一种污染土体压缩变形参数的确定方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于岩土工程中土体沉降、变形分析技术领域，具体来说，涉及一种污染土 体压缩变形参数的确定方法，主要用来确定污染土体的压缩指数和压缩模量。
【背景技术】
[0002] 根据《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版），污染土成因主要包括工 业污染场地的工业污染土、尾矿废液和酸液所引起的尾矿污染土，以及垃圾填埋场渗滤液 入渗所引起的污染土。根据目前认识及应用情况，污染土指由于致污物质的入侵，引起土体 的成分、结构和物理力学性质显著变异的土。因此，对于已受污染的已建和拟建场地和地基 以及可能受污染的已建和拟建场地和地基，沉降和变形计算分析必须充分认识污染物对土 的压缩特性的影响。
[0003] 《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001，2009年版）指出，污染土的室内试验应根 据场地污染特征和实际工程需求开展下列试验，包括污染土化学成分分析、污染土物理力 学性质试验；对已建和拟建建筑材料腐蚀性的评价；对环境安全影响的评价；污染土的特 性物理性质试验。在污染土评价过程中，应当对场地和建筑物地基的评价中明确地基承载 力和变形参数，预测地基变形特征。然而污染物对土的工程特性的影响程度评价体系尚不 完善，将强度、变形、渗透等工程特性指标进行综合评价，采用指标"工程特性指标变化率" 进行评价。这一单一指标用于污染地基土的沉降变形计算分析时，难以直接反映污染物对 已建和拟建场地和地基沉降变形的影响；针对可能受污染的已建和拟建场地和地基沉降变 形则难以预测。
[0004] 污染地下水、尾矿废液和酸液及垃圾填埋场渗滤液对天然黏性土及工程屏障材料 的压缩特性具有显著影响；而压缩特性的突变则将改变土体的渗透系数、扩散系数及化学 渗透膜效率系数。污染物对土体压缩变形的影响原因复杂，根据污染物化学性质和土体类 型的不同主要包括：（1)无机阳离子对土体颗粒双电层的压缩；（2)污染液pH值对土体颗 粒表面带电性的改变；（3)污染液粘滞性对固结速率的影响；(4)污染液对黏土矿物成分的 改变，以及对天然胶结物质的影响。确定压缩变形参数的方法通过土体固结试验获取，但 存在如下问题：（1)取样对污染物、土样及孔隙水的扰动；(2)挥发性、半挥发性有机物浓度 及化学性质改变；（3)氧化还原环境的改变；(4)试样饱和污染液及试样孔隙液化学分析 耗时、成本高，且造成仪器损坏；（5)场地污染空间分布差异大，造成室内试验工作量巨大； (6)污染物及污染液，特别是挥发性有机物及六价铬等有毒成分，对试验操作人员的健康安 全风险。此外，在压缩变形模型建立及计算分析过程中缺乏针对表征污染前后压缩变形参 数变化的计算参数。
【发明内容】
[0005] 技术问题：本发明所要解决的技术问题是：提供一种污染土体压缩变形参数的测 定方法，该测定方法可以准确、高效的测定污染土体压缩变形参数。
[0006] 技术方案：为解决上述技术问题，本发明实施例采用如下技术方案：
[0007] -种污染土体压缩变形参数的测定方法，该测定方法包括如下步骤：
[0008] 步骤10):测定污染土的天然含水率、液限和比重，以及未污染土的天然含水率、 液限和比重；
[0009] 步骤20):对未污染土采用单轴固结仪法进行土体固结试验，获取未污染土的压 缩曲线及屈服应力；
[0010] 步骤30):确定污染程度系数b:通过未污染土与污染土的液限比值，按照式（1) 确定参数b:
[0011]b=-0.45LLR+0. 67 式（1)
[0012] 式中，LLR表示未污染土液限与污染土液限的比值；
[0013]步骤40):结合污染土天然含水率状态，根据式（2)确定污染土的压缩曲线，根据 式（3)确定污染土的压缩模量：
[0014]
[0015]
[0016] 式中，Aeie表示第i级荷载作用下污染土孔隙比的改变量；i；.e表示第i级荷载作 用下污染土的平均孔隙；Aeiw表示第i级荷载作用下未污染土孔隙比的改变量；if表示第 i级荷载作用下未污染土的平均孔隙；E，表示第i级荷载作用下未污染土的压缩模量；E， 表示第i级荷载作用下污染土的压缩模量；P表示荷载大小，在土体固结试验中的有效竖向 应力；Py表示未污染土的屈服应力；
[0017] 步骤50)根据步骤40)确定的污染土的压缩曲线，获得屈服阶段污染土的压缩指 数。
[0018] 作为优选例，所述的污染土为无机重金属污染土、有机物污染土、无机重金属和有 机物复合污染土；所述的污染土的类型包括细粒土、特殊土及由混合土制备的工程屏障材 料；所述的污染土处于饱和状态。
[0019] 作为优选例，所述的污染土的黏土矿物成分及含量与未污染土的黏土矿物成分及 含量相同。
[0020] 作为优选例，所述的步骤40)中，等于加载前未污染土的孔隙比与加载24小时 后未污染土的孔隙比的平均值。
[0021] 作为优选例，所述的步骤40)中，等于加载前污染土的孔隙比与加载24小时后 污染土的孔隙比的平均值。
[0022] 作为优选例，所述的步骤40)中，未污染土的屈服应力按照未扰动土和重塑土区 分，未扰动土的屈服应力等于先期固结压力，重塑土的屈服应力等于重塑土屈服应力。
[0023] 有益效果：与现有技术相比，本发明实施例具有以下优点：
[0024] 目前，现有技术中尚无测定方法能够确定各类污染土体压缩变形参数。本发明 实施例提供的一种污染土体压缩变形参数的测定方法，采用未污染土样固结试验结果和 污染土样基本物理性质指标确定污染土压缩变形参数，测定过程中仅涉及单一参数b。参 数b表征了污染对土的压缩变形特性的影响程度，直接反映了《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001，2009年版）所定义工程特性指标变化率。
[0025] 相较于传统压缩变形参数试验确定方法，本发明实施例的测定方法，简化了污染 土固结试验过程，消除了取样扰动对参数确定存在的误差，对于复杂水文地质条件下的污 染场地压缩变形参数确定具有简便、高效、周期短、成本低的优势。测定过程中不涉及污染 成分的化学分析，避免了试验中污染溶液对试验人员身体健康的潜在危害和对试验仪器的 损坏。
[0026] 本发明实施例的测定方法，广泛适用于各类饱和污染土，包括无机重金属污染、有 机物污染和无机重金属-有机物污染的细粒土、特殊土和各类工程屏障材料（混合土）。
【附图说明】
[0027] 图1为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法中屈服阶段及屈服 应力确定示意图。
[0028] 图2为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法计算铜污染膨胀土 压缩曲线与实测结果的比较。
[0029] 图3为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法计算海水入侵污染 黏性土压缩曲线与实测结果的比较。
[0030] 图4为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法计算有机污染黏性 土压缩曲线与实测结果的比较。
[0031] 图5为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法中参数b与未污染土 与污染土的液限比值关系图。
[0032] 图6为本发明提供的一种污染土体压缩变形参数的确定方法中参数b与压缩指数 变化率关系图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和实施例对本发明的技术方案进行详细描述。