专利名称：酸污染土的物理力学性质试验方法
技术领域：
本发明属于土工试验的技术领域，具体涉及的是一种酸污染土的物理力学性质试 验方法
背景技术：
城市污染土可以引起地基强度降低，导致建筑物或构筑物失稳破坏，引发一系列 工程质量事故，土体受污染后强度都有不同程度的降低，由于用来确定承载力的方法和一 些物理力学指标在污染土中没有得到充分的认识，有些指标具有假象。目前，国内对酸污染 土开展的试验室研究还很少，试验涉及的项目并不全面，还无法进行对比研究。为了提出合 理的污染地基污染等级评价标准，必须对典型污染土壤进行实验研究，测试不同污染程度 时污染对土的工程特性指标的影响及影响规律。
发明内容
本发明的目的是根据上述现有技术的不足之处，提供一种酸污染土的物理力学性 质试验方法，该方法将采用典型土样进行室内试验，探究土体经过不同浓度、不同时间酸液 的浸泡后，其物理力学性质的变化。本发明目的实现由以下技术方案完成
一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于该方法包括
(a)将原状土试块采用如下方式浸泡以获得酸污染土
采用相同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡不同时间； 采用不同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡相同时间；
(b)之后对上述获得的酸污染土分别进行物理力学性质测试，包括含水率、土样密度、 圆锥入土深度试验、微型十字板剪切试验、直接剪切试验、固结试验；
(c)记录步骤(b)中所测定数据，及根据所述记录数据制作 酸污染土的物理力学性质与污染时间的关系曲线； 酸污染土的物理力学性质与硫酸溶液浓度的关系曲线。所述原状土试块采用环刀切割而成。所述原状土试块的浸泡方式为原状土试块两切面采用透水石封盖后放入浸泡 装置，并将硫酸溶液加入所述浸泡装置中至恰浸没所述原状土试块。浸泡装置中土试块与硫酸溶液的体积比约为1 :230。所述硫酸溶液的浓度不超过10%。所述原状土试块的浸泡时间不超过15个月。所述采用不同浓度的硫酸溶液具体指的是在0-10%的浓度范围内，均勻选取至 少三个浓度的硫酸溶液分别对所述原状土试块浸泡。根据权利要求1所述的一种酸污染土 的物理力学性质试验方法，其特征在于所述浸泡不同时间具体指的是在0-15个月的时间 范围内，均勻选取至少三个时间点，并对所述原状土试块的浸泡至上述的时间点。
所述的浸泡时间及浸泡浓度具体包括
于浓度1%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月； 于浓度3%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月； 于浓度5%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月。本发明的优点是从本实验方法中，可以精确模拟并得出污染源、污染程度和污染 时间对土样物理性、强度、变形的影响，以便根据污染土的物理力学特性的变化程度，来划 分污染地基的严重程度。
附图1为本发明试样含水量与酸浓度的关系曲线图； 附图2为本发明试样的孔隙比与酸浓度的关系曲线附图3为本发明试样微型十字板强度与浸泡时间的关系曲线图； 附图4为本发明试样微型十字板强度与浸泡时间的关系曲线图。
具体实施例方式以下通过实施例对本发明特征及其它相关特征作进一步详细说明，以便于同行业 技术人员的理解
本实施例中以上海市区某工程场地内第3层原状土样为例，进行污染实验，本发明技 术方案具有如下步骤 1、土试块的制备
采用取土器将原状土样保持原状样取出若干筒，取土深度约为3-6m (根据场地具体土 层分布情况进行调整)。之后采用直径6. 18cm,高2cm规格的环刀切成若干土试样。2、原状土室内物理力学性质测试
取部分原状试样进行如下室内物理力学性质测试 (1)含水率
称取具有代表性试样10 30g，放入称量盒内，盖上盒盖，称盒加湿土质量，准确至 0.01go打开盒盖，将盒置于烘箱内，在105-110°C的恒温下烘至恒量。烘干时间约为10h。 将称量盒从烘箱中取出，盖上盒盖，放入干燥容器内冷却至室温，称盒加干土质量，准确至 0. Olg，计算土样的含水量并记录试验结果。(2) 土样密度
本试验采用环刀法作为标准方法，按GB/T50123-1999《土工试验方法标准》第5章密 度试验规定实施。称土中检查试样，要求土与环刀密合。试验要求二次平行测定，两次测定 的差值不得大于0. 03g/cm3，取两次测值的平均值。(3) 土样液塑限
液限试验采用76g圆锥仪下沉IOmm测定，塑限试验采用滚搓法。(4)圆锥入土深度试验
本试验运用光电液塑限联合测定仪进行。试验时将试样放置在仪器底座上，接通电源， 使电磁铁吸稳圆锥仪，同时调节屏幕准线，使初读数为零，然后调节升降座，使圆锥仪锥角 接触试样面，圆锥仪在自重下沉入试样内，经5s后测读圆锥仪下沉深度并记录结果。
(5)微型十字板剪切试验
试验采用美国soiltest公司生产的微型十字板剪切仪。试验时，可以直接在土的表面 进行测试，因此其测试强度可以直剪反映土样表面的抗剪强度。被测的土试块水平平放在 试验台上，左手用力按住环刀外侧，使其在试验过程中一直保持不动，右手将十字板头垂直 压入土中，然后按规范规定的方向快速旋转十字板头，松开右手，并记录十字板头显示的试 验结果。(6)直剪固快试验
直剪试验预压压力采用50、100、150、200kPa，预压4. 5h后，进行直剪试验，剪切速率为
0.8mm/s，剪切试验以剪切位移4mm内的峰值作为破坏强度，无峰值时，按剪切位移4mm对应 的强度作力破坏强度。(7) 固结试验
固结试验采用Ih —级的快速固结法，加荷压力为50，100，200，300,400kPa,。记录每级 压力下的沉降量，绘制e ρ曲线，计算压缩系数、压缩模量。3、浸泡
将98%高浓度H2SO4分别配制成浓度为1 %、3%、5%的溶液适量。之后将剩余的土试块两切面用透水石封盖，分别分为三组放置于浸泡装置中(所 述浸泡装置的直径为30cm，高度为27cm)，再将配好的三种浓度WH2SO4溶液(浓度分别为 1%、3%、5%)对应组别倒入浸泡装置，直到淹没其中的试样。每组相同浓度的土试块浸泡时 间分别包含有1个月、3个月、6个月和12个月，并记录测定数据。4、浸泡试样性质测试
土试样在H2SO4溶液中浸泡1、3、6、12个月后，从其中分别取出部分试样进行室内物理 力学性质测试。测试的项目和方法同上步骤2所述。为了便于与原状土样试验结果比较，经酸液浸泡后土样的直剪试验预压压力也采 用50、100、150、200kPa，但在试验过程中发现，部分浸泡后的土样，其表面非常松软，为防止 其预压时产生挤流现象，在预压时采用了分级预压的方法。由于浸泡12个月的土样，其强 度明显降低，为防止损坏土样，其预压选用25、50、75、100kPa。对于经酸液浸泡后密度小于
1.75g/cm3 土样，固结试验的第一级压力为25 kPa。5、分析试验结果，绘制相关曲线
试样分别在浓度为1 %、3%、5 %的H2SO4溶液中浸泡，随着时间的推移，硫酸溶液逐步 向试样内部侵蚀，其物理力学性质指标也随之改变。浸泡后土试块表面呈灰黄色，不平整， 有凹陷。可用肉眼观察到浸泡后的土体有膨胀现象产生，土体略高于环刀高度，且土体表面 明显软化。而且浸泡时间越长，软化、膨胀越厉害。根据上述试验结果经统计分析后，绘制 H2SO4溶液污染土的物理力学指标与污染时间关系曲线。对比得到污染前后土样物理力学 性质的变化曲线。(1)含水量变化
污染土含水量的变化情况见图1。图1中曲线反映了如下规律
A、硫酸浸泡时间相同，随着浸泡酸液的浓度越大，含水量呈普遍增大的规律
B、同浓度的酸液浸泡，随着浸泡时间的推移，含水量呈逐渐增大的化规律 (2)孔隙比的变化被硫酸侵蚀的土，孔隙比的变化见图2。由图2可见，在硫酸侵蚀时间相同的情况下，酸 的浓度越大，污染土的孔隙比越大。也可以看出被同一浓度的酸侵蚀，随着时间的推移，孔 隙比也是增大的。(3)微型十字板仪实验结果
微型十字板仪操作简单，试验时可直接测定土的抗剪强度值。微型十字板强度随硫酸 浓度的变化见图3。由图3可知，在硫酸侵蚀时间相同的情况下，微型十字板强度都随酸液 浓度的增加而趋于减小。
微型十字板强度随时间的变化见图4。由图4可知，在相同浓度的H2SO4溶液侵蚀 下，土的微型十字板强度值随浸泡时间的延长呈减小的趋势。
权利要求
一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于该方法包括(a)将原状土试块采用如下方式浸泡以获得酸污染土:采用相同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡不同时间；采用不同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡相同时间；(b)之后对上述获得的酸污染土分别进行物理力学性质测试，包括含水率、土样密度、圆锥入土深度试验、微型十字板剪切试验、直接剪切试验、固结试验；(c)记录步骤(b)中所测定数据，及根据所述记录数据制作酸污染土的物理力学性质与污染时间的关系曲线；酸污染土的物理力学性质与硫酸溶液浓度的关系曲线。
2.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述原 状土试块采用环刀切割而成。
3.根据权利要求2所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述原 状土试块的浸泡方式为原状土试块两切面采用透水石封盖后放入浸泡装置，并将硫酸溶 液加入所述浸泡装置中至恰浸没所述原状土试块。
4.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于浸泡装 置中土试块与硫酸溶液的体积比约为1 :230。
5.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述 硫酸溶液的浓度不超过10%。
6.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述 原状土试块的浸泡时间不超过15个月。
7.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述采 用不同浓度的硫酸溶液具体指的是在0-10%的浓度范围内，均勻选取至少三个浓度的硫 酸溶液分别对所述原状土试块浸泡。
8.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述浸 泡不同时间具体指的是在0-15个月的时间范围内，均勻选取至少三个时间点，并对所述 原状土试块的浸泡至上述的时间点。
9.根据权利要求1所述的一种酸污染土的物理力学性质试验方法，其特征在于所述的 浸泡时间及浸泡浓度具体包括于浓度1%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月；于浓度3%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月；于浓度5%的硫酸溶液中分别浸泡1个月、3个月、6个月及12个月。
全文摘要
本发明属于土工试验的技术领域，具体涉及的是一种酸污染土的物理力学性质试验方法。该方法包括(a)将原状土试块采用如下方式浸泡以获得酸污染土:采用相同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡不同时间；采用不同浓度的硫酸溶液对所述原状土试块浸泡相同时间；(b)之后对上述获得的酸污染土分别进行物理力学性质测试；(c)记录步骤(b)中所测定数据，及根据所述记录数据制作酸污染土的物理力学性质与硫酸溶液浓度及污染时间的关系曲线。本发明的优点是从本实验方法中，可以精确模拟并得出污染源、污染程度和污染时间对土样物理性、强度、变形的影响，以便根据污染土的物理力学特性的变化程度，来划分污染地基的严重程度。
文档编号G01N1/30GK101949805SQ201010281800
公开日2011年1月19日 申请日期2010年9月15日 优先权日2010年9月15日
发明者曹兴国, 曹海荣, 解子军, 许丽萍 申请人:上海岩土工程勘察设计研究院有限公司