含氣量對細(xì)粒含氣土力學(xué)特性影響研究

王其炎,周 翔,徐學(xué)爾,鄭 何,蔣耀晨

(1.浙江交工集團(tuán)股份有限公司,浙江 杭州 310051;2.浙江工業(yè)大學(xué) 土木工程學(xué)院,浙江 杭州 310023)

含氣土在世界范圍內(nèi)分布廣泛[1],主要集中在五大洲濱海區(qū)域以及沖積平原地區(qū),在我國主要集中在黃海、渤海、東海以及南海的近海岸、陸架等區(qū)域,在江浙沿海較為普遍,常見形式為含生物氣的淺層含氣土層,多分布在地下深度10～100 m[2]。含氣土屬于特殊形式的非飽和土,其氣泡封閉且與大氣隔絕,孔隙壓力通常較大,其力學(xué)特征與飽和土有明顯區(qū)別。當(dāng)氣泡在土體中形成的空腔較大時(shí),空腔中氣體釋放將對土體造成極大擾動(dòng)或超預(yù)期的沉降[3],實(shí)際工程中雖然以排氣法預(yù)處理[4],但是處理后土體中仍存在大量未形成大空腔的微型氣泡,該特殊結(jié)構(gòu)對土體的力學(xué)特性也會(huì)產(chǎn)生顯著影響,含氣土分布深度多為城市地下工程建造深度,其力學(xué)性質(zhì)變化對工程設(shè)計(jì)及施工安全影響較大。Wheeler[5]根據(jù)不同飽和度情況下氣、水、土骨架之間的關(guān)系給出了3種非飽和土類型:當(dāng)飽和度Sr<40%時(shí),氣相連通、水相不連通;當(dāng)40%85%時(shí),水相連通、氣相不連通。Wheeler[5]把上述第3種情況(Sr>85%)定義為含氣土。以上3種類型僅對粗粒含氣土進(jìn)行了分類,而沿海地區(qū)細(xì)粒含氣土更為常見。由于含氣土極易受外界擾動(dòng)[6],其原狀土獲取難度較大,Wheeler[5]通過對重塑含氣土進(jìn)行靜態(tài)三軸壓縮剪切試驗(yàn),研究了不同初始孔壓及有效應(yīng)力情況下的含氣黏土不排水剪切強(qiáng)度。Hong等[7]通過對海洋含氣土進(jìn)行電鏡掃描了解含氣土內(nèi)部的微觀結(jié)構(gòu),運(yùn)用Wheeler制備含氣重塑土的方法,通過沸石的微孔吸附特性吸附氮?dú)?N2)獲得室內(nèi)重塑含氣土。H……