淤泥質(zhì)土—砂混合軟土壓縮性試驗(yàn)研究

摘要：通過(guò)對(duì)上海大眾汽車有限公司寧波分公司擴(kuò)建項(xiàng)目場(chǎng)地內(nèi)淤泥質(zhì)土-砂混合軟土的固結(jié)壓縮試驗(yàn)，探究混合軟土中含砂量與含水率對(duì)該混合軟土壓縮性的影響.試驗(yàn)研究表明：淤泥質(zhì)土-砂混合土的壓縮模量與含砂量成正相關(guān)關(guān)系，與含水率成負(fù)相關(guān)關(guān)系；在界限含砂量區(qū)間（60 %～70 %）內(nèi)，抗壓縮性明顯提高，壓縮模量增大，壓縮系數(shù)減??；增加含砂量，壓縮系數(shù)隨之減小，增加含水率，壓縮系數(shù)逐漸增大。

關(guān)鍵詞：固結(jié)壓縮試驗(yàn)；淤泥質(zhì)土-砂混合軟土；壓縮系數(shù)

1、工程概況

上海大眾汽車有限公司寧波分公司擴(kuò)建項(xiàng)目總投資191.8億元，位于寧波杭州灣新區(qū)，項(xiàng)目用地面積2631242平方米，建筑面積598645.5平方米是寧波市2015年重點(diǎn)規(guī)劃建設(shè)的工業(yè)工程項(xiàng)目項(xiàng)目用地地形較平緩，根據(jù)野外勘察，區(qū)內(nèi)存在厚度約20m的軟塑-流塑狀淤泥質(zhì)砂，其上覆蓋厚度約2m的亞粘土層，基巖巖性以中粗粒黑云母花崗巖為主，風(fēng)化程度較為強(qiáng)烈經(jīng)試驗(yàn)比對(duì)，深厚軟土在埋深范圍內(nèi)形狀較為均勻，為確定合理的地基處理方案，擬對(duì)場(chǎng)地內(nèi)的深厚淤泥質(zhì)土-砂混合軟土進(jìn)行壓縮特性的試驗(yàn)研究

2、試驗(yàn)設(shè)計(jì)

試驗(yàn)采用快速固結(jié)試驗(yàn)法，嚴(yán)格遵循土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-1999）進(jìn)行試驗(yàn)儀器采用微機(jī)控制的 GZQ-1 型全自動(dòng)氣壓固結(jié)儀試樣為重塑土試樣，試樣尺寸為D*H=61.8mm*20mm試驗(yàn)土樣取自本項(xiàng)目工程現(xiàn)場(chǎng)埋深10m處的原狀土-砂混合土，先進(jìn)行篩分并分選出粗粒組砂和細(xì)粒淤泥質(zhì)土，再按不同比例重塑淤泥質(zhì)土-砂混合土試樣采用濕法對(duì)試樣進(jìn)行篩分，土樣的基本性質(zhì)見表1：

用上述篩分得到的細(xì)粒淤泥質(zhì)土和粗粒組砂土，進(jìn)行關(guān)于含水率和含砂量的雙因素固結(jié)試驗(yàn)，初始含水率 W分別為 15%、20 %、25 %和 30 %，各土樣含砂量 S 分別為0 %、20 %、40 %、60 %、70 %和90 %，共 24 組試驗(yàn)以干密度為控制標(biāo)準(zhǔn)通過(guò)擊實(shí)的方式制備試樣試樣制好后，靜置24小時(shí)，然后用尺寸為D*H=61.8mm*20mm的制備試樣每個(gè)含水和含砂的試樣制備三個(gè)平行樣進(jìn)行試驗(yàn)

3、試驗(yàn)結(jié)果分析

在某級(jí)壓力下，用下式計(jì)算穩(wěn)定后的孔隙比：

ei=e0-（1+e0）* △hi/h0 （1）

式中：ei為第i級(jí)壓力下固結(jié)穩(wěn)定后的孔隙比；e0為試樣初始孔隙比；△hi為施加壓應(yīng)力后的壓縮變形量（cm）；h0為試樣初始高度（cm）

利用（1）式的計(jì)算結(jié)果繪制 e-p 曲線，取曲線上相應(yīng)的割線斜率作為某級(jí)壓力作用下壓縮系數(shù)av，并計(jì)算壓縮模量Es得1：

av=（ei-ei+1）/（pi+1-pi） （2）

Es=（1+e0） /av （3）

式中：pi為某級(jí)壓力值（kpa）將根據(jù)式（2）、式（3）計(jì)算的結(jié)果匯總成表2：

注表中W15、W20、W25 和W30分別表示含水率為15%、20%、25%和30%含砂量對(duì)淤泥質(zhì)土-砂混合土壓縮特性的影響分析：

在不同的含水率條件下，壓縮模量與含砂量的關(guān)系曲線見圖 3，壓縮系數(shù)與含砂量的關(guān)系曲線見圖 4

圖3 壓縮系數(shù)與含砂量的關(guān)系曲線

圖4 壓縮模量與含砂量的關(guān)系曲線

（1）由圖 3 可知，相同含水率時(shí)，增加含砂量，壓縮模量逐漸增大，且在含砂量為 60 %和 70 %處出現(xiàn)明顯的拐點(diǎn).當(dāng)含砂量低于 60 %時(shí)，壓縮模量增幅較??；當(dāng)含砂量增至 60%～70 %時(shí)，壓縮模量明顯快速增長(zhǎng)，增幅高達(dá) 40 %；含砂量超過(guò) 70 %后，壓縮模量仍有增長(zhǎng)但增幅減小

（2）壓縮模量與壓縮系 數(shù)呈負(fù)相關(guān)關(guān)系，由圖 4可知，隨著含砂量的增加，壓縮系數(shù)逐漸減小，含砂量在 60 %和 70 %處也同樣存在拐點(diǎn)現(xiàn)象，可壓縮性明顯降低，強(qiáng)度提高，工程特性增強(qiáng)

（3）此外，結(jié)合圖 3、圖 4 可 以得出：增加含水率，壓縮模量逐漸減小，壓縮系數(shù)增大，即壓縮性增大，土體逐漸向軟土特性發(fā)展，說(shuō)明增大含水率，土樣壓縮性提高由上述分析可知，淤泥質(zhì)土-砂混合土的界限含砂量為 60 %～70 %，隨著含砂量的增加，土-砂混合土的壓縮模量和壓縮系數(shù)存在一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)化區(qū)間，它是混合土由密實(shí)-懸浮結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)化為密實(shí)-骨架再到骨架-空隙結(jié)構(gòu)的兩個(gè)轉(zhuǎn)折點(diǎn)。

4、結(jié)束語(yǔ)

（1）淤泥質(zhì)土-砂混合土的壓縮模量與含砂量成正相關(guān)關(guān)系，與含水率成負(fù)相關(guān)關(guān)系；壓縮系數(shù)與含砂量成負(fù)相關(guān)關(guān)系，與含水率成正相關(guān)關(guān)系，在分析含砂量與含水率對(duì)壓縮特性的影響時(shí)要將二者結(jié)合起來(lái)考慮.

（2）固結(jié)壓縮試驗(yàn)中，隨著含砂量的增加，土-砂混合土的壓縮模量和壓縮系數(shù)存在一個(gè)明顯的轉(zhuǎn)化區(qū)間，這個(gè)區(qū)間為界限含砂量（60 %～70 %）。在界限含砂量區(qū)間內(nèi)，抗壓縮性明顯提高，壓縮模量增大，壓縮系數(shù)減小。

參考文獻(xiàn)：

[1] 張 明，趙有明，龔 鐳等.深圳灣新吹填超軟土固結(jié)系數(shù)的試驗(yàn)研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2010，29。

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作者簡(jiǎn)介：

鄭李一（1983- ），男，漢，浙江溫州人，現(xiàn)就職于溫州勘察測(cè)繪研究院，主要從事淤泥質(zhì)土質(zhì)地基的勘察、設(shè)計(jì)相關(guān)工作。