【導讀】會帶來一些列問題，這就有必要對淤泥進行新的處理方法。疏浚淤泥的資源化利。泥的處理問題,又可避免疏浚淤泥對海洋和陸地環(huán)境的污染。的淤泥能夠固化成為符合土工試驗規(guī)范的工程用土。補充研究的內容、方法和結

　　

【正文】 46 計算某一壓力范圍內壓縮系數 Va、壓縮摸量 sE和體積壓縮系數 Vm； iiiiV pp eea ?????11 （ 4. 4） vis aeE ??1 （ 4. 5） iVsV eaEm ??? 11 (4. 6) 式中 ??????Va壓縮系數（ MP1a）； ip某級壓力值（ MPa） ??????sE壓縮模量（ MPa） Vm體積壓縮系數（ MP1?）； 12）試驗數據記錄，見下表 43 單一固化劑的淤泥固結實驗記錄表 43 單一固化劑的淤泥固結實驗記錄表 一天 三天 七天 序號 固化劑 0e 21?a sE Vm 0e 21?a sE Vm 0e 21?a sE Vm 1 Fa1 0% 57 51 41 65 61 69 73 36 70 80 76 88 2 Fa40% 88 38 13 08 87 51 51 60 26 70 02 17 3 Fa10%c1% 32 50 49 08 39 33 99 17 4 Fa10%c2% 46 89 12 31 87 36 07 98 13）由上表的固結實驗數據，可以 ep 曲線確定土的壓縮系數 21?a，見下圖 43 不同水泥參入量的 ep 曲線， 44 不同粉煤灰參入量的 ep 曲線。 圖 43 不同水 泥摻量下的 ep曲線 圖 44 不同粉煤灰摻量下的 ep曲線 土的壓縮系數的定義是土體在側限條件下空隙比減小量與有效壓力增量的 比值（ MPa1），即 ep 曲線中某一壓力段的割線率。在圖示中，曲線越陡，說明在同一壓力段內，土孔隙比的減小愈顯著，因而土的壓縮性越高。在上圖 444 中可以看出， 隨著不容易被壓縮，體積變化較少；在相同含量粉煤灰的基礎上摻入水泥，物理性質有所改變，孔隙比降低了，容易被壓縮了；隨著水泥含量的增多，反而孔隙比有上升趨勢，性能改變較??；本實驗隨著時間的增加，孔隙比增加后減小。 漸漸趨于平穩(wěn)。 土的壓縮模量 Es 的定義是土體在側限條件下的豎向附加壓應力與豎向應變之比值 (MPa)。他是按 ep 曲線求得的第二個壓縮性指標。土的壓縮模量 Es 越小，土的壓縮性越高。見下圖 45 不同水泥參入量的壓縮模量的變化， 46 不同粉煤灰參入量的壓縮模量的變化。 圖 45 不同水泥參入量的壓縮模量的變化 圖 46 不同粉煤灰參入量的壓縮模量的變化 在上述圖 4 46 中，分別表示了固化淤泥在不同固化劑的參入量下的壓縮模量，可以看出隨著固化材料的添加，與其想對應的固話淤泥 的壓縮模量也在相應增加，說明加入固化劑的淤泥強度在增強。 （ 4）單一固化劑的參入量對淤泥直剪試驗的影響 首先來了解一下直剪試驗的內容。 試驗原理：本次試驗采用快剪試驗法在同一種試樣上施加不同的法向力σn， 50kpa、 100kpa、 150kpa、 200kpa 進行剪切，一般在 35 分鐘內完成，將剪切破壞時的剪應力作為抗剪強度 τfσn曲線求得 C、φ。 1）試驗儀器： 直剪儀（帶加壓荷載、加荷載框架、剪切容器等）、土工刀、百分表、環(huán)刀、濾紙等。 2）試驗操作步驟： a 實驗開始對準上下盒，插入固定銷，在下盒內放潔凈透水石一塊及濕濾紙一張。 b 將盛有試樣的環(huán)刀，平口向下，刀口向上，對準剪切盒的上盒，在試樣上面放濕潤濾紙一張及透水石一塊。 c 將試樣用透水石徐徐壓入盒底。并依次加上傳壓活塞及加壓框架。 d 試樣固結，實驗采用不少于 4 個試樣（本次快剪實驗我們選取 4 個試樣），分別施加不同的垂直壓力，其大小按試驗方法和估計所受計算荷重的范圍而定。本次實驗我們采用 50kpa、 100kpa、 150kpa、 200kpa 的級別分 別施加，切不可一次加足，尤其是加荷級別較大時。 e 試樣壓縮穩(wěn)定后，安裝應變圈，徐徐轉動手輪，使上盒的鋼珠恰與應變圈接觸，測記百分表初讀數。 f 松開外面的 2 個螺桿，拔去里面削釘。 g 轉動手輪或開動電動機，使應變圈受壓，觀察應變圈上的測微表的轉動，它將隨下匣的位移而增大。 h 當百分表指針不再前進或指針開始倒退時，認為試樣已剪壞（但有時不一定很明顯地有上述現象，此時建議在位移達到 4mm 或 6mm 附近多讀幾個讀數）。記下終讀數，關停電動機。 I 觀察剪切破壞后的土樣。 3）試驗數據整理； 利用公式 47 計算每一個試樣的剪力； τ =KR （ ） 式中： τ 試樣所受的剪應力（ kpa）； K測力計率定系數（ kpa/）； R剪切時測力計的讀數與初讀數之差值（ ） 根據破壞時測得的剪應力，然后根據 庫倫定律確定土的抗剪強度參數內摩擦角和粘聚力。 4）先畫出 ??? 曲線，然后根據 庫倫定律確定土的抗剪強度參數內摩擦角和粘聚力。見下圖 4 4 4 4 41 412 圖 47 7d齡期 C2的 ??? 曲線 圖 48 7d齡期 C8的 ??? 曲線 圖 49 7d齡期 C10的 ??? 曲線 圖 410 7d齡期 FA20的 ??? 曲線 圖 411 7d 齡期 FA40的 ??? 曲線 圖 412 7d齡期 C10的 ??? 曲線 根據上圖所示，可以求出內摩擦角與粘聚力。見下表 44. 表 44 7d 淤泥試樣直剪結果 C2 C8 C10 FA10 FA20 FA40 粘聚力（ kpa） 內摩擦角 (。 ) 將上述的水泥、粉煤灰的參入量圖標，放入到同一齡期的用一張圖中，更能便于比較。見下圖 413 7d 齡期水泥的摻入量與粘聚力的關系、 414 7d 齡期粉煤灰的 參 入量與粘聚力的關系。 圖 413 7d齡期水泥參入量與粘聚力的關系 圖 414 7d齡期粉煤灰參入量與粘聚的關系 從上圖 413 與 414 中看出，隨著粉煤灰與水泥的 參 入量增加，固化淤泥的粘接力增大；但是隨著 參 入量的增大，固化淤泥的粘接力增幅減小。當粉煤灰的參入量達到 40%時，固化淤泥的粘接力固定在 15KPa 左右，此時淤泥的含水量很低，在拌合淤泥試樣時已經非常難，對淤泥固化的均 勻性有所影響。 可見，單一的固化劑對于淤泥固化的影響是有限度的，并不能充分的改變淤泥性質。所以就此我們修改了固化劑的添加方案，將單一的添加改成多組分添加，來研究混合改性的影響。 多組分固化劑對淤泥固化效果的影響 從上面的理論以及試驗中看出，每一種固化劑對淤泥的固化都有自己特有的固化作用，單一的使用一種固化劑并不能夠充分的固化淤泥，使得淤泥的強度達到土工要求。接下來的試驗中，我們通過對固化劑方案的調整，用多組分的固化劑，既要保證每種組份各自的改性性能，又要保證改性淤泥的力學強度。 在之 前所做的試驗中，發(fā)現粉煤灰對于降低淤泥的含水率有著顯著的作用；水泥的膠結作用能夠很好的改變淤泥的顆粒結構；石灰的加入能夠很好的激發(fā)粉煤灰的改性機理，并且可以更好的增大淤泥顆粒 [18]。在之前的固結、直剪試驗中，發(fā)現粉煤灰 10%的含量在試驗過程中表現出來的改性作用明顯。具體的多組分固化劑配比如下表。表 45 多組分固化劑配比表。 表 45多組分固化劑配比表 因素 水平 1 2 3 4 水泥參入量 1% 2% 8% 10% 生石灰參入量 0% 2% 4% 8% 為了更好的選取水泥與石灰的參入量 ，分別對上述配比做直剪與固結試驗，從中尋找出，在粉煤灰參入量固定的前提下，各自對于淤泥改性效果最明顯的參入量。（配置試樣后的淤泥選取 3d、 7d 的齡期做試驗樣本） (1)具體多組分固化劑的配置。見下表 46 做 組分固化劑配置 表 46 做 ？組分固化劑配置 影響因素 試樣編號 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 水泥參入量 1% 2% 8% 10% 8% 8% 8% 生石灰參入量 0% 0% 0% 0% 2% 4% 8% （ 2）根據上述配合比，做直剪試驗，得到 ??? 曲線關系圖。見下列圖示。 圖 418 3d齡期 T1的 ??? 曲線 圖 419 3d齡期 T2的 ??? 曲線 圖 420 3d齡期 T3的 ??? 曲線 圖 421 3d齡期 T4的 ??? 曲線 圖 422 3d齡期 T5的 ??? 曲線 圖 423 3d齡期 T6的 ??? 曲線 圖 424 3d齡期 T7的 ??? 曲線 （ 3）根據上述 ??? 曲線關系圖，可以算出內摩擦角和粘聚力。計算結果見下表 47. 表 47 3d齡期內摩擦角和粘聚力計算結果 計算結果 試樣編號 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 3d 粘聚力 3d 內摩擦角 （ 4） 7d 之后，將改組試樣繼續(xù)做直剪試驗，得到 ??? 曲線關系圖，見下列圖示。 圖 425 7d齡期 G3的 ??? 曲線 圖 426 7d 齡期 G4的 ??? 曲線 圖 427 7d齡期 G5的 ??? 曲線 圖 428 7d齡期 G6的 ??? 曲線 （ 5）運用上述的曲線關系圖，可以求出 7d 齡期的內摩擦角和粘聚力。具體計算結果見下表 48 7d 齡期內摩擦角和粘聚力計算結果。 表 48 7d齡期內摩擦角和粘聚力計算結果 計算結果 試樣編號 T1 T2 T3 T4 T5 T6 T7 7d 粘聚力 7d 內摩擦角 將上述的水泥、生石灰的 參入量 圖示，放入到同一齡期的用一張圖中，更能便于比較。見下圖 429 3d 齡期的水泥 參 入量與粘聚力的關系；圖 430 3d 齡期的生石灰參入量與粘聚力的關系。 圖 429 3d齡期的水泥參入量與粘聚力 圖 430 3d齡期的生石灰參入量與粘聚力 的關系 的關系 從圖 429 和表 47 中看出，隨著水泥參入量和齡期的增加，水泥的水化反應不斷的進行，水化產物逐漸增多，膠凝作用也更明顯，固化土的粘聚力也呈線性增長；水泥的參入量達到 8%時，固化淤泥的粘聚力達到 15Mpa，這時的固話淤泥并沒有達到土工要求，整體強度不足。 從圖 430 和表 48 中看出，隨著生石灰參入量和齡期的增加，生石灰的激發(fā)作用越發(fā)明顯；在圖 430 中看出，當生石灰參入量為 2%時，固化淤泥的粘聚力達到 18Mpa，但是隨著生石灰的參入量繼續(xù)增加，粘聚力反而下降，可見生石灰的激發(fā)作用有一個極限值，這個也可能與粉煤灰的含量 有關。 從上述表格有關內摩擦角的計算結果中可以看出，在水泥參入量達到 8%以后，固化土的內摩擦角均大于 25176。，符合土工試驗的要求。 本章小結 本章對淤泥進行了固化試驗、直剪試驗，首先在單一固化劑作用下得到的固化淤泥不滿足土工試驗結果規(guī)范；接著改變了固化劑的配比方案，運用多組分配比，繼續(xù)通過固化試驗以及直剪試驗，然后基本確定了固化劑的參入量。