淤泥質土—砂混合軟土壓縮性試驗研究

摘要：通過對上海大眾汽車有限公司寧波分公司擴建項目場地內淤泥質土-砂混合軟土的固結壓縮試驗，探究混合軟土中含砂量與含水率對該混合軟土壓縮性的影響.試驗研究表明：淤泥質土-砂混合土的壓縮模量與含砂量成正相關關系，與含水率成負相關關系；在界限含砂量區間（60 %～70 %）內，抗壓縮性明顯提高，壓縮模量增大，壓縮系數減小；增加含砂量，壓縮系數隨之減小，增加含水率，壓縮系數逐漸增大。

關鍵詞：固結壓縮試驗；淤泥質土-砂混合軟土；壓縮系數

1、工程概況

上海大眾汽車有限公司寧波分公司擴建項目總投資191.8億元，位于寧波杭州灣新區，項目用地面積2631242平方米，建筑面積598645.5平方米是寧波市2015年重點規劃建設的工業工程項目項目用地地形較平緩，根據野外勘察，區內存在厚度約20m的軟塑-流塑狀淤泥質砂，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，風化程度較為強烈經試驗比對，深厚軟土在埋深范圍內形狀較為均勻，為確定合理的地基處理方案，擬對場地內的深厚淤泥質土-砂混合軟土進行壓縮特性的試驗研究

2、試驗設計

試驗采用快速固結試驗法，嚴格遵循土工試驗方法標準（GB/T50123-1999）進行試驗儀器采用微機控制的 GZQ-1 型全自動氣壓固結儀試樣為重塑土試樣，試樣尺寸為D*H=61.8mm*20mm試驗土樣取自本項目工程現場埋深10m處的原狀土-砂混合土，先進行篩分并分選出粗粒組砂和細粒淤泥質土，再按不同比例重塑淤泥質土-砂混合土試樣采用濕法對試樣進行篩分，土樣的基本性質見表1：

用上述篩分得到的細粒淤泥質土和粗粒組砂土，進行關于含水率和含砂量的雙因素固結試驗，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 組試驗以干密度為控制標準通過擊實的方式制備試樣試樣制好后，靜置24小時，然后用尺寸為D*H=61.8mm*20mm的制備試樣每個含水和含砂的試樣制備三個平行樣進行試驗

3、試驗結果分析

在某級壓力下，用下式計算穩定后的孔隙比：

ei=e0-（1+e0）* △hi/h0 （1）

式中：ei為第i級壓力下固結穩定后的孔隙比；e0為試樣初始孔隙比；△hi為施加壓應力后的壓縮變形量（cm）；h0為試樣初始高度（cm）

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

av=（ei-ei+1）/（pi+1-pi） （2）

Es=（1+e0） /av （3）

式中：pi為某級壓力值（kpa）將根據式（2）、式（3）計算的結果匯總成表2：

注表中W15、W20、W25 和W30分別表示含水率為15%、20%、25%和30%含砂量對淤泥質土-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系曲線見圖 3，壓縮系數與含砂量的關系曲線見圖 4

圖3 壓縮系數與含砂量的關系曲線

圖4 壓縮模量與含砂量的關系曲線

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

（2）壓縮模量與壓縮系 數呈負相關關系，由圖 4可知，隨著含砂量的增加，壓縮系數逐漸減小，含砂量在 60 %和 70 %處也同樣存在拐點現象，可壓縮性明顯降低，強度提高，工程特性增強

（3）此外，結合圖 3、圖 4 可 以得出：增加含水率，壓縮模量逐漸減小，壓縮系數增大，即壓縮性增大，土體逐漸向軟土特性發展，說明增大含水率，土樣壓縮性提高由上述分析可知，淤泥質土-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存在一個明顯的轉化區間，它是混合土由密實-懸浮結構轉化為密實-骨架再到骨架-空隙結構的兩個轉折點。

4、結束語

（1）淤泥質土-砂混合土的壓縮模量與含砂量成正相關關系，與含水率成負相關關系；壓縮系數與含砂量成負相關關系，與含水率成正相關關系，在分析含砂量與含水率對壓縮特性的影響時要將二者結合起來考慮.

（2）固結壓縮試驗中，隨著含砂量的增加，土-砂混合土的壓縮模量和壓縮系數存在一個明顯的轉化區間，這個區間為界限含砂量（60 %～70 %）。在界限含砂量區間內，抗壓縮性明顯提高，壓縮模量增大，壓縮系數減小。

參考文獻：

[1] 張 明，趙有明，龔 鐳等.深圳灣新吹填超軟土固結系數的試驗研究[J].巖石力學與工程學報，2010，29。

[2] 周 馳.軟 土壓縮 e-p 曲線模型及其工程應用[D].長 沙：湖南大學碩士學位論文，2012。

作者簡介：

鄭李一（1983- ），男，漢，浙江溫州人，現就職于溫州勘察測繪研究院，主要從事淤泥質土質地基的勘察、設計相關工作。