土;灼熱損失;物理力學性質(zhì);有機質(zhì)含量

    0 前言

    在上海鄰交青浦,松江低洼地區(qū),瀉湖沼澤相Q43頂部與基底埋藏泥炭化土,埋深較淺,一般在0.8m~4.0m左右,局部發(fā)育,變化不穩(wěn)定。而位于長江三角洲入海口,東南前緣的上海,地形平坦,河港密布,富含有機質(zhì),在全新世濱海平原Q41基底,暗綠色硬土層上局部分布泥炭化土,它與暗綠色土層一般呈突變接觸,縱向埋深在24m、36m、40m左右,泥炭化土層埋深隨著暗綠色硬土層的起伏而變化,形成年代也隨之增大。

    上述兩種不同類型的沉積環(huán)境,泥炭化土的物理力學性質(zhì)有著一定的共性和差異性,因此,針對該特殊土體展開全面的分析。

    1 泥炭化土的成因

    泥炭化土是一種特殊土地,是在一定的自然環(huán)境中的堆積物,是沒有空氣分解的植物遺體的堆積物,植物碎屑大,分解性差。這種堆積物因受到不同程度不同性質(zhì)的改造,伴隨機械沉積作用,化學沉積作用(碳酸鈣的沉積,腐植酸的沉積),形成了特殊的土體,因土體隨縱向和水平向應力狀態(tài)的差異,分布具有局部性。

    從沉積環(huán)境來分析。瀉湖沼澤平原,地表水充足,生植物茂密,氣候潮濕,湖沼洼塘密布,由于不同氣候區(qū),河水的流泄和蒸發(fā)狀況差異,因而產(chǎn)生了植物大量死亡的堆積物,從而形成了地表淺部埋藏了大量的泥炭化土體。濱海平原,水量充沛,各種元素的活動性較強,伴隨著地質(zhì)運動,泥炭化土處于溺谷的深積環(huán)境中,一般埋深在20m以下,植物遺體堆積在溺谷底,經(jīng)過一系列的氧化一還原作用,形成了灰黑色泥炭化土,呈局部分布。

    2 泥炭化土的測定以及定名

    泥炭化土的測定方法,本文介紹常用的兩種方法:第一種:灼燒減量法:灼熱減量法是指試樣在一定適宜的溫控范圍下,按規(guī)范要求,在65℃~70℃的溫控下,把該式樣的水份烘干后,再磨碎把該試樣放入950℃高溫灼燒后失去的重量百分比;第二種:重鉻酸鉀容量法:用重鉻酸鉀標準溶液測定有機質(zhì)含量。當有機質(zhì)含量ζ≥5%時,可按下列原則定名:5%≤ζ≤10%時,定為有機質(zhì)土;10%<ζ<60%時,定為泥炭質(zhì)土;ζ≥60%定為泥炭。

    經(jīng)過大量試驗認為:采用灼燒減量發(fā)測定結(jié)果偏高,偏高大小與土中存在的結(jié)合水和揮發(fā)性鹽類的多少有關;而采用中重鉻酸鉀法測得有機質(zhì)偏低,與熔液的化學反應過程有關,因此,只適用于有機含量不大于15%的土。

    3 泥炭化土的物理力學指標

    泥炭化土在上海地區(qū)是一種特殊的土體,分布具有區(qū)域性,因此,做了大量的收集資料工作,并進行篩選整理。分別給出了兩種沉積環(huán)境下泥炭化土的含水率試驗,密度試驗,比重試驗,固結(jié)試驗,剪切試驗,無側(cè)限試驗,有機含量的室內(nèi)試驗的物理力學成果。(注:含水率試驗:對于有機質(zhì)超過5%的土體,規(guī)定烘干溫度在65℃~70℃;此次收集工作未收集到泥炭)

    泥炭化土有機含量與天然狀態(tài)下物理性指標的相關性。從表1,表2可知:兩種不同沉積環(huán)境天然狀態(tài)下物理性指標,都隨著有泥炭化土機含量的升高,密度、比重、飽和度逐漸減小;而含水率、孔隙比隨之增大;有機含量的多少直接影響泥炭化土體的礦物顆粒組成,結(jié)構(gòu)狀態(tài)以及土體的強度的變化。

    4 兩種不同沉積環(huán)境物理性質(zhì)比較(表3)

    5 兩種不同沉積環(huán)境力學性質(zhì)分析

    5.1 壓縮曲線特征分析

    固結(jié)試驗是測定土體在壓力作用下的壓縮特性,所得各項指標用以判斷土的壓縮性可計算出建筑物地基沉降。從圖1可知,固結(jié)試驗e~p曲線,可知泥炭化土的初始空隙比大,壓縮系數(shù)大,a0.1~0.2≥0.5MPa-1,因此,兩種不同沉積環(huán)境的泥炭化土都屬于高壓縮性土,沉降量大,穩(wěn)定性差,所需固結(jié)時間長;取相同密度相同有機含量試樣做固結(jié)試驗比較,瀉湖相e-p曲線比濱海相的e-p曲線要陡,說明瀉湖相的壓縮沉降量比濱海相的壓縮沉降量更大。從表1,表2可知:隨著泥炭化土體有機含量的升高,壓縮系數(shù)變大,壓縮模量變小。

    5.2 抗剪強度特征分析

    抗剪強度是土體的一個重要力學指標,估算地基承載力,評價地基穩(wěn)定性,庫侖定律S=C+Ptgφ

    固結(jié)快剪試驗是測定凝聚力和內(nèi)摩擦角一種重要試驗方法。從圖2中可知:泥炭化土具有一定的凝聚力,顯示粘性土的特征,瀉湖相泥炭化土處于流塑-軟塑狀態(tài),而海濱相泥炭化土處于軟塑-可塑狀態(tài),因此,海濱相的泥炭化土抗剪程度指標明顯高于瀉湖相的抗剪強度指標。但兩者都屬于軟弱土體的抗剪強度指標。從表1表,2可知:兩者都隨著泥炭化土有機含量的升高,抗剪程度指標變小。

    5.3 應力應變曲線特性分析

    從圖3可知:瀉湖相泥炭化土屬塑性破壞,隨著試樣荷載增大,應力—應變曲線不出現(xiàn)明顯峰值,應變破壞可達10%-20%,破壞變形量較大,沒有明顯破壞面,受壓土樣呈中部膨出的桶形;而濱海相泥炭化土屬脆性破壞,剪切破壞面呈50°-60°傾斜,應力應變曲線具有明顯的峰值,破壞變形量一般在5%-10%左右,瀉湖相的無側(cè)限抗壓強度小于濱海相無側(cè)限抗壓強度。從表1表,2可知:而兩者都隨有機含量的升高,無側(cè)限抗壓度變小,靈敏度變大。

    6 結(jié)束語

    泥炭化土層的分布特點反映了海面變化的真實信息。上海地區(qū)分布著多層泥炭化土,瀉湖相地區(qū)近地表淺部埋藏泥炭化土,埋深較淺,此期泥炭化層形成時間距海岸較遠,所以當時海平面位置略高。濱湖平原相地區(qū),在全新世基底,泥炭化土層與頂板暗綠色粘性土層,一般呈突變接觸,縱向埋深較深。由于沉積環(huán)境不同,泥炭層的頂層板起伏較大,地質(zhì)年代比瀉湖相也要早,表明全新世早期海面上長升過程有波動變化。

    泥炭化土一般呈灰褐色~灰黑色,含水率極高,密度較小,空隙比大,有機含量高,壓縮性高,壓縮變形量大,壓縮穩(wěn)定所需的時間長,靈敏度高,抗剪強度低,屬軟弱土體。

    在工程中,該土層經(jīng)常夾層構(gòu)造存在于粘性土層中,且局部分布,有時在構(gòu)造中層透晶體的形式出現(xiàn),在工程勘察中,布孔具有一定的間距,有時會出現(xiàn)對泥炭化土層漏層現(xiàn)象,對工程十分不利,因此,在工程勘察中必須引起足夠的重視。

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    [責任編輯:湯靜]

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