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淮海地区粉土的工程特性与液化趋势浅析(图文)

时间:1970-01-01  作者:秩名

论文导读:淮海地区位于鲁南丘陵与苏北平原交汇的残丘平原上,其地貌为侵蚀平原,根据多年实际勘察了解,除残丘外,平原区第四系地层的上部广泛沉积了巧软土,一般多为土质松软、饱和、高压缩性、工程性质较差的粉砂、粉土或淤泥质软粘土等。笔者通过收集大量资料,对饱和粉土的工程地质性质进行了分析总结。统观淮海的地貌形态,四周被低山、丘陵所环抱,中间低平。粉土有接近砂土及粘性土的双重特性,这主要是因为粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的缘故。
关键词:粉土,特性,工程地质,淮海,液化趋势
 

0、引言

淮海地区位于鲁南丘陵与苏北平原交汇的残丘平原上, 其地貌为侵蚀平原, 根据多年实际勘察了解, 除残丘外, 平原区第四系地层的上部广泛沉积了巧软土, 一般多为土质松软、饱和、高压缩性、工程性质较差的粉砂、粉土或淤泥质软粘土等。笔者通过收集大量资料, 对饱和粉土的工程地质性质进行了分析总结。

1、粉土的分布与成因

统观淮海的地貌形态, 四周被低山、丘陵所环抱, 中间低平。从地质成因方面分析, 本地区在第四纪全新世有沐水、泅水泛滥, 后有黄河冲积, 形成了泛滥冲积平原及冲积垅状高地。

淮海地区泛滥冲积平原分布较广, 标高一, 地势平坦, 从北西向南东微斜, 坡降很小, 表层为第四系全新统泛滥冲积粉土。冲积垅状高地即废黄河高漫滩, 分布于黄河故道两侧, 自北西向南东穿越市区, 由黄河带来的粉砂、粉土堆积而成, 标高一。两侧形成天然坝堤, 高出泛滥冲积平原一。

2、粉土的指标及相应的工程地质特征

据GB50021 - 2001 及GB50007 - 2002 规范,粉土定义为塑性指数≤10 且粒径>0. 075mm 的颗粒含量不超过全重50 %的土体。由砂粒、粉粒、粘粒组成。论文格式。粉土以塑性指数IP ≤10 为下限与粘性土分界;以粒径> 0. 075mm 的粒组含量不超过全重50 %为上限区别于砂土。这类土呈现的特征主要是粉粒所具有的特征,是介于砂土与粘性土之间的一类特殊土。因粉土的颗粒较粘性土大,故其粒间联结较弱。粉土有接近砂土及粘性土的双重特性,这主要是因为粉土既含有砂粒又含有粘粒成份的缘故。实践中证明:当粉土中的砂粒含量较高时,其特征与砂土相似;当粘粒成份含量较高时,粉土表现出来的性质则与粘性土接近,故有条件时我们可据粉土中颗粒的级配情况将之划分为砂质粘土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量不超过全重的10 %) 及粘质粉土(粒径< 0. 005mm 的颗粒含量超过全重的10 %) 。论文格式。 粉土中水与土颗粒表面的作用发生了质的变化,明显地与粘性土和砂土不同:因粘性土存在结合水,它与矿物颗粘表面的物理化学作用以及其自身结合水的变化,对粘性土的性质影响极大,形成了流塑—软塑—可塑—硬塑—坚硬等不同的土体状态。而砂土孔隙中存在的是自由水,水的存在与否几乎对砂土土性无多大影响,而粉土中水与颗粒间的毛细作用占较大的优势。据研究,淮海地区粉土在不饱水状态下有一定的强度及硬实性,在饱水状态下则易散化与结构软化,致使强度降低、压缩性增大。粉土在失水状态下具有迅速的孔隙水压消散过程,主固结完成很快,因而伴随明显的强度增大。

通过广泛搜集资料,统计出淮海地区范围内含水量和孔隙比统计频数图如图1、图2所示。

图含水统计频数图

从表、图1及图2可看出天然饱和粉土的含水量、孔隙比等土工参数指标的变化范围较大,说明饱和粉土在全区分布范围内,其工程地质性质不均含水量较高、孔隙比较大, 中等压缩性说明其工程地质性质较差。

3、粉土液化强度

下图为典型的粉土液化试验记录曲线。(取淮海区粉土试样)。将不同循环应力σd 条件下粉土液化时的循环次数 与动剪应力比σd /2σ′在单对数坐标系作图,可以得到液化强度曲线。图3为不同密度状态条件下的液化强度曲线,从图1中可以看出对于重塑粉土试样,密实度是影响抗液化强度的一个重要因素,随粉土干密的增大,抗液化能力增强。图2为不同细粒含量下液化强度曲线。从图中可以看出,当细粒含量从80%减少到55% ,土样的抗液化阻力也随之减小。但是细粒含量为45%的土样的抗液化阻力却稍大于细粒含量为55%的土样,这表明当粉土中细粒为55%时,抗液化强度接近最低。在图2中,细粒含量为45%和55%的土样的液化强度曲线几乎重合,根据的粉土中细粒含量对液化强度的影响作用存在分界点的概念,可以推断本区试验所用的土样,当细粒含量在50%左右时抗液化强度最低,当细粒含量小于50% ,土样的抗液化强度将随着细粒含量的减小而增大。细粒含量为50%也相当于平均粒径大约等于0. 074 mm。

图1 不同干密度粉土抗液化强度曲线 图2 不同细粒含量土样抗液化强度曲线

4、粉土液化分析

笔者认为,在P c 小于9%时, 粘粒分布在粉粒周围以点接触式胶结着粉粒。在力的作用下, 粉粒沿粘粒发生滑移。此时, 粘粒起了以润滑为主的作用, 动剪应力比随粘粒含量的增加而减少; 当粘粒含量大于9% 时, 粉粒周围有足够厚的粘粒层, 此时的粘粒不但胶结粉粒, 也有自身固结的作用。随着粘粒含量和时间的增加, 粘粒对粉土颗粒的胶结和自身结构调整作用也将增强, 此时粘粒主要起稳定、镶嵌粉粒的作用。所以, 随粘粒含量的增加而动剪应力比也逐渐增大。无论那组干重度下, 粘粒含量P c= 9% 抗液化强度最低。通过一些试验及分析得出:粉土中所含粘粒量是影响其液化的重要因素。论文格式。通过对本区含天然粘粒的粉土进行实验,动剪应力比在P c= 9% 时最低, 并且曲线呈向上开口的抛物线型;粉土中无论粘粒含量如何, 都有随干重度增大抗液化强度增强的规律, 即干重度愈大,土的抗液化强度愈高, 反之, 抗液化强度降低。

5、小结

由于饱和粉土工程地质特性的变化范围较大,在岩土工程勘察时, 应针对具体工程项目,

对饱和粉土地基进行更详细更具体的分析研究。本文对淮海区的粉土进行了一定的实验分析和讨论,研究了干密度、细粒含量对粉土的抗液化强度的影响。分析发现该地区的粉土的抗液化强度并不是随细粒含量的变化而单调变化,而是当粉土中细粒含量达到某一定量时,粉土的抗液化强度将达到最低点。淮海区的粉土有粘性粉土及砂质粉土之分。水在粉土中影响较大,不饱和水状态有一定的强度和硬实性,饱和水后易散化,力学强度大幅下降等。


参考文献:
【1】( 王家斌、粉土的工程地质特征及承载力特征值的确定 西部探矿工程呢2004)
【2】(牛琪瑛、粉土抗液化特性的试验研究、太原工业大学学报、1996年9月)
【3】(刘辉、石磊论徐州市饱和粉土的工程地质特性、江苏煤炭、2003年第三期)
【4】(李志毅、杨裕云 工程地质学、中国矿业大学出版1994年10月)
【5】(隋旺华、土质学与土力学中国矿业大学出版 2007)
 

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