福州濱海軟土的物理力學(xué)特性試驗研究

謝敏 鐘素娟

摘 要：對福州可門港原狀軟土進行一維固結(jié)壓縮和界限含水率試驗。得到了福州地區(qū)濱海軟土由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)變化過程中其固結(jié)屈服應(yīng)力、壓縮模量、液限、塑限與土層深度的關(guān)系，對試驗結(jié)果進行分析可知，福州軟土的固結(jié)屈服應(yīng)力隨著土層深度的增加而增加，不同深度的土樣，其固結(jié)屈服壓力和有效上覆壓力相差不大，超固結(jié)比OCR在1附近，但土樣的壓縮模量、液限、塑限與土層深度關(guān)系不大。

關(guān)鍵詞：軟土；固結(jié)屈服應(yīng)力；壓縮模量；OCR塑限

中圖分類號：TU447 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）33-0062-03

Abstract： One-dimensional consolidation compression and limited water content tests of undisturbed soft soil in Fuzhou Kemen Port were carried out. The relationship between the consolidation yield stress， modulus of compression， liquid limit， plastic limit and the depth of soil layer in the process of changing from elastic state to plastic state of coastal soft soil in Fuzhou area is obtained. The consolidation yield stress of Fuzhou soft soil increases with the increase of soil depth. There is little difference between the consolidation yield pressure and effective overburden pressure of soil samples with different depth. The over-consolidation ratio OCR is about 1. However， the modulus of compression， liquid limit and plastic limit of soil samples have little to do with the depth of soil layer.

Keywords： soft soil； consolidation yield stress； modulus of compression； OCR plastic limit

1 概述

福州可門港屬濱海軟土地區(qū)，該地區(qū)存在較大厚度的淤泥軟土層。本文通過對福州地區(qū)軟土進行一維固結(jié)壓縮試驗和界限含水率試驗，以期獲得福州地區(qū)濱海軟土在荷載作用下由彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)變化過程中其固結(jié)屈服應(yīng)力、壓縮模量、液限、塑限、與土層深度的關(guān)系，研究結(jié)果可為濱海地區(qū)軟土的力學(xué)特性提供參考。

2 一維固結(jié)壓縮試驗

一維固結(jié)壓縮試驗采用杠桿式標(biāo)準(zhǔn)固結(jié)壓縮儀。豎向荷載施加等級為3.125kPa～1600kPa。

由于傳統(tǒng)的Casagrande法確定原狀土的固結(jié)屈服應(yīng)力容易失真等缺點，Butterfield首次提出來將e-lgp半對數(shù)坐標(biāo)轉(zhuǎn)換為ln（1+e）-lgp雙對數(shù)坐標(biāo)來描述土的壓縮性，雙對數(shù)坐標(biāo)可以用兩條直線很好的表示土體屈服前后的壓縮曲線，兩條直線交點對應(yīng)的應(yīng)力為先期固結(jié)屈服應(yīng)力（固結(jié)屈服應(yīng)力）。許多國內(nèi)外學(xué)者已通過大量試驗驗證雙對數(shù)法確定原狀粘土固結(jié)屈服應(yīng)應(yīng)力的有效性[1，2]。將各土樣的e-lgp壓縮曲線轉(zhuǎn)換為ln（1+e）-lgp雙對數(shù)曲線，如圖1、圖2所示。

由圖1、圖2可知，淤泥土樣的壓縮性質(zhì)可用兩條直線很好的表示，兩條直線交叉點左側(cè)直線為土體固結(jié)屈服前階段，右側(cè)直線表示土體固結(jié)屈服后階段。對比不同深度原狀淤泥土樣的雙對數(shù)固結(jié)壓縮曲線可知，深度不同的原狀淤泥的雙對數(shù)曲線總體變化規(guī)律相似，但淤泥土樣的固結(jié)屈服應(yīng)力隨深度增加而快速增大，這是因為土體的結(jié)構(gòu)性、埋深、初始含水率不同等因素差造成的。

由雙對數(shù)法確定原狀淤泥的有效上覆壓力和固結(jié)屈服壓力見表1。由表可知，所有土樣的超固結(jié)比OCR在1附近，即使是深度不同的淤泥土樣，其固結(jié)屈服壓力和有效上覆壓力相差不大。因此可以判斷該區(qū)域主要為正常固結(jié)或弱超固結(jié)土體。這是受到結(jié)構(gòu)性影響的天然沉積土的主要特征之一[3，4]。

一維固結(jié)壓縮試驗共進行了6組，得到了試樣在3.125kPa～1600kPa下的壓縮模量，見匯總表2。

由表2，圖3可知，同一深度的土樣，當(dāng)軸向壓力由3.125kPa緩慢增加至100kPa時，豎向壓縮模量相應(yīng)增加得較為緩慢，當(dāng)軸向壓力由100kPa快速增加至1600kPa時，豎向壓縮模量迅速增加。在同一軸壓下，隨著土層深度的增加，豎向壓縮模量在一定范圍內(nèi)波動，總體變化卻不大。

3 界限含水率試驗

界限含水率是各種軟土處于塑性狀態(tài)含水率的度量值。以試樣KY-1#10.0為例，繪制圓錐下沉深度與含水率關(guān)系曲線如圖4所示。由圖可得，當(dāng)圓錐錐入深度為2mm時，對應(yīng)豎坐標(biāo)含水率為塑限27.88%。當(dāng)圓錐錐入深度為17mm時，豎坐標(biāo)對應(yīng)的含水率為液限65.06%；同理可得試樣其它試樣的塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)，見表3。

由表3可得，隨著土層深度的增加，土樣的塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)雖然在一定范圍波動，但總體變化并不大，塑限在28%左右，液限在63%左右，塑性指數(shù)在35%左右，液性指數(shù)在0.95到1.60之間變化。

4 結(jié)束語

（1）一維維固結(jié)壓縮試驗

中固結(jié)屈服應(yīng)力隨著土層深度的增加而增加；深度不同的淤泥土樣，其固結(jié)屈服壓力和有效上覆壓力相差不大，超固結(jié)比OCR在1附近，該區(qū)域主要為正常固結(jié)或弱超固結(jié)土體；同一深度的土樣，隨著各級軸向壓力增加得緩慢，豎向壓縮模量相應(yīng)增加得緩慢，隨著各級軸向壓力迅速增加，豎向壓縮模量也相應(yīng)迅速增加；同一軸向壓力下，隨著土樣深度的增加，豎向壓縮模量總體變化不大。

（2）土樣的塑限、液限、塑性指數(shù)和液性指數(shù)隨著土層深度的增加變化都不大。

參考文獻(xiàn)：

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