密实黏土的重塑与特性分析.pdf
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1、 年 月水运工程 第 期 总第 期 密实黏土的重塑与特性分析郭喜亮 尹崧宇 王力威 林 森(.中交天津航道局有限公司 天津 .天津市疏浚工程技术企业重点实验室 天津)摘要:在实际工程中 会遇到不同的疏浚土质和各种影响疏浚效率的土质 疏浚工程相关问题的解决都离不开对原状岩土特性的研究 针对国内外对各种疏浚土的重塑技术少有先例可循 阻碍了相关问题的研究 本文进行了密实黏土的重塑工艺研究和重塑土性能分析 并采用冲击夯实法进行密实处理 得到与天然状态密实黏土特性相拟合的重塑方法 结果显示:通过对土体的改良 使用冲击夯实法可实现不同塑性指数、密实程度和标贯击数的黏土重塑 并得到土体含水率和液性指数对密实
2、度和标贯击数的影响趋势 为研究黏土的重塑技术提供借鉴和参考关键词:密实黏土 重塑 塑性指数 标贯击数中图分类号:文献标志码:文章编号:().收稿日期:作者简介:郭喜亮()男 硕士 高级工程师 主要从事疏浚土质研究工作 通过对国内外疏浚试验土重塑技术的调研发现 国内在疏浚黏性土、密实砂土和岩石等土体重塑技术方面没有先例可循 国外在疏浚土重塑技术方面也很少研究 而在实际工程中 会遇到不同的疏浚土质和各种影响疏浚效率的土质 这些问题的解决都离不开对原状岩土特性的研究 本文基于大型密实黏土的重塑 对土源进行了相应改良 并采用夯击密实法 使重塑密实黏土与天然密实黏土特性具有良好的拟合性 为黏土的重塑提供
3、借鉴和参考 密实黏土特性指标分析为了全面衡量黏性土挖掘的难易程度 以现有的典型黏性土疏浚工程为依托 提出以含水率、水 运 工 程 年密度、液限、塑限、黏聚力、塑性指数、液性指数和标准贯入击数作为判别疏浚黏性土挖掘难易的基本判别指标 在国内疏浚吹填工程中 天津港、厦门、东莞、龙口、烟台、连云港、鲅鱼圈、太平湾港区、北海铁山港等在施工过程中都发生了不同程度黏性土质挖掘困难、糊绞刀和耙头的工程问题 不仅降低了疏浚施工的效率 而且给疏浚生产带来了安全隐患和经济损失 在疏浚施工中发现黏性土质挖掘较为困难 其具有密实程度大、黏性大、黏粒含量高、塑性指数大和附着力强等特点通过对原状土的物理力学指标分析 得出
4、黏性土挖掘难易程度基本判别指标的代表值 见表 表 难挖黏性土基本判别指标值含水率密度()液限塑限快剪黏聚力塑性指数液性指数标准贯入击数击 由表 可知 难挖疏浚黏性土质接近于高塑性黏土 较普通黏性土具有黏粒含量高 、可塑范围大、亲水矿物含量高、黏性大、土质比表面积大和具有与刀具粘黏而不破坏分散的能力 经过分析确定重塑黏土指标见表 表 重塑密实黏性土指标含水率 塑性指数 标准贯入击数 击 大型密实黏土重塑工艺.工艺选择常用的土体重塑方法有强夯法、预压法、冲击夯实法 等 依据密实黏性土重塑的目标 重塑工艺方案比选见表 真空联合堆载预压法能够使重塑土质结构与原状土一致 但重塑时间较长 为满足重塑工艺简
5、便易行的要求 黏性土重塑方案采用冲击夯实法表 重塑工艺比选处理方法工艺特点优缺点真空预压法流动状态的淤泥通过抽真空产生负压使土体密实接近疏浚挖掘的原状土质 工期长难以达到高强度要求堆载预压法软弱黏性土在预压荷载作用下压密固结可控制强度工期长易发生结构性破坏真空联合堆载预压法真空预压与堆载预压联合使用可达到高强度要求工期较长强夯法通过夯击土体使土质结构破坏再重新组合达到排水固结的效果可达到高强度要求与原状土结构差异大冲击夯实法通过平板夯击设备在冲击力和震动力作用下分层夯击土体可达到高强度要求工期短土体均匀性相对较差.冲击夯实法原理冲击夯实法是在极短的时间内 对分层土体施加巨大的冲击力和振动力 加
6、荷历时约几十毫秒 对含水量较大的土层 加荷时间约百毫秒这种突然释放的巨大能量 将转化为各种波型传到土体 首先到达某指定范围的波是压缩波它使土体受压或受拉 能引起瞬时的孔隙水汇集因而地基土的抗剪强度大为降低 根据理论计算这种波以振动能量的 传播出去 紧随压缩波之后的是剪切波 以振动能量 传播出去 剪切波会导致土体结构的破坏 使土体重塑密实 此外的瑞利波(面波)以振动能量的 传出 在夯点附近造成地面隆起 在这些波的综合作用下土体颗粒重新排列相互靠拢 并排出孔隙中的气体 使土体挤密压实 强度提高 过程大致可分为 个阶段:)夯击能量转化 同时伴随强制压缩或振密表现为土体中水及气体排出 孔隙水压力上升)
7、土体液化或土体结构破坏 表现为土体强度降低或抗剪强度丧失)固结压密 表现为渗透性能改变 土体裂隙发展 土体强度提高)触变恢复并伴随固结压密 包括部分自由水又变成薄膜水 土的强度继续提高 第 期郭喜亮 等:密实黏土的重塑与特性分析.重塑工艺流程)将疏浚土土源进行晾晒、粉碎和过筛 经过孔隙为 筛分后留取细颗粒)对翻晒、粉碎、过筛后的土源进行实验室土工试验 物理力学参数见表 表 土源物理力学参数含水率 比重 塑限 液限 粒径级配占比 经过翻晒、粉碎、过筛后的土源含水率为 塑性指数 黏粒含量 平均粒径 为 土质分类为粉质黏土)进行土质改良 使之达到适应冲击夯实法制作密实黏土的目标 掺入一定量的高岭土(
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