不同狀態赤泥的物理力學性能試驗研究

貴州有色地質工程勘察公司，貴州 貴陽 550005

1 研究方法

試驗內容包括含水率試驗、密度試驗、滲透試驗、固結和剪切試驗（包括固結快剪和三軸剪切試驗），獲取相應狀態赤泥的含水率、天然密度、干密度、飽和度、孔隙比、滲透系數、固結系數、壓縮系數、壓縮模量、凝聚力和內摩擦角等物理力學指標。

（1）試樣的采取、制備。①試樣采取。在赤泥堆場1#壩附近用環刀采取自然固結赤泥，制備壓實度90%和95%所需的擾動樣在壓濾車間進行取樣。②試樣制備。第一步：利用現場所取的赤泥濾餅擾動樣進行擊實試驗，求取其最優含水率Wopt和最大干密度ρdmax。第二步：取赤泥濾餅風干并碾散，測定風干含水率，按照下式配制接近兩種類型赤泥濾餅最佳含水率的試樣，并測定配制完成后的實際含水率。

式中：mw為制備試樣所需要的加水量；m0為制備試樣風干土質量；w0為風干土的含水率，%；w1為目標試樣的含水率，%，此次試驗取最優含水率。

第三步：根據壓實度要求和最大干密度，計算所需制備試樣的干密度ρd：

根據所制試樣的體積和所需達到的干密度，按照下式計算所需的單個試樣的濕土質量并稱取。

式中：m1為單個試樣所需要的濕土質量，g；w'1為所配制樣品的實際含水率，%；V為所制單個試樣的含水率，cm3。

第四步：稱取單個試樣所需的濕土質量，采用擊樣法或壓樣法完成試樣的制備并保存待試驗用。

（2）試樣飽和。赤泥的滲透性與粉質黏土的滲透性類似，因此采用真空抽氣飽和法進行試樣的飽和，試樣飽和過程如圖1所示。

圖1 試樣飽和過程

2 試驗結果

（1）擊實試驗。為配置壓實度為90%和95%的赤泥樣品，需對赤泥進行擊實試驗，以獲取最優含水率和最大干密度等指標。此次試驗采用的是輕型擊實，單位擊實功為591.2kJ/m3，共計試驗組數為6組，試驗結果如表1所示。

表1 擊實試驗結果統計表

（2）自然固結赤泥。自然固結赤泥樣品試驗結果如表2所示。根據表2的統計結果，可得出如下結論：①自然固結赤泥飽和后的固結快剪強度指標，無論是黏聚力還是內摩擦角均較飽和前低，但三軸試驗（固結不排水剪）指標卻變化不大，這是因為固結不排水剪本身就要求試樣為飽和樣。②試樣飽和后含水率增加、濕密度增大、飽和度增高、壓縮系數增大而壓縮模量減小。③固結赤泥的滲透系數與粉質黏土相同。

表2 自然固結赤泥抗剪強度指標統計表

（3）壓實度為90%和95%的赤泥。制備壓實度為90%和95%的赤泥試樣以擊實試驗所得平均最優含水率和最大干密度為制樣依據，采用下列指標進行試驗樣品的制備。①90%壓實度試樣：含水率為（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.90=1.13g/cm3；②95%壓實度試樣：含水率為（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.95=1.19g/cm3。

根據試驗要求，兩種壓實度試樣均需同時進行飽和前、后兩種狀態的試驗，因此制備試樣時需制作兩組式樣供飽和前、后兩種測試備用。壓實度為90%和95%的赤泥飽和前、后試驗結果如表3、表4所示。根據表3、表4的統計結果，可得出以下結論：①隨著壓實度的提高，赤泥的抗剪強度指標均有所提高；壓實度的提高對飽和前、后的固結系數影響不大，但壓縮系數有所降低，而壓縮模量則有所增加。②壓實度相同時，飽和后的抗剪強度比飽和前明顯降低；飽和后的壓縮系數有所增加，而壓縮模量有所降低；飽和前、后的固結系數和滲透系數變化不大。

表3 壓實度為90%的赤泥抗剪強度指標統計表

表4 壓實度為95%的赤泥抗剪強度指標統計表

3 結論及建議

通過對赤泥飽和前和飽和后的試樣進行物理力學指標測試，可知其密實程度和飽水狀態均對赤泥的物理力學性能有不同程度的影響，建議筑壩過程中加強對赤泥密實度的控制，做好赤泥壩的排水工作。