淤泥质土 性质Word格式.docx
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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 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1 残积淤泥类土物理指标
地点
颗粒组成/%
天然
密度
kN/m3
含
不
量
%
孔
隙
比
饱
和
度
液
限
塑
性
指
数
>0.05
mm
0.05~0.005
<0.005
西北地区残
积淤泥类土
13~20
61~68
17~24
14.8~18.6
30~89
0.8~1.2
86~97
25~70
16~42
11~37
沿海淤泥类
土经验范围值
55~63
30~45
14.9~18.0
40~85
>1.0
>95
35~60
18~27
15~48
表2 残积淤泥类土力学指标
原状快剪
饱和快剪
原状固结快剪
十字
板剪
切试验
Cu
kPa
压缩
系数
200kPa
α1-2
MPa-1
湿陷
δs
凝聚力
内摩擦角
c
φ
(°
)
9.8~30
22~30
3.2~16.4
14.6~17.4
3~30
16~20
0.07~0.4
0.007~0.01
沿海淤泥类土
经验范围值
1~8
1.5~10
5~15
2~12
10~40
>0.5
a.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/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0.9~1.2之间。
d.力学强度低。
现场十字板剪切强度Cu≤20kPa,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]=0.05~0.1MPa。
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;
而力学强度明显高于沿海淤泥类土。
4 残积淤泥类土的工程地质特性
4.1 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φmax=34.8°
,cmax=43.4kPa,而在饱和状态,φmin=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1 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(φ)和粘聚力(c)都有减小的趋势。
从图2知,随w的增大,φ总的具有降低的趋势;
饱水时φ值小于天然土体φ值15~25倍;
当w小于塑限而大于9.8%,φ值在34.8°
~28°
间;
当w大于塑限而小于液限时,φ值随w的增高而急剧降低,φ值变幅28°
~14°
当w大于液限时,φ值随w的增高而继续降低,但变幅减小,φ值一般小于14°
。
随w进一步增大,φ值最低为2°
~1°
图2 内摩擦角与含水量关系曲线
c值随w增大变化表现为,当w<3%,c值较大;
当w>3%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3.5~8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φ=5°
,c=127kPa,饱和三轴抗剪强度指标φ=2°
~4°
,c=8~64kPa。
该类土三轴试验φ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Cu≤20kPa,重塑土Cu≤14kPa,降低30%,随着深度增加Cu也在增大,但增加幅度不大。
4.2 固结性
固结系数平均值Cu=3.12×
10-3cm2/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1.2a和5.14a。
4.3 中压缩性
压缩性用压缩系数α1-2来衡量。
α1-2越大则土的压缩性越强。
该土α1-2max=0.4MPa-1,无论在天然或饱和状态下α1-2max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=2.08×
10-3,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。
4.4 非湿陷性
湿陷系数δmax=0.001,δzsmax=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。
4.5 低透水性
该类土垂直渗透系数K=10-5~10-6cm/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。
4.6 触变性
触变性大小用灵敏度St来表示,该类土一般St=2~5,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