淤泥及淤泥质土的定义（精选2篇）
经物理化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的，细砂质或极细砂质的极少。海滨淤泥的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，淡水淤泥则是以伊利石和高岭石为主。淤泥含有较多的(2～3%)和多的(10～12%)有机质，其含量随深度而减少。淤泥的主要特性是：天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0；干密度小,只有0.8～0.9克/立方厘米;压缩性特别高,压力自9.8×10帕增加到19.6×10帕时，压缩系数为a1-2>0.05，压力自9.8×10帕增加到29.4×10帕时压缩系数a1-3>0.1;强度极低，常处于流动状态，视为软弱地基。淤泥按孔隙比可再细分为淤泥（孔隙比大于 1.5）和淤泥质土（孔隙比为1～1.5）。淤泥的自然结构变化十分敏感，结构及其强度受力破坏后能自动复原，这就是所谓的触变性。淤泥不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正常使用。在淤泥上进行建筑时必须采取人工加固措施。如压密、夯实，用垂直砂井排水，加速淤泥固结。有时可采用柱基，或在建筑物上部采用适应于不均匀沉降的刚性圈梁，沉降缝等结构措施，以保证建筑物的稳定安全。通俗来讲，液限就是土将要达到流动状态，超过了液限土中含水量过大，土就可以流动了。
塑限就是土又坚硬到可以捏动的状态，没超过就是坚硬的，超过了就可以任意变形了，但是也是相对的。含水量高低：可流动状态>液限>可以变形>塑限>坚硬状态。液限越大对施工越是不利的。
可塑态与半固态的界限含水量称塑限含水量，简称塑限。可塑态与液态的界限含水量称液限含水量，简称液限。
当含水量小于塑限时，土是坚硬的；当含水量介于塑限、液限之间时，土体处于塑性状态；当含水量大于液限时，土体为流塑状态。
渗透系数又称水力传导系数（hydraulic conductivity)。在各向同性介质中，它定义为单位水力梯度下的单位流量，表示流体通过孔隙骨架的难易程度，表达式为：κ=kρg/η，式中k为孔隙介质的渗透率，它只与固体骨架的性质有关，κ为渗透系数；η为动力粘滞性系数；ρ为流体密度；g为重力加速度。在各向异性介质中，渗透系数以张量形式表示。渗透系数愈大，岩石透水性愈强。强透水的粗砂砾石层渗透系数>10米/昼夜；弱透水的亚砂土渗透系数为1～0.01米/昼夜；不透水的粘土渗透系数<0.001米/昼夜。据此可见土壤渗透系数决定于土壤质地。
按现在的工程量清单规范，清表是土地平整，面积为首层建筑面积；
如果按定额一般是平整场地的总面积，厚度是三十公分，超过三十公分的按挖土计算。
一方面, 通过机械搅拌混合对江河、湖泊、海湾等疏浚淤泥进行固化处理, 将其固化后转化为土工材料和建筑材料进行再生利用, 既节约资金, 又解决废弃淤泥占用土地资源和污染环境的问题;另一方面, 通过深层搅拌法对房基、路基等进行加固处理, 提高地基承载力, 节约造价。然而, 当遇到含水量高且富含有机质的淤泥质土时, 采用传统的固化剂往往导致淤泥固化后的强度偏低, 搅拌桩施工过程中出现难以成桩的问题, 处理成本大大增加。
国内外针对固化土的研究主要包括两个方面:一方面是固化措施的研究, 在掺入水泥的基础上, 根据现场土质的特性添加石膏、粉煤灰和其它化学添加剂, 改善固化效果, 节约成本;另一方面是对固化土本构模型方面的研究, 通过室内试验分析固化土的强度和变形特性, 建立其本构模型。但值得注意的是, 目前有机质对固化土特性的影响及其固化对策的研究还比较少, 针对淤泥质固化土自身特点的本构模型研究更少, 从而无法对其变形特性进行合理数值描述, 这在一定程度上阻碍了土体固化剂在有机质含量较高的淤泥质土场地中的应用。
1 淤泥质土中腐殖酸的特性及其影响
1.1 淤泥质土中腐殖酸的特性
淤泥质土中的腐殖质一般占土中有机质总量的50%~90%, 而腐殖酸又是腐殖质的主要成分, 约占腐殖质总量的60%左右。
腐殖酸主要由碳、氢、氧、氯、硫等元素组成, 此外还含有少量的钙、镁、铁、硅等灰分元素。各种土壤中腐殖酸的元素组成不完全相同, 有的相差还较大。
就腐殖酸总体来说, 碳的质量百分数约为55%~60%, 习惯上以58%作为其平均数, 所以在计算土壤腐殖酸质量百分数时, 一般就以土壤中有机碳质量百分数乘以1.724作为其腐殖酸质量百分数。土壤中的腐殖酸主要有两种:富里酸和胡敏酸。
土壤中的腐殖酸是一类酸性的、多分散的、偶然性聚合的大分子有机物。腐殖酸的分子构造主要有4类:
1) 芳香族类及其衍生物质。以苯环或是几个相互连接的苯环为核心, 苯环上有胺基、梭基、经基、拨基等多种官能团, 或者苯环与环状烃相连, 苯环中的碳原子上可能有长链烃结构, 并且这种链烃可能连接两个或多个苯环;2) 含氮杂环类物质。这类物质中氮元素主要以胺基和碳氮三键的形式存在, 也有可能与碳原子组成空间构造;3) 链烃类物质 (包括酸、烷烃、醇、酯等) 。链烃上有不同的含氧官能团或是不饱和健, 没有苯环;4) 多环环烷烃类物质。由多个相互连接的饱和或是不饱和的环烷烃为核心, 环烷烃上有多种官能团, 环上的一个碳原子上可能有长链烃结构。综上所述, 腐殖酸大分子物质主要是以苯环结构为主的芳香类有机物, 苯环上的主要官能团包括酮、酯、梭酸、醛、酚等, 同时还存在一定量的多环环烷烃、链烃、含氮杂环以及空间构造杂环烷烃等类物质。
1.2 腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理
腐殖酸的物理结构特征决定了其持水性和吸附性都很强, 腐殖酸颗粒吸附于水泥颗粒及粘土颗粒表面, 阻碍和延缓了水泥水化产物的形成及水泥水化物与粘土颗粒间的作用;腐殖酸颗粒带负电, 且具比粘土矿物颗粒更发育的双电层。这样使得土壤具有较大的水容量和塑性, 较大的膨胀性和低渗透性。
淤泥质土中腐殖酸表面带有的梭基、酚经基易解离, 而胺基易质子化, 从而使土壤呈弱酸性。大量研究表明弱酸性条件下, 腐殖酸很易与金属盐类产生混凝作用, 主要发生在梭基和酚基上。因此, 腐殖酸很快与水泥水化产物Ca (0H) 2产生反应, 从而降低了固化土孔隙溶液中OH-和Ca2+的浓度, 一方面阻碍了固化过程中胶凝物质的生成, 同时也不利于土壤中硅和铝的溶解而大大减弱固化土中的火山灰反应。总之, 腐殖酸从物理和化学两方面都严重阻碍了固化土强度的形成。
2 固化土的特性
2.1 固化土的三轴抗剪强度特性
土的强度特性一直是岩土工程研究的重点, 抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力, 是土的重要力学性质之一, 土具有抵抗剪应力和剪切变形的能力, 并随着剪切应力的增加而增大, 当这种剪阻力达到某一极限值时, 土就发生剪切破坏。与粘性土相同, 固化土的抗剪强度也可以认为由两部分组成:一部分与土颗粒间的有效法向应力有关, 其本质是摩擦力, 另一部分当法向应力为零时抵抗土颗粒间的相互滑动的力, 通常称为粘聚力。固化土的强度指标取值是否正确, 将直接影响着工程的安全和使用寿命等。
2.2 固化土应力应变非线性本构关系
水泥基固化土是水泥及其添加剂和粘土混合经过一段时间后, 土和水泥水化物间发生一系列物理化学反应形成具有一定强度的固结体, 是一个复杂的多相体系, 内含大量随机分布的微孔隙和微裂缝等初始缺陷, 具有不均匀性。水泥基固化土的力学特性既不同于一般天然土也不同于岩石, 固化土在荷载作用下存在明显的弹性阶段, 而且塑性变形也较大。因此固化土的本构关系不能简单地沿用一般土的本构关系, 有必要通过对单轴和三轴试验结果进行分析, 建立符合固化土自身特点的本构模型。
2.3 三轴应力-应变特征
淤泥质土与固化剂混合后, 由于胶凝性水化物包裹和胶结土团粒、胶结性水化物或膨胀性水化物填充土团粒间孔隙、膨胀性水化物挤压和填充土团粒内孔隙而形成一定的结构, 固化土的结构性对其应力应变关系产生显著的影响。固化土试样在三轴试验过程中, 开始施加竖向应力后, 围压约束了固化土的横向鼓胀变形, 延迟了内部微裂缝的产生和发展, 竖向主应变增长缓慢, 应力应变曲线陡直、直至较高的应力值;此后, 固化土的塑性应变逐渐发展、应变增长率渐增, 应力应变曲线平缓地上升, 斜率渐减;当围压小, 固化土的胶结结构保持完整时, 应力应变曲线进入下降阶段, 曲线呈应变软化型, 并且随着围压的提高, 峰值应力和残余应力都有所增大, 软化趋势减弱;当围压大, 固化土的胶结结构发生破损时, 应力随应变增大而继续增加, 增加趋势变缓慢, 曲线呈应变硬化型。
摘要：本文分析了淤泥质土中腐殖酸的特性, 并且阐述了腐殖酸对水泥固化土固化过程的影响机理;从减薄双电层厚度、添加膨胀组分、提高早期强度、提高土壤PH值、裂解有机质大分子结构和调节水泥离子和粘土颗粒的活性的角度提出了固化淤泥质土的对策。
关键词：淤泥质土,固化,物理,力学性质
参考文献
