高原湖相泥炭土工程性质各向异性特性及机制初探

The engineering properties anisotropy characteristics and mechanism of limnetic facies peaty soil are different from the general soft clay, which caused by the special material component and the reinforcement effect from the horizontally distributed fiber. The project prepares to focus on the peaty soil from Kunming and Dali cities， choice soil with different organic content and decomposability, trim the soil samples from different angle. Then by testing the difference of deformation, strength and permeability characteristics to explicit the inherent anisotropy. Utilizing the true triaxial apparatus conduct the drained triaxial compression with complex stress path, by which to analyses the stress anisotropy of peaty soil. By artificial synthesis the humus-mineral complexes, and texting its anisotropic property, then analyses the effect of types of mineral soil, humus and binding form. By comparing the anisotropy difference of undisturbed sample, disturbed sample and refine disturbed sample to explicit the anisotropy caused by the horizontally distributed fiber. The output of this project will increases mankind`s knowledge of the anisotropy of the regional peaty, and had come to see the mechanism of anisotropy in a new light.

泥炭土特殊的物质组分、水平向分布的残余纤维“加筋”效应，使其工程性质各向异性特性及机制和一般软土区别较大。本项目拟以昆明、大理市泥炭土为研究对象，选取不同有机质含量及分解度的原状泥炭土，从不同方向切取土样并进行系统室内试验，分析高原湖相泥炭土变形、强度和渗透性的差异，从而明确其原生各向异性；利用真三轴仪进行复杂应力路径条件下泥炭土的剪切试验，研究其应力各向异性特性。机制研究方面，拟采用人工合成的方法制备腐殖质-矿质土复合体土样，测试复合体土样的各向异性特性并分析矿质土类型，腐殖质类型、结合形态及含量等因素的影响，以探究腐殖质-矿质土复合体的各向异性；通过比较纤维泥炭土原状样、重塑样、去纤维重塑样的各向异性特性差异，明确残余纤维水平增强作用所导致的各向异性。本项目研究有助于深入了解区域性泥炭土工程性质各向异性；同时，对泥炭土各向异性的特殊机制也有望有新的认识。

项目以昆明、大理市泥炭土为研究对象，基于一系列室内试验结果，系统分析了昆明泥炭土原生各向异性对固结变形、抗剪强度和渗透性质的影响，并从分析泥炭土特殊组分入手，探讨了其工程性质原生各向异性的产生机制。试验结果表明：高分解度泥炭土水平向与垂直向表现出来的变形特性差异不大，θ=45°方向土样在固结压力p较小时压缩模量Es及固结系数Cv较小，但当p增大到一定程度时，三个方向的变形特性趋于一致；分解度低的泥炭土更多呈现变形各向同性。抗剪强度方面，不含或含微量残余纤维的高分解度泥炭土抗剪强度原生各向异性程度较弱，主要体现在粘聚力上，内摩擦角的差异较小，且抗剪强度各向异性程度随着腐殖质含量增多而减弱；残余纤维含量多对泥炭土的强度各向异性能起增强作用。渗透特性方面，渗透系数k随切样角度θ增大而增大，即泥炭土水平方向的渗透性比垂直向的强。泥炭土的各向异性机制复杂，在导致各向异性效应方面，矿质土颗粒、腐殖质及残余纤维产生了不同的效果。机制研究方面，采用人工合成的方法制备腐殖质-矿质土复合体土样，测试复合体土样的各向异性特性并分析矿质土类型，腐殖质类型、结合形态及含量等因素的影响。采用傅积平法测试了蒙脱石、伊利石和高岭土对腐殖质的吸附量；分别以这三种黏土矿物为基质，通过添加腐殖酸，人工调配出不同有机质含量的土样，并测试分析了土样界限含水率wL(wp)、热传导系数λ与有机质含量wu的关系。试验结果表明：3种黏土矿物土样的wL(wp)~wu关系曲线、λ~wu关系曲线均不是单一的递增或递减关系，而是分段线性关系；wL(wp)~wu关系曲线拐点对应的有机质含量wu和λ~wu关系曲线拐点的wu较为接近，且和阈值wu,2在数值上相差不大。基于上述试验结果，提出土壤有机质赋存形态的工程分类方法，即将土中有机质分为结合态和游离态两类，其界限有机质含量大致等于阈值wu,2。本项目研究较为深入的了解区域性泥炭土工程性质各向异性；同时，对泥炭土各向异性的特殊机制也有了望有新的认识。