不同標準下昔格達土固結試驗結果對比分析

(攀枝花學院土木與建筑工程學院 四川 攀枝花 617000)

一、引言

昔格達組是攀西地區晚新生代標志性地層，主要發育于安寧河、大渡河、金沙江渡口段、雅礱江等河谷及其兩側支流谷地中[1]。攀西(攀枝花、西昌)地區的昔格達組底層分布廣泛，呈松散或未固結的半呈巖狀態，頂部已分散成壤，因此被巖土工程專家稱為昔格達土或昔格達組黏土[2]。昔格達土對水的靈敏度特別高，干時堅硬，遇水迅速崩解，幾乎完全喪失強度。它似巖非巖，似土非土，極易發生滑坡[3]。

固結是指在固定荷載或沖擊荷載等其他因素作用下，土體顆粒重新排列，土體間的孔隙、水分逐漸排出、體積壓縮、密度增大的現象，對于土體固結實驗常采用的方法是快速固結法。而固結分為快速固結與標準固結，這兩種固結的原理相近，但在固結的時間以及順序上有一定的差異性，其最終的實驗數據也會有偏差。本次試驗以昔格達土為研究對象，就快速固結與標準固結這兩種不同固結方法研究了其實驗結果的差異性和關聯性。

二、試驗

(一)試驗方案設計

制備4種不同含水率、總共32個昔格達土固結試件，含水率分別為19%、21%、23%、25%[4]，每個含水率下做8個試樣，其中4個做快速固結試驗，剩下4個做標準固結試驗，比較這兩種不同固結方法下固結系數的差異性。

(二)試件的制作及具體試驗

試驗在攀枝花學院土工實驗室進行，將昔格達土過0.5毫米的篩進行篩分，然后將篩選出來的土置于烘箱內，在105～110℃的恒溫下烘至恒重，時間不得少于24h，保證除去土中水分。然后按試驗方案及土工試驗標準制備試件，放入氣壓固結儀中進行試驗并采集數據。

三、試驗結果與分析

由試驗所采集的土樣使用不同固結方法在不同壓強下對應的沉降量進行計算分析，得到了昔格達土的初始孔隙率、固結后孔隙率、固結系數。由計算出的數據對其進行了分析。

表1 含水率為19%的昔格達土固結系數

試驗表明昔格達土在含水率為19%的狀態下，快速固結得到的固結系數與標準固結相比較要大，說明了土體試樣在快速固結后仍有可被壓縮空間，并且當壓強越小固結系數差值越大，說明試樣可再壓縮空間也越大。

表2 含水率為21%的昔格達土固結系數

試驗表明昔格達土在含水率為21%的狀態下，快速固結得到的固結系數與標準固結相比仍有差值，說明了土體試樣在快速固結后仍可被壓縮。

表3 含水率為23%的昔格達土固結系數

試驗表明昔格達土在含水率為23%的狀態下，快速固結得到的固結系數與標準固結相比較大，說明了土體試樣在快速固結后仍有可被壓縮空間。當壓強繼續增大時，土體試樣的固結系數變化不大，說明土體的可再被壓縮空間變化不大。

表4 含水率為25%的昔格達土固結系數

試驗表明昔格達土在含水率為25%的狀態下，快速固結得到的固結系數與標準固結相比初期較大，說明了土體試樣在快速固結后仍有可被壓縮空間。但在200MPa階段，土體的標準固結系數大于快速固結的固結系數，說明了土體在25%含水率狀態下，在此階段具有一定的回彈性。最后在300MPa時，兩者的固結系數差異不大，說明土體趨于密實。

四、結論

通過一系列試驗研究了昔格達土在不同含水率、不同固結方法下的固結表現。試驗結果表明：

(1)昔格達土的含水率在一定范圍內，隨著含水率的升高，其壓縮量也隨之增大，并且快速固結與標準固結得到的實驗結果隨含水率的增大而更加接近。

(2)昔格達土在不同強度的荷載下，其快速固結處理結果與標準固結處理結果存在一定的差異性。在較小的壓強下快速固結的沉降量明顯小于標準固結的沉降量，這說明在固結壓強較小時，土體中有一定量的的液相、氣相會被排出，但排出速率較小，完成這一過程需要一定的時間。而在較大的壓強下，土體中的液相、氣相的排出量會增大，同時排出速率也會得到提高。

(3)通過對不同含水率下昔格達土的固結試驗研究表明：當含水率越接近最優含水率，土體在不同的固結方法下的沉降量差異越小，說明土體中固體與液相處于合理比例時，其液相、氣相的排出速率會得到一定的提高。