不同狀態(tài)赤泥的物理力學(xué)性能試驗研究

貴州有色地質(zhì)工程勘察公司，貴州 貴陽 550005

1 研究方法

試驗內(nèi)容包括含水率試驗、密度試驗、滲透試驗、固結(jié)和剪切試驗（包括固結(jié)快剪和三軸剪切試驗），獲取相應(yīng)狀態(tài)赤泥的含水率、天然密度、干密度、飽和度、孔隙比、滲透系數(shù)、固結(jié)系數(shù)、壓縮系數(shù)、壓縮模量、凝聚力和內(nèi)摩擦角等物理力學(xué)指標(biāo)。

（1）試樣的采取、制備。①試樣采取。在赤泥堆場1#壩附近用環(huán)刀采取自然固結(jié)赤泥，制備壓實度90%和95%所需的擾動樣在壓濾車間進(jìn)行取樣。②試樣制備。第一步：利用現(xiàn)場所取的赤泥濾餅擾動樣進(jìn)行擊實試驗，求取其最優(yōu)含水率Wopt和最大干密度ρdmax。第二步：取赤泥濾餅風(fēng)干并碾散，測定風(fēng)干含水率，按照下式配制接近兩種類型赤泥濾餅最佳含水率的試樣，并測定配制完成后的實際含水率。

式中：mw為制備試樣所需要的加水量；m0為制備試樣風(fēng)干土質(zhì)量；w0為風(fēng)干土的含水率，%；w1為目標(biāo)試樣的含水率，%，此次試驗取最優(yōu)含水率。

第三步：根據(jù)壓實度要求和最大干密度，計算所需制備試樣的干密度ρd：

根據(jù)所制試樣的體積和所需達(dá)到的干密度，按照下式計算所需的單個試樣的濕土質(zhì)量并稱取。

式中：m1為單個試樣所需要的濕土質(zhì)量，g；w'1為所配制樣品的實際含水率，%；V為所制單個試樣的含水率，cm3。

第四步：稱取單個試樣所需的濕土質(zhì)量，采用擊樣法或壓樣法完成試樣的制備并保存待試驗用。

（2）試樣飽和。赤泥的滲透性與粉質(zhì)黏土的滲透性類似，因此采用真空抽氣飽和法進(jìn)行試樣的飽和，試樣飽和過程如圖1所示。

圖1 試樣飽和過程

2 試驗結(jié)果

（1）擊實試驗。為配置壓實度為90%和95%的赤泥樣品，需對赤泥進(jìn)行擊實試驗，以獲取最優(yōu)含水率和最大干密度等指標(biāo)。此次試驗采用的是輕型擊實，單位擊實功為591.2kJ/m3，共計試驗組數(shù)為6組，試驗結(jié)果如表1所示。

表1 擊實試驗結(jié)果統(tǒng)計表

（2）自然固結(jié)赤泥。自然固結(jié)赤泥樣品試驗結(jié)果如表2所示。根據(jù)表2的統(tǒng)計結(jié)果，可得出如下結(jié)論：①自然固結(jié)赤泥飽和后的固結(jié)快剪強度指標(biāo)，無論是黏聚力還是內(nèi)摩擦角均較飽和前低，但三軸試驗（固結(jié)不排水剪）指標(biāo)卻變化不大，這是因為固結(jié)不排水剪本身就要求試樣為飽和樣。②試樣飽和后含水率增加、濕密度增大、飽和度增高、壓縮系數(shù)增大而壓縮模量減小。③固結(jié)赤泥的滲透系數(shù)與粉質(zhì)黏土相同。

表2 自然固結(jié)赤泥抗剪強度指標(biāo)統(tǒng)計表

（3）壓實度為90%和95%的赤泥。制備壓實度為90%和95%的赤泥試樣以擊實試驗所得平均最優(yōu)含水率和最大干密度為制樣依據(jù)，采用下列指標(biāo)進(jìn)行試驗樣品的制備。①90%壓實度試樣：含水率為（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.90=1.13g/cm3；②95%壓實度試樣：含水率為（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.95=1.19g/cm3。

根據(jù)試驗要求，兩種壓實度試樣均需同時進(jìn)行飽和前、后兩種狀態(tài)的試驗，因此制備試樣時需制作兩組式樣供飽和前、后兩種測試備用。壓實度為90%和95%的赤泥飽和前、后試驗結(jié)果如表3、表4所示。根據(jù)表3、表4的統(tǒng)計結(jié)果，可得出以下結(jié)論：①隨著壓實度的提高，赤泥的抗剪強度指標(biāo)均有所提高；壓實度的提高對飽和前、后的固結(jié)系數(shù)影響不大，但壓縮系數(shù)有所降低，而壓縮模量則有所增加。②壓實度相同時，飽和后的抗剪強度比飽和前明顯降低；飽和后的壓縮系數(shù)有所增加，而壓縮模量有所降低；飽和前、后的固結(jié)系數(shù)和滲透系數(shù)變化不大。

表3 壓實度為90%的赤泥抗剪強度指標(biāo)統(tǒng)計表

表4 壓實度為95%的赤泥抗剪強度指標(biāo)統(tǒng)計表

3 結(jié)論及建議

通過對赤泥飽和前和飽和后的試樣進(jìn)行物理力學(xué)指標(biāo)測試，可知其密實程度和飽水狀態(tài)均對赤泥的物理力學(xué)性能有不同程度的影響，建議筑壩過程中加強對赤泥密實度的控制，做好赤泥壩的排水工作。