












阮永芬,蔡斯,李榮玉,等.滇池湖相沉積泥炭土參數(shù)測定與剪切特性研究[J].地震工程學(xué)報,2024,46(2):259268.DOI:10.20000j.10000844.2021122500x
摘要:
有機質(zhì)含量和含水率對泥炭及泥炭質(zhì)土(簡稱泥炭土)的力學(xué)性質(zhì)及工程特性影響都很大,但現(xiàn)有的規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)對高有機質(zhì)含量土的含水率(ω)及有機質(zhì)含量(wu)測定標(biāo)準(zhǔn)不明確,各單位測試結(jié)果差異較大。為明確高有機質(zhì)含量土的ω及wu測定標(biāo)準(zhǔn),開展不同灼燒溫度及灼燒時間下的測試試驗。滇池湖相沉積土的場地一般都有3~5層層狀分布的泥炭土,現(xiàn)對不同埋深的5層泥炭土進行從低至高圍壓下的三軸固結(jié)不排水(CU)試驗,探究不同埋深及圍壓下其應(yīng)力應(yīng)變的變化規(guī)律及演化機理。試驗發(fā)現(xiàn):泥炭土隨圍壓增大應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線呈現(xiàn)“分層”現(xiàn)象,最大偏應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變隨深度增加而減小,線型隨圍壓和土樣埋深而發(fā)生改變,孔隙壓力系數(shù)總體隨著深度的增加而減小,并提出CU試驗?zāi)嗵客疗茐膽?yīng)變控制標(biāo)準(zhǔn)。以上研究進一步加深了對泥炭土力學(xué)特性的認(rèn)識,也為明確ω及wu的測定標(biāo)準(zhǔn)提供了試驗依據(jù)。
關(guān)鍵詞:
泥炭及泥炭質(zhì)土(簡稱泥炭土);含水率;有機質(zhì)含量;剪切特性
中圖分類號:TU443文獻(xiàn)標(biāo)志碼:A文章編號:10000844(2024)02-0259-10
DOI:10.20000j.10000844.2021122500x
0引言
泥炭土在世界范圍分布廣泛,但在不同地區(qū)沉積的土層性質(zhì)差異較大[1]。昆明由于特殊的氣候、地形及環(huán)境條件,在環(huán)滇池流域的范圍中廣泛分布此類土,其有機質(zhì)含量顯著偏高,可占到干土總質(zhì)量的10%~80%,甚至高達(dá)98%,其工程性質(zhì)極差[23]。在此類場地上施工的灌注樁會出現(xiàn)充盈系數(shù)較大、已建道路及建(構(gòu))筑物工后沉降嚴(yán)重、基坑支護結(jié)構(gòu)易失效、地鐵基坑支護地下連續(xù)墻出現(xiàn)嚴(yán)重侵線、預(yù)制樁施工易出現(xiàn)傾斜、漂移及打不下去等問題,造成巨大的經(jīng)濟損失。隨著昆明城市建設(shè)的迅速發(fā)展,環(huán)滇池大部分地區(qū)已成為城市發(fā)展核心,泥炭土的存在增加了其上工程處理的艱巨性。
要解決泥炭土存在的工程問題,首先應(yīng)對其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)準(zhǔn)確測定及力學(xué)特性進行研究。但現(xiàn)有規(guī)范、規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)中對高有機質(zhì)含量土的含水率(ω)及有機質(zhì)含量(wu)測定標(biāo)準(zhǔn)的烘烤時間和燒灼溫度未定量,導(dǎo)致各單位試驗給出含有機質(zhì)土的物理參數(shù)差異大。泥炭土中ω及wu的變化對土體強度、變形及穩(wěn)定性等影響很大,故研究其ω及wu的測定標(biāo)準(zhǔn)是非常有現(xiàn)實意義的[4]。國外針對纖維泥炭土研究較多,Azhar等[5]施加100kPa的壓力預(yù)固結(jié)后,得到重塑泥炭土抗剪強度高于原狀土;O'Kelly[6]進行三軸固結(jié)不排水和直剪試驗后,給出泥炭質(zhì)土不排水和有效應(yīng)力強度、靜止土壓力系數(shù)等;Jommi等[7]用碳酸水沖洗原狀樣,在進行不排水各向同性卸荷和剪切試驗中排出土樣氣體,發(fā)現(xiàn)有效應(yīng)力明顯降低;Zhang等[8]對飽和纖維泥炭土進行三軸各向同性固結(jié)排水試驗,通過對原狀、重塑和擾動土試驗,研究了微結(jié)構(gòu)和纖維含量對其力學(xué)特性的影響。國內(nèi)的桂躍等[9]用直剪試驗對泥炭質(zhì)土的剪切特性進行研究,發(fā)現(xiàn)快剪約在200kPa和慢剪100kPa時強度包線會出現(xiàn)轉(zhuǎn)折點;熊恩來等[10]通過三軸試驗研究了昆明泥炭質(zhì)土的力學(xué)性質(zhì)并進行歸一化處理?,F(xiàn)有研究多采用直剪試驗針對淺層泥炭土進行,采用三軸試驗進行研究的較少。
為全面研究泥炭土的力學(xué)特性,對滇池會展中心場地100多米鉆孔深范圍內(nèi)不同埋深處的5層原狀泥炭土進行含水率(ω)、有機質(zhì)含量(wu)測定及從低至高圍壓下三軸固結(jié)不排水(CU)等試驗,以明確高有機質(zhì)含量土的ω及wu測定標(biāo)準(zhǔn),分析不同埋深及不同應(yīng)力狀態(tài)下泥炭土的應(yīng)力應(yīng)變變化規(guī)律及演化機理。
1有機質(zhì)含量測定標(biāo)準(zhǔn)
有機質(zhì)含量(wu)測定法有重鉻酸鉀法和灼失量法?!稁r土工程勘察規(guī)范(GB50021—2001)》[11]中指定灼失量法,但沒有明確否定重鉻酸鉀法?!锻凉ぴ囼炓?guī)程(SL237—1999)》[12]及《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)(GB/T50123—2019)》[13]中都推薦用重鉻酸鉀容量油浴加熱法,但強調(diào)wu不超過15%。重鉻酸鉀容量法的氧化能力有一定限度,僅適用于wu不超過15%的土,兩種方法中灼失量法測得結(jié)果高于重鉻酸鉀法[14]。本次試驗?zāi)嗵客恋膚u都超過15%,故采用灼失量法測定。
灼失量法是指土在550℃燒灼至恒量時,所失去質(zhì)量與干試樣質(zhì)量之比,以百分?jǐn)?shù)表示。有機質(zhì)在高溫下會燃燒灰化,可用重量分析法估計土中wu。灼失量法的燒灼溫度國內(nèi)有關(guān)行業(yè)有規(guī)定但不統(tǒng)一,分別有550℃、700℃、950℃[14]。灼失量法比較適用于含碳酸鹽和結(jié)晶水較少的土,或孔隙較大的泥炭土。為了分析其不同溫度下對wu的影響,在多種溫度下燒灼至恒量進行試驗。試驗坩堝質(zhì)量w,取5g左右樣品放入干坩堝中在65~70℃烘干至恒重,準(zhǔn)確稱重w1,在電阻爐中分別以溫度≥75℃連續(xù)灼燒12h至恒重,移入干燥器中冷卻后準(zhǔn)確稱重w2。為使試驗結(jié)果更可靠,做兩組平行試驗,有機質(zhì)含量wu計算公式如下:
wu=w1-w2w1-w(1)
現(xiàn)場取的5層泥炭土皆為第四系全新統(tǒng)沖湖積土,顏色為黑或灰黑色。地下水位較淺,勘察期間混合穩(wěn)定水位在地面0~5.40m之間。根據(jù)文獻(xiàn)[13]進行室內(nèi)試驗,各層土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)如表1所列。從7.0~12.4m深度范圍打8個鉆孔取8個③1層原狀土,進行有機質(zhì)含量wu測試。wu的灼燒溫度從75~950℃,連續(xù)灼燒12h的試驗結(jié)果如表2所列。wu與灼燒溫度間關(guān)系如圖1所示。
從圖1及表2中可看出,溫度在250℃之前,wu隨溫度增高增幅較大,曲線較陡,占總增長量的70.41%~79.83%;在250~350℃時有增加但增幅減小,曲線還在上升,增量占總增長量的10.79%~17.94%;超過350℃后,增幅變小,曲線平緩;在550~950℃曲線基本呈水平,平均增量僅占總增長量的1.96%。
故灼燒溫度采用550℃是合理的,因超過550℃后變化不大。
灼燒溫度都采用550℃,連續(xù)灼燒12h至恒重并測定5層土值為wu1,地勘報告是連續(xù)灼燒8h測定的有機質(zhì)含量的平均值wu2,分別列于表3中。
從表3中可看出,wu1遠(yuǎn)高于wu2,且高于地勘報告中的最大值wumax,灼燒時間對測試結(jié)果影響也大,故建議按灼燒溫度550℃連續(xù)灼燒12h至恒重為wu的測定標(biāo)準(zhǔn)。地勘報告中對不同埋深的5層土都定名[11]為泥炭質(zhì)土,而按具體土樣的試驗結(jié)果都為泥炭。從表3也可看出,同一層土wu值差異較大,其變異系數(shù)也很大,無論豎向還是水平向wu的差別都很大,即此類土的空間變異性非常大。
2含水率測定標(biāo)準(zhǔn)
2.1含水率測試問題
土中水的三種存在方式:礦物中結(jié)合水、土粒表面結(jié)合水及自由水。礦物中結(jié)合水一般只會通過礦物成分影響土體性質(zhì)[15],這里不討論。土粒表面弱結(jié)合水及土粒間自由水在100~105℃時才能氣化排出[16]。土粒表面強結(jié)合水須加熱到150~200℃才能排除,黏土礦物表面結(jié)合水要在200~250℃才能完全脫去[17]?,F(xiàn)行規(guī)程[12,18]、標(biāo)準(zhǔn)[13]中含水率(ω)的測定方法,測定的是土粒表面弱結(jié)合水和自由水,且對wu高于5%的土ω測定方法不明確,因此有必要針對其進行ω測試試驗,確定其測定標(biāo)準(zhǔn)。
ω測試方法有很多種,如烘干法、酒精燃燒法及微波爐法[19]。烘干法雖烘烤時間長,但測定結(jié)果準(zhǔn)確,受影響因素相對較少,被廣泛應(yīng)用。現(xiàn)行規(guī)程[12,18]及標(biāo)準(zhǔn)[13]中ω測定的標(biāo)準(zhǔn)試驗都用烘干法。烘干法是在溫度105~110℃下烘到恒量時所失去的水質(zhì)量(mw)與達(dá)到恒量后干土質(zhì)量(ms)的比值。含水率ω計算公式如下:
ω=mwms×100%(2)
標(biāo)準(zhǔn)[13]、規(guī)程[18]中對wu超過干土質(zhì)量5%的土及規(guī)程[12]對wu超過10%的土,都規(guī)定在65~70℃恒溫下烘干測其ω。規(guī)程中[18]規(guī)定:取土50g,在65~70℃恒溫下烘干,黏質(zhì)土宜烘8~10h;另外恒溫下需烘多少小時,則規(guī)定不明確,特別是wu高的土。趙成等[16]研究在105~110℃溫度下經(jīng)長時間烘干后,有機質(zhì)特別是腐殖酸會在烘干過程中逐漸分解而不斷損失,測得的ω比實際大。土中有機質(zhì)含量越高,誤差越大。滇池湖相沉積的泥炭土,其有機質(zhì)含量較高,如表3所列。經(jīng)對很多單位ω試驗方法調(diào)查,發(fā)現(xiàn)大部分單位把溫度控制在105~110℃,烘干時間6h,有少數(shù)單位按規(guī)定把溫度控制在65~70℃烘干8h。由于標(biāo)準(zhǔn)不統(tǒng)一,分析會展中心很多單位勘察報告,其ω差異都很大。
2.2含水率測試試驗
從表3可看出,地勘報告給出5層土的wu都超過10%,最淺③1層的wu平均值為59.99%,最高為84.74%。從表1可看出,5層土的ω較高,e較大,都隨深度增加而減小。用測wu的8個鉆孔取的土樣及同一場地6個黏土樣進行ω測試,平行試驗兩組后取平均值,誤差控制在2%以內(nèi)。試驗方案:(1)在65~70℃恒溫下烘至恒量,記為ωi1;(2)105~110℃下烘到恒量,記為ωi2。選擇9個烘干時間,i為土樣編號,i=1,2,…,8,結(jié)果如表4所列。
從表4可看出,wu大于10%的土,在65~70℃恒溫下需48h才能烘至恒量。但與105~110℃時恒溫下烘干48h的ω1值相比,兩者間最大差值達(dá)12.19%,一般都不超過5%。在任何烘干時間下ω1都小ω2,平均差達(dá)17.42%,最大差值達(dá)37.61%,僅有一個相差小為1.67%。隨烘烤時間增加,兩者間差異由大變小。表4中給出烘24h時兩溫度下的差值,最大達(dá)61.83%。在105~110℃時有機質(zhì)被烘失,故烘烤溫度必須lt;70℃,避免有機質(zhì)的氧化、碳化。另外烘干時間要長,才能使包含在小團塊中附著水分完全揮發(fā),黏土因烘干溫度高所以附著水分容易揮發(fā)。ω與烘干時間關(guān)系如圖2所示。
從圖2可看出,在65~70℃時,干燥4~28h時,ω隨干燥時間的增長增幅較大,據(jù)表4可算出ω平均增幅達(dá)94.4%;干燥28~48h時,增幅變小,平均增幅4.0%,趨于穩(wěn)定;干燥48~96h,保持定值,平均漲幅0.99%。在105~110℃時,干燥4~12h時,ω隨干燥時間增長增幅大,平均增幅67.9%;干燥12~24h時,增幅變小,平均增幅10.3%;干燥24~96h,ω已基本保持恒定,漲幅0.6%。ω達(dá)到恒定時間,65~70℃需48h,105℃時需24h,相差兩倍。
對于不含有機質(zhì)的黏土,在65~70℃時,干燥4~12h時,ω隨干燥時間增長增幅較大;干燥12~24h時,ω變化已趨于穩(wěn)定;干燥24h后ω就基本保持恒定值。在105~110℃時,干燥4~8h時,ω有增加但變化不大,8h后保持恒定。對于黏土來說,在兩溫度下烘至恒重,其ω值變化都不大,最大差僅2.57%,平均差小于1.2%。所以黏土ω測定宜在105~110℃下烘至恒重,需烘8h。
為了統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn),建議測定wu大于15%的土,宜采在65~70℃下烘至恒重,干燥時間為28h作為測定ω的標(biāo)準(zhǔn),但不能采用105~110℃下進行測定。如2號土在105~110℃時,烘8h的ω為215.8%,而在65~70℃時,烘96h僅為203.8%,相差12%,所以采用105~110℃下測定有機質(zhì)含量高的土的含水率是不合理的。
2.3含水率與有機質(zhì)含量間關(guān)系
對會展中心及地鐵5號線地勘報告中不同埋深的泥炭土,統(tǒng)計分析其wu與ω間關(guān)系,相應(yīng)的曲線如圖3所示。
從圖3的(a)、(b)中可看出,ω都隨wu的增加而增大,用指數(shù)或冪函數(shù)進行擬合時,相關(guān)系數(shù)都大于0.8,相關(guān)性很好。Hobbs等[20]認(rèn)為泥炭質(zhì)土儲水能力主要取決于土中有機質(zhì)含量wu。Kolay等[21]對馬來西亞6個不同場地的泥炭質(zhì)土進行試驗,也發(fā)現(xiàn)隨wu的增加,ω增加,說明wu和ω之間有直接聯(lián)系,即土中wu對ω影響較大,而ω又會影響土的抗剪強度和壓縮性。土的黏聚力c和內(nèi)摩擦角φ均隨ω增加而線性減小,且c減小的幅度更明顯[22]。初始ω越高,其壓縮指標(biāo)越大而強度指標(biāo)越?。?3];土樣ω越大,孔隙比的變化速度越快,土樣越容易被壓縮[24]。因此準(zhǔn)確測定ω及wu是非常重要的。
另外從表3中可看出,地勘報告及本次試驗測定的wu差異非常大的,其原因是wu測試時,是先在65~70℃烘干至恒重,試驗單位采用的是干燥6~8h,測定其重量后再灼燒至550℃后,測定的wu,而本次試驗采用干燥28h,測定其重量后再灼燒至550℃測定wu。通過以上分析可知,規(guī)程及標(biāo)準(zhǔn)中明確ω及wu測定標(biāo)準(zhǔn)是非常需要及重要的。
3應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系研究
3.1實驗方案
對表1中不同埋深的5層泥炭土取原狀樣進行三軸固結(jié)不排水(CU)剪切試驗,探究其抗剪強度及變形的變化機理。試樣高80mm、直徑39.1mm。用抽氣飽和對試樣進行飽和,試驗圍壓分別從50~1800kPa,試驗結(jié)果如圖5所示。
從表1可知,泥炭土的e都高于2.81,壓縮性較大,常規(guī)固結(jié)標(biāo)準(zhǔn)即固結(jié)變形量達(dá)0.01mm/h[13]不易觀察,故改為觀察其排水量,當(dāng)排水量不大于0.025mL/h視為固結(jié)完成,時間約為1~2d。因土質(zhì)較軟,固結(jié)過程中需隨時進行修正確保剪切時σ1軸向施壓。剪切速率為0.08mm/min。當(dāng)剪應(yīng)力有明顯峰值時,試驗進行至超過5%的軸向應(yīng)變?yōu)橹?,剪?yīng)力無峰值時,軸向應(yīng)變達(dá)15%~20%為止。
3.2結(jié)果與分析
3.2.1應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系
不同圍壓下5層土的CU試驗的偏應(yīng)力τ(τ=σ1-σ3)與應(yīng)變ε間關(guān)系曲線如圖4所示。從圖4可看出,從低至高圍壓,不同埋深泥炭土樣③1、④2、⑤2、⑥2、⑦2的τε關(guān)系曲線都隨著圍壓的增大,其增長速率及曲線形態(tài)呈現(xiàn)不同規(guī)律的變化,在圍壓50~600kPa間,超過某圍壓后τε關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象,③1和⑦2層土樣都在圍壓為50kPa和400kPa后分別出現(xiàn)分層現(xiàn)象;④2層土樣在圍壓100kPa處出現(xiàn);⑤2、⑥2層土樣在圍壓為200kPa后出現(xiàn)。說明τε間關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯分層現(xiàn)象是滇池泥炭土的共性,且隨埋深增大,出現(xiàn)分層處的圍壓增大。這是因圍壓小于土體結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力時土體結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了量變,對應(yīng)的τε曲線變化不大;但當(dāng)圍壓大于土體結(jié)構(gòu)屈服應(yīng)力時土體結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了質(zhì)變,τε曲線也發(fā)生較大改變,致使圍壓從50~600kPa間τε曲線出現(xiàn)突然變化產(chǎn)生“分層”現(xiàn)象。
不同埋深的5層泥炭土CU試驗結(jié)果如表5所列。表5中εa為破壞點[25]對應(yīng)的應(yīng)變。從表5可看出,隨深度及圍壓增加,εa以及τε間曲線變化是有規(guī)律的,5層土樣出現(xiàn)“分層”現(xiàn)象前土樣破壞點對應(yīng)的εa平均值分別為5.6%、3.4%、3.5%、3.0%、3.1%,除最淺的③1層外其他4層土的εa平均相差不大;而分層后εa的平均值為11.1%、9.7%、9.2%、8.6%、8.6%,破壞點應(yīng)變逐漸減小,表明埋深越大的土樣經(jīng)過塑性變形達(dá)到破壞點的形變越小,在同等固結(jié)壓力下埋深越大,達(dá)到應(yīng)力極限路徑越短。
表5中τf/σ3值為土樣剪切峰值與圍壓的比值,隨著圍壓增大泥炭土τf/σ3減小,③1層相對最小,表明相同圍壓下最淺層泥炭土強度最低,隨圍壓增加其強度增長性較差。
在σ3>400kPa后線型由弱硬化轉(zhuǎn)變?yōu)橛不?其他土層低圍壓下為硬化型,但高圍壓下逐漸變?yōu)檐浕?,土層埋深越深軟化型曲線越多,軟化型特征越明顯。土樣D的τε曲線線型先有弱硬化轉(zhuǎn)為弱軟化,最后當(dāng)σ3=400kPa后轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕?,其?層土樣也有類似規(guī)律。5層土在σ3=50kPa時線型皆為弱硬化型;在100kPa≤σ3≤400kPa時,隨著深度增加線型由弱硬化逐漸轉(zhuǎn)為弱軟化;σ3>400kPa時隨著深度增加線型由硬化逐漸轉(zhuǎn)為軟化。
結(jié)合圖4和表5可看出,從CU試驗過程及整理結(jié)果來看,圍壓σ3≤400kPa且土樣應(yīng)變小于15%時,τε曲線可出現(xiàn)峰值;但σ3>400kPa后泥炭土硬化型的剪切極限值和軟化型曲線內(nèi)殘余強度不明顯。基于這種現(xiàn)象建議泥炭土三軸CU試驗當(dāng)σ3≤400kPa時采用出現(xiàn)峰值或應(yīng)變達(dá)到15%為停止標(biāo)準(zhǔn);而當(dāng)σ3>400kPa時建議使用應(yīng)變達(dá)到20%作為停止標(biāo)準(zhǔn),這樣硬化型曲線可以有足夠的應(yīng)變?nèi)y出極限值,軟化型曲線也可以得到明確的破壞點位置和土樣的殘余強度,更利于泥炭土研究。從圖4中看,曲線的增長不是很規(guī)律,說明滇池泥炭土的空間變異性很大。
3.2.2孔隙水壓力系數(shù)
斯開普頓提出孔隙壓力系數(shù)A和B,用于表示試樣在三軸不排水和不排氣條件下孔隙壓力對總應(yīng)力變化的反應(yīng),在(Δσ2=Δσ3)的狀態(tài)下土中孔隙壓力增量與大、小主應(yīng)力增量間關(guān)系式[2527]:
Δu=Δu3+Δu1=B[Δσ3+A(Δσ1-Δσ3)](3)
式中:Δσ1、Δσ3分別為大、小主應(yīng)力增量;Δu為Δσ1和Δσ3變化引起的孔隙壓力增量;Δu3和Δu1分別為Δσ3和(Δσ1-Δσ3)變化引起的孔隙壓力增量;B、A分別為對應(yīng)于各向應(yīng)力相等條件和偏應(yīng)力條件的孔隙壓力系數(shù)。Δu隨著(Δσ1-Δσ3)的變化而變化,A不為常數(shù)。在常規(guī)的CU三軸試驗中,徑向應(yīng)力σ3保持不變、軸向應(yīng)力增加,Δσ2=Δσ3=0,對于飽和土,B=1,則有:
Δu=Δσ3+Af(Δσ1-Δσ3)(4)
土樣皆在地下水位以下,為飽和土,B取1,Af為剪切破壞時孔隙壓力系數(shù)。
在CU試驗中,孔隙壓力系數(shù)Af與深度d之間的關(guān)系如圖5所示。
由圖5(a)可知,全部土樣Af在0.27~2.29之間,總體隨深度增加而減小,且隨深度的增加數(shù)據(jù)的收斂性增加。在圖5(b)中③1層土樣Af隨σ3的增加而增大,與另外4層土有較大差異,土樣④2、⑤2、⑥2、⑦2層的Af與σ3的關(guān)系曲線大致呈先增大后減小并隨著埋深依次遞減。天然土的Af受沉積歷史和土壤環(huán)境的影響較大,其泥炭土的Af與其結(jié)構(gòu)的研究和變化規(guī)律,有待進一步研究。
4結(jié)論
(1)對于有機質(zhì)含量wu大于15%的土,應(yīng)采用灼失量法測定其wu,即燒灼溫度宜采用550℃,應(yīng)連續(xù)灼燒12h至恒重,所失去質(zhì)量與干試樣質(zhì)量之比,以百分?jǐn)?shù)表示。
(2)對于有機質(zhì)含量wu大于15%的土,含水率的測定應(yīng)控制在65~70℃下烘干至恒量,干燥時間應(yīng)明確為28h。不能采用105~110℃時烘干至恒量來測定有機質(zhì)含量大于15%的土含水率,誤差會很大。
(3)在CU試驗中,泥炭土隨著圍壓σ3的增大,應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線增長速率差距出現(xiàn)“分層”現(xiàn)象;最淺層泥炭土最大偏應(yīng)力明顯低于其他4層土,最大偏應(yīng)力對應(yīng)的應(yīng)變εa平均值隨深度的增加而減小;應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線線型隨著圍壓和土樣深度發(fā)生改變,從弱硬化轉(zhuǎn)變?yōu)槿踯浕?,硬化轉(zhuǎn)變?yōu)檐浕?/p>
(4)σ3大于400kPa后,相同的固結(jié)壓力下埋深越大的泥炭土接近應(yīng)力極限的應(yīng)變越小。建議泥炭土在σ3小于300kPa前采用應(yīng)變達(dá)到15%為破壞應(yīng)變控制標(biāo)準(zhǔn),當(dāng)σ3大于等于400kPa后采用應(yīng)變達(dá)到20%為破壞應(yīng)變控制標(biāo)準(zhǔn)。
(5)5層泥炭土Af在0.27~2.29之間,總體隨深度的增加而減小,且隨著深度的增加數(shù)據(jù)的收斂性增加。
參考文獻(xiàn)(References)
[1]祖文辰,馬學(xué)慧,王榮芬.我國泥炭的主要特性及其區(qū)域差異[J].地理科學(xué),1985,5(1):3845.
ZUWenchen,MAXuehui,WANGRongfen.ThemainpropertiesandregionaldiversityofpeatinChina[J].ScientiaGeographicaSinica,1985,5(1):3845.
[2]WONGLS,HASHIMR,ALIFH.Areviewonhydraulicconductivityandcompressibilityofpeat[J].JournalofAppliedSciences,2009,9(18):32073218.
[3]KAZEMIANS,HUATBBK,PRASADA,etal.Astateofartreviewofpeat:Geotechnicalengineeringperspective[J].InternationalJournalofPhysicalSciences,2011,6(8):19741981.
[4]黃斌,傅旭東,譚凡,等.含水率對滑帶土強度及變形影響試驗研究[J].巖土力學(xué),2012,33(9):26132618.
HUANGBin,F(xiàn)UXudong,TANFan,etal.Experimentalstudyofrelationshipbetweenwatercontentandstrengthordeformationofslipsoil[J].RockandSoilMechanics,2012,33(9):26132618.
[5]AZHARAS,NORHALIZAW,ISMAILB,etal.ComparisonofshearstrengthpropertiesforundisturbedandreconstitutedparitNipahpeat,Johor[J].IOPConferenceSeries:MaterialsScienceandEngineering,2016,160:012058.
[6]O'KELLYBC.Measurement,interpretationandrecommendeduseoflaboratorystrengthpropertiesoffibrouspeat[J].GeotechnicalResearch,2017,4(3):136171.
[7]JOMMIC,MURAROS,TRIVELLATOE,etal.Evidencesoftheeffectsoffreegasonthehydromechanicalbehaviourofpeat[C]//FERRARIA,LALOUIL.AdvancesinLaboratoryTestingandModellingofSoilsandShales.Cham:Springer,2017:112119.
[8]ZHANGL,O'KELLYBC.Theprincipleofeffectivestressandtriaxialcompressiontestingofpeat[J].ProceedingsoftheInstitutionofCivilEngineersGeotechnicalEngineering,2014,167(1):4050.
[9]桂躍,付堅,侯英杰,等.高分解度泥炭土直剪抗剪強度特性及機理[J].河海大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版),2016,44(5):418426.
GUIYue,F(xiàn)UJian,HOUYingjie,etal.Shearstrengthpropertiesandmechanismsofpeatysoilwithhighdegreeofdecompositionindirectsheartests[J].JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences),2016,44(5):418426.
[10]熊恩來,阮永芬,劉文連.昆明泥炭、泥炭質(zhì)土的力學(xué)特性研究[J].土工基礎(chǔ),2006,20(1):5356.
XIONGEnlai,RUANYongfen,LIUWenlian.Experimentalstudyandanalysisofnormalizedbehavioronthemechanicalcharacteristicsofpeatamp;peatysoilsinKunming[J].SoilEngineeringandFoundation,2006,20(1):5356.
[11]中華人民共和國建設(shè)部.巖土工程勘察規(guī)范:DGJ0837—2002[S].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2009.
MinistryofConstructionofthePeople'sRepublicofChina.Codeforinvestigationofgetechnicalengineering:DGJ0837—2002[S].Beijing:ChinaArchitectureamp;BuildingPress,2009.
[12]中華人民共和國水利部.土工試驗規(guī)程:SL237—1999[S].北京:中國水利水電出版社,1999.
MinistryofWaterResourcesofthePeople'sRepublicofChina.Specificationofsoiltest:SL237—1999[S].Beijing:ChinaWateramp;PowerPress,1999.
[13]中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部.土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn):GB/T50123—2019[S].北京:中國計劃出版社,2019.
MinistryofHousingandUrbanRuralDevelopmentofthePeople'sRepublicofChina.Standardforgeotechnicaltestingmethod:GB/T50123—2019[S].Beijing:ChinaPlanningPress,2019.
[14]樓希華,毛曉慧,陳秀云.土工試驗中有機質(zhì)含量測定方法對比研究[J].科技通報,2015,31(3):112114,118.
LOUXihua,MAOXiaohui,CHENXiuyun.Comparativestudyondeterminationofthecontentoforganicmatterinsoiltest[J].BulletinofScienceandTechnology,2015,31(3):112114,118.
[15]張先偉,王常明,李軍霞,等.蠕變條件下軟土微觀孔隙變化特性[J].巖土力學(xué),2010,31(4):10611067.
ZHANGXianwei,WANGChangming,LIJunxia,etal.Variationcharacteristicsofsoftclaymicroporeincreepcondition[J].RockandSoilMechanics,2010,31(4):10611067.
[16]趙成剛,白冰.土力學(xué)原理[M].北京:清華大學(xué)及北京交通大學(xué)出版社,2010.
ZHAOChenggang,BAIBing.Principlesofsoilmechanics[M].Beijing:TsinghuaUniversityandBeijingJiaotongUniversityPress,2010.
[17]張學(xué)禮,胡振琪,初士立.土壤含水量測定方法研究進展[J].土壤通報,2005,36(1):118123.
ZHANGXueli,HUZhenqi,CHUShili.Methodsformeasuringsoilwatercontent:areview[J].ChineseJournalofSoilScience,2005,36(1):118123.
[18]中華人民共和國交通部.公路土工試驗規(guī)程:JTGE40—2007[S].北京:人民交通出版社,2007.
MinistryofTransportofthePeople'sRepublicofChina.Testmethodsofsoilsforhighwayengineering:JTGE40—2007[S].Beijing:ChinaCommunicationsPress,2007.
[19]張艷美,吳文濤,李國勛,等.液化場地區(qū)間隧道地震響應(yīng)分析[J].地震工程學(xué)報,2021,43(2):412420.
ZHANGYanmei,WUWentao,LIGuoxun,etal.Seismicresponseanalysisofrunningtunnelsinliquefiablesite[J].ChinaEarthquakeEngineeringJournal,2021,43(2):412420.
[20]HOBBSNB.MiremorphologyandthepropertiesandbehaviourofsomeBritishandforeignpeats[J].QuarterlyJournalofEngineeringGeology,1986,19(1):780.
[21]KOLAYPK,AMINURMR,TAIBSNL,etal.CorrelationbetweendifferentphysicalandengineeringpropertiesoftropicalpeatsoilsfromSarawak[C]//ProceedingsoftheGeoShanghai2014InternationalConference.Reston,VA:AmericanSocietyofCivilEngineers,2010:5661.
[22]申春妮,方祥位,王和文,等.吸力、含水率和干密度對重塑非飽和土抗剪強度影響研究[J].巖土力學(xué),2009,30(5):13471351.
SHENChunni,F(xiàn)ANGXiangwei,WANGHewen,etal.Researchoneffectsofsuction,watercontentanddrydensityonshearstrengthofremoldedunsaturatedsoils[J].RockandSoilMechanics,2009,30(5):13471351.
[23]林澍,閆澍旺,閆玥,等.初始含水率對吹填土壓縮和強度特性影響的試驗研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報,2019,38(7):14521460.
LINShu,YANShuwang,YANYue,etal.Experimentalresearchoftheinfluenceoftheinitialwatercontentonthecompressionandstrengthpropertiesofslurry[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering,2019,38(7):14521460.
[24]郭偉杰,王平,李洪峰,等.含水率對軟土壓縮特性影響試驗研究[J].森林工程,2017,33(3):8084.
GUOWeijie,WANGPing,LIHongfeng,etal.Experimentalstudyontheeffectofmoisturecontentoncompressioncharacteristicsofsoftsoil[J].ForestEngineering,2017,33(3):8084.
[25]董榮鑫,朱衛(wèi)根.運用微波爐測定土含水量的試驗和探討[J].工程勘察,1998,26(2):1316.
DONGRongxin,ZHUWeigen.Experimentanddiscussiononmeasuringsoilmoisturecontentbymicrowaveoven[J].GeotechnicalInvestigationamp;Surveying,1998,26(2):1316.
[26]龔曉楠.土塑性力學(xué)[M].杭州:浙江大學(xué)出版社,2001.
GONGXiaonan.Soilplasticitymechanics[M].Hangzhou:ZhejiangUniversityPress,2001.
[27]ATTEWELLPB,F(xiàn)ARMERIW.Principlesofengineeringgeology[M].Dordrecht:SpringerNetherlands,1976.
(本文編輯:任棟)
收稿日期:20211225
基金項目:國家自然科學(xué)基金重點項目(41931294)
第一作者簡介:阮永芬(1964-),女,博士,教授,主要從事巖土工程方面的研究及教學(xué)工作。Email:rryy64@163.com。