不同状态赤泥的物理力学性能试验研究

贵州有色地质工程勘察公司，贵州 贵阳 550005

1 研究方法

试验内容包括含水率试验、密度试验、渗透试验、固结和剪切试验（包括固结快剪和三轴剪切试验），获取相应状态赤泥的含水率、天然密度、干密度、饱和度、孔隙比、渗透系数、固结系数、压缩系数、压缩模量、凝聚力和内摩擦角等物理力学指标。

（1）试样的采取、制备。①试样采取。在赤泥堆场1#坝附近用环刀采取自然固结赤泥，制备压实度90%和95%所需的扰动样在压滤车间进行取样。②试样制备。第一步：利用现场所取的赤泥滤饼扰动样进行击实试验，求取其最优含水率Wopt和最大干密度ρdmax。第二步：取赤泥滤饼风干并碾散，测定风干含水率，按照下式配制接近两种类型赤泥滤饼最佳含水率的试样，并测定配制完成后的实际含水率。

式中：mw为制备试样所需要的加水量；m0为制备试样风干土质量；w0为风干土的含水率，%；w1为目标试样的含水率，%，此次试验取最优含水率。

第三步：根据压实度要求和最大干密度，计算所需制备试样的干密度ρd：

根据所制试样的体积和所需达到的干密度，按照下式计算所需的单个试样的湿土质量并称取。

式中：m1为单个试样所需要的湿土质量，g；w'1为所配制样品的实际含水率，%；V为所制单个试样的含水率，cm3。

第四步：称取单个试样所需的湿土质量，采用击样法或压样法完成试样的制备并保存待试验用。

（2）试样饱和。赤泥的渗透性与粉质黏土的渗透性类似，因此采用真空抽气饱和法进行试样的饱和，试样饱和过程如图1所示。

图1 试样饱和过程

2 试验结果

（1）击实试验。为配置压实度为90%和95%的赤泥样品，需对赤泥进行击实试验，以获取最优含水率和最大干密度等指标。此次试验采用的是轻型击实，单位击实功为591.2kJ/m3，共计试验组数为6组，试验结果如表1所示。

表1 击实试验结果统计表

（2）自然固结赤泥。自然固结赤泥样品试验结果如表2所示。根据表2的统计结果，可得出如下结论：①自然固结赤泥饱和后的固结快剪强度指标，无论是黏聚力还是内摩擦角均较饱和前低，但三轴试验（固结不排水剪）指标却变化不大，这是因为固结不排水剪本身就要求试样为饱和样。②试样饱和后含水率增加、湿密度增大、饱和度增高、压缩系数增大而压缩模量减小。③固结赤泥的渗透系数与粉质黏土相同。

表2 自然固结赤泥抗剪强度指标统计表

（3）压实度为90%和95%的赤泥。制备压实度为90%和95%的赤泥试样以击实试验所得平均最优含水率和最大干密度为制样依据，采用下列指标进行试验样品的制备。①90%压实度试样：含水率为（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.90=1.13g/cm3；②95%压实度试样：含水率为（41.6±2）%，干密度ρd=1.25×0.95=1.19g/cm3。

根据试验要求，两种压实度试样均需同时进行饱和前、后两种状态的试验，因此制备试样时需制作两组式样供饱和前、后两种测试备用。压实度为90%和95%的赤泥饱和前、后试验结果如表3、表4所示。根据表3、表4的统计结果，可得出以下结论：①随着压实度的提高，赤泥的抗剪强度指标均有所提高；压实度的提高对饱和前、后的固结系数影响不大，但压缩系数有所降低，而压缩模量则有所增加。②压实度相同时，饱和后的抗剪强度比饱和前明显降低；饱和后的压缩系数有所增加，而压缩模量有所降低；饱和前、后的固结系数和渗透系数变化不大。

表3 压实度为90%的赤泥抗剪强度指标统计表

表4 压实度为95%的赤泥抗剪强度指标统计表

3 结论及建议

通过对赤泥饱和前和饱和后的试样进行物理力学指标测试，可知其密实程度和饱水状态均对赤泥的物理力学性能有不同程度的影响，建议筑坝过程中加强对赤泥密实度的控制，做好赤泥坝的排水工作。