《淤泥质土 性质》由会员分享，可在线阅读，更多相关《淤泥质土 性质（16页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、西北地区残积淤泥类土的工程地质特性西北地区残积淤泥类土的工程地质特性余侃柱提要提要 残积淤泥类土分布于我国西北地区，它具有成层性差，结构、构造不均一，厚度变 化大，抗剪强度低，中压缩性，非湿陷性，高灵敏性，承载力低，在饱水状态下，还具有 触变、流变性等特点。该文以临厦临洮、定西榆中盆地等为代表该类土的资料为基础， 深入研究该类土的工程特性。 关键词关键词 残积淤泥类土 工程特性评价 处理措施ENGINEERING GEOLOGICAL PROPERTIES OF THE RESIDUE MUCKY SOIL IN NORTHWEST REGIONSYuYu KanzhuKanzhu(Insti
2、tute of Water Conservancy and hydropower Investigation and Design, Gansu Province)AbstractAbstract The residue mucky soils are distributed in the northwest region of China. They possess the characteristics of bad stratification, nonuniformity of strcture and texture, large variance in thickness, low
3、 shear strength, medium compressibility, non-collapsibility, high sensitivity and low bearing capacity. Under saturated condition, they also possess characteristics of thixotropy and rheology. The paper takes the data from Linxia-Lintao and Dingxi-Yuzhong basins as representatives of these soils. On
4、 this basis, it deeply studies the engineering properties of these soils. KeywordsKeywords residual mucky soil; assessment of engineering characteristics; treatment measures1 1 前言前言我国西北地区一些地槽、盆地中普遍分布着残积淤泥类土，它有别于我国沿海一带分 布的典型淤泥质土，它是一种区域性特殊类型土。该类土天然含水量高，孔隙比大，透水 性低，中压缩性，高灵敏性，强度低，固结缓慢，还具有一定触变、流变特性。近年来， 随
5、着水利、交通、工业民用建筑和其它行业进一步开发建设，该类土往往构成各类工程建 筑物的地基和边坡，因其特性危害到地基和边坡的稳定性，因而决定着合理的工程设计和 地基处理措施。本文以甘肃省临夏临洮、定西榆中、内官香泉等盆地的该类土为代 表，深入研究该类土的工程特性，对工程建设有着重要的意义。2 2 残积淤泥类土的分布规律与成因残积淤泥类土的分布规律与成因近年来，在临夏临洮、定西榆中、内官香泉等盆地的水利工程如南阳渠灌溉工 程、引洮灌溉工程等的勘测设计中发现该类土，并且在甘肃省东部、南部和我国西北地区 其它地方也有此类土的分布。该类土分布一般与周围环境有直接关系，与古地貌形态、水 文气象条件、水文地
6、质条件、地层岩性等密切相关。主要表现在以下几方面：a.分布与地貌密切相关，一般分布于我国西北地区相对封闭盆地、地槽内。盆地底部 相对厚度大，而盆地边缘、丘陵斜坡地带则相对厚度小，且各地厚度不等，厚者达 200m， 薄者仅 0.5m。b.呈间断性、不连续分布。在分水岭有分布，而在山麓、冲沟中无分布，阶地一侧分 布而另一侧无或者厚度差异较大。c.分布区既有半干旱气候区，也有高寒阴湿地区。气候类型不同，分布厚度相差较大。 一般高寒阴湿地区分布厚度略大于干旱地区。干旱区颗粒粒度较粗，而高寒阴湿地区颗粒 较细。d.该层底部一般为形成该土的母岩第三系红色岩层，岩性以粘土岩、粉质粘土岩、砂 岩等为主。某些地
7、方，该层裸露地表，而某些地方则上覆新近堆积黄土状土或第四系全新 统堆积物。e.残积淤泥类土根据地层的成因类型可分为残积、残坡积、洪积、河湖相沉积等。本 区以残积多见。甘肃省东部、南部盆地中所分布该类土就以残积形成。湖积土在内官香 泉盆地中亦有分布。虽然目前对残积淤泥类土的成因说法不一，但这类土的形成与地貌、 第四系构造运动、区域性断裂分布、水文气象条件、水文3 3 残积淤泥类土的物理性质残积淤泥类土的物理性质残积淤泥类土的物理力学性质指标见表 1、表 2，且有以下特点：表表 1 1 残积淤泥类土物理指标残积淤泥类土物理指标 颗粒组成/%地点0.05mm0.050.005 mm0.005 mm天
8、然密度 kN/m3含 不 量 %孔 隙 比饱 和 度 %液限 %塑限 %塑 性 指 数西北地区残 积淤泥类土132061681724 14.818.6 3089 0.81.2 8697 2570 1642 1137沿海淤泥类 土经验范围 值55633045 14.918.0 40851.095 3560 1827 1548表表 2 2 残积淤泥类土力学指标残积淤泥类土力学指标原状快剪饱和快剪原状固结快剪凝聚力 内摩擦角凝聚力内摩擦角凝聚力内摩擦 角地点c kPa ()c kPa ()c kPa ()十字 板剪 切试验 Cu kPa压缩 系数 200kPa 1-2 MPa-1湿陷 系数 200k
9、Pa s西北地区 残 积淤泥类 土9.83022303.216. 414.617.4 9.8303301620 0.070.4 0.0070.01沿海淤泥 类土 经验范围 值181.51051521210400.5a.颜色呈灰、灰绿、灰兰、青灰、灰褐色，结构不均，颜色各地分布有差异。b.颗粒组成以粉粒为主，含量为 61%68%，粘粒含量 17%24%，砂粒含量为 13%20%。粘粒主要粘土矿物成分为伊利石、高岭石、蒙脱石、蛭石等。不同高程，分水 岭两侧颗粒组成略有差异，分布越高，粒度越细。有机质含量各地不同，一般为 1%4%。 局部底部含有植物根茎和树木碎片。c.天然密度高，一般大于 1.7t
10、/m3，含水量高，饱和度达 86%97%，呈饱和状态。天然 含水量一般大于液限，一般在 30%89%，呈软塑流塑状态。孔隙比一般在 0.91.2 之间。d.力学强度低。现场十字板剪切强度 Cu20kPa，干燥状态下抗剪强度稍高。非湿陷性， 中压缩性，承载力低，允许承载力R=0.050.1MPa。e.透水性低，固结速度缓慢，产生不均匀沉降。饱和状态下具有流变性、触变性。f.该类土有别于我国沿海一带淤泥类土。表现在天然含水量、有机质含量、孔隙比接 近沿海淤泥类土经验值的下限值；粘粒含量、液限、塑限、塑性指数、压缩系数、灵敏度 均小于沿海淤泥类土经验值的下限值；渗透系数、饱和度基本相同；而力学强度明
11、显高于 沿海淤泥类土。 4 4 残积淤泥类土的工程地质特性残积淤泥类土的工程地质特性4.14.1 抗剪强度低抗剪强度低残积淤泥类土的抗剪强度与其结构、密度、含水量有着密切的关系。结构密实，孔隙 小，有机质含量、含水量较小时，抗剪强度较大。当含水量为 9.8%，原状快剪 max=34.8，cmax=43.4kPa，而在饱和状态，min=11，降低 68.4%，cmin=0kPa，降 43.4%。从图 1 知原状快剪和饱和快剪试验粘聚力变化不大，而内摩擦角降低 28.4%；原状 固结快剪和固结残余快剪粘聚力和内摩擦角变化都不大。上述四种试验状态除饱和快剪内 摩擦角较其它三种较小外，其余三种试验内摩
12、擦角变化不甚明显，而粘聚力变化较大，这 是因为土粒间水膜与相邻土粒间的分子引力、土中化合物的胶结作用发生变化，土体中孔 隙水压力、土粒间的排列组合结构、联结数量等发生变化有关。图图 1 1 不同试验条件下抗剪强度曲线不同试验条件下抗剪强度曲线 注：1原状快剪；2饱和快剪；3原状固结快剪；4固结残余快剪含水量对残积淤泥类土抗剪强度指标影响表现为随含水量(w)的增大内摩擦角()和粘 聚力(c)都有减小的趋势。从图 2 知，随 w 的增大， 总的具有降低的趋势；饱水时 值 小于天然土体 值 1525 倍；当 w 小于塑限而大于 9.8%， 值在 34.828间；当 w 大于塑限而小于液限时， 值随
13、w 的增高而急剧降低， 值变幅 2814间；当 w 大于 液限时， 值随 w 的增高而继续降低，但变幅减小， 值一般小于 14。随 w 进一步增大， 值最低为 21。图图 2 2 内摩擦角与含水量关系曲线内摩擦角与含水量关系曲线c 值随 w 增大变化表现为，当 w3%，c 值较大；当 w3%而小于塑限或者饱和含水率时，c 值随 w 增大急剧降低，c 值降低 3.58 倍；当 w 大于饱和含水量时，c 值随 w 变化不甚明 显，但总是趋于降低趋势。残积淤泥类土单轴抗压强度为 0.187MPa，原状三轴抗剪强度指标 =5，c=127kPa， 饱和三轴抗剪强度指标 =24，c=864kPa。该类土三
14、轴试验 值明显小于直剪试 验，c 值则大于直剪试验。该类土的强度同其结构有着密切的关系，当土体的结构受到破坏 或扰动时，强度迅速降低，十字板剪切试验原状土 Cu20kPa，重塑土 Cu14kPa，降低 30%，随着深度增加 Cu也在增大，但增加幅度不大。 4.24.2 固结性固结性固结系数平均值 Cu=3.1210-3cm2/s，次固结系数平均值 Cu=0.0123，表明初始压缩瞬 时完成，主固结变化很微弱，次固结占主导地位，为主要压缩阶段。固结过程中排水和沉 降速率很慢。按时间平方根法计算，土体固结度达 90%时，土体最大排水距离按 0.5m 和 1.0m 计算，则固结所需时间 t90分别为
15、 1.2a 和 5.14a。 4.34.3 中压缩性中压缩性压缩性用压缩系数 1-2来衡量。1-2越大则土的压缩性越强。该土 1-2max=0.4MPa- 1，无论在天然或饱和状态下 1-2max 均小于 0.5MPa-1，属于中压缩性土。土体结构破坏，含水量增大，压缩系数也增大。压缩指数平均值 Cc=0.032，表明压缩过程缓慢，孔隙随压力变化十分缓慢，随压力增 大的过程中，孔隙比减少幅度很小。该土的沉降量与压力增大近似呈线性关系。回弹指数平均值 Cs=2.0810-3，表明回弹过程中，随着压力减小土体回弹不明显，土 体弹性部分变化很小，孔隙比变化亦很小，以塑性变形为主。 4.44.4 非湿
16、陷性非湿陷性湿陷系数 max=0.001,zsmax=0.0101，均小于 0.015，属非湿陷性土。湿陷起始压 力为 252kPa。非湿陷原因与该土天然含水量大、可溶盐含量小等有关。 4.54.5 低透水性低透水性该类土垂直渗透系数 K=10-510-6cm/s，由于各向异性，渗透系数水平较垂直向大数倍。 因透水性差，该类土在荷载作用下不易排水固结，建筑物基础易产生沉降和变形，沉降延 续时间较长。 4.64.6 触变性触变性触变性大小用灵敏度 St 来表示，该类土一般 St=25，大者达 16，属高灵敏性土。在 饱水状态下，经扰动或振动其结构受到破坏，土体的强度显著降低，使土体呈稀释流动状 态，产生侧向滑动、沉降及向基底两侧挤出，形成土溜体、滑坡体危害工程的建设。如南 阳渠工程 2#隧洞
