蒋 玉，何兵祥，丁 勇，赵兴泽，李俊辉

(保山学院工程技术学院，云南 保山 678000)

1 概述

泥炭质土是一种特殊的土体，分布于各个地区，是植物遗体经泥炭化作用，形成的有机质聚积物，土质均匀，呈黑色、深灰色，且有腥臭味，是由水、矿物质和有机质三部分组成。其有机质的质量分数在10%～60%之间，具有含水率高、孔隙比大、压缩性高、强度低等特性的不良土体。大部分学者对其物理力学特性研究较多，如固结特性、相关本构关系等[1-2],熊恩来等对泥炭质土孔隙压力与应变进行相关关系研究[3-4]，谢莉萍等对阐述有机质土的比重与有机质含量进行了线性关系的研究[5]。因此本次试验以保山龙陵与香格里拉地区土体为主要研究对象，取土深度范围在3 m～10 m，分析对比两地区土体的物理性质(饱和度、孔隙比、含水率、土粒比重、天然密度)，界限含水率(液限WL、塑限WP、塑限指数IP、液限指数IL)，固结孔隙比，压缩特性，直剪快剪的数据，找出两地区土体的差异性，进而掌握泥炭质土的物理力学特性。

2 基本物理特性

2.1 土样描述

根据规范，对滇西(保山龙陵)与滇北(香格里拉)两地区进行取土，各取五个代表土样，每个取样点自上而下，编号为L1，L2，L3，L4，L5，X1，X2,X3，X4，X5，取土深度范围均在3 m～10 m之间，且两地区的土质均匀，呈黑色、灰色，土质轻，干缩现象明显，取土深度越深腥臭味越重，深度越深，植物降解程度越大。

2.2 三大基本物理指标

依据土工试验方法标准得出含水率、土粒比重、密度试验数据结果如表1所示可知：

1)两地区的含水率都比较高。龙陵地区(保山龙陵)该种土水的质量分数为195%～286%，香格里拉地区(香格里拉)该种土水的质量分数范围为138%～286%，两地区可取其值作为该种土的含水率范围值。但龙陵地区的含水率较香格里拉地区相对高一些，且香格里拉地区含水率随深度增加而减小。

2)两地区的土体土粒比重较常规土比重小。龙陵地区五个代表土样的土粒比重平均值为1.678，香格里拉地区五个代表土样的土粒比重平均值为2.252,相比较，香格里拉地区的土粒比重更大。

3)两地区的土体天然密度低于常规土的密度。龙陵地区天然密度在1.06 g/cm3～1.16 g/cm3之间，平均值为1.116 g/cm3，香格里拉地区在0.93 g/cm3～1.70 g/cm3之间，平均值为1.352 g/cm3。香格里拉地区的天然密度较龙陵地区相对高一些。

总体来看，龙陵地区土体基本物理特性相对香格里拉地区也呈现出一种较为稳定状态。

表1 两地土体基本物理特性

2.3 其他物理指标

本次其他物理指标涉及饱和度、孔隙比、有机质含量。土体的饱和度Sr是反映土中含水程度的指标之一，其物理意义是水在空隙中充满的程度，常见值在0～1之间。两地区土体的孔隙比较大，饱和度几乎在90%以上，趋于饱和，如表1所示。由于泥炭质土孔隙比较大，含水率较高，强度低，土质松软，因此在泥炭质土地区的建筑物，其地基基础要求相对较高，不仅要满足地基承载力要求，也要控制沉降量。阮永芬等指出了泥炭质土对建筑地基的影响，孔隙比随有机质的含量增大而增大，其对昆明泥炭质土研究泥炭质土的成因以及分布，并针对发生工程事故的原因，提出处理泥炭土地基的防治措施，避免今后在泥炭土地基上的工程建设中，建筑物严重下沉、开裂、倾斜、重建等各种潜伏隐患[6]。

由表1可知，两地区的饱和度比较高，孔隙比较大，有机质含量也比较高，同时两地泥炭质土的孔隙比相对随有机质含量的增大而增大，饱和度随平均深度增加而增加。从两地相比较，龙陵地区的饱和度、孔隙比、有机质含量特性相对香格里拉地区土体特性较为稳定，变化程度不大。

2.4 液塑限指标

该指标是来确定土体特性与命名，由于两地区的含水率比较高，在65 ℃下烘干不同的时间可以得到不同含水量的土样，且水的质量分数达120%以上，因此本次试验采用液塑限联合测定法来测定两地区的液塑限指标，相关数据如表2所示。

表2 两地土体液塑限指标

由表2可知：龙陵地区(保山龙陵)液限在93%～104%之间，平均值为99.2%，塑限在33%～65%,平均值为51.4%，液限指数平均值为3.646；香格里拉地区(香格里拉)液限在40%～86%，平均值为53.2%，塑限在25%～46%，平均值为33.2%，液限指数平均值为4.0，两地液限指数几乎均大于1,呈流塑状态，仅香格里拉地区(香格里拉)取土深度在7.3 m深度处土样属于软塑状态。

同时，两地区的液限指数IL随取土深度的增大而逐渐增大，龙陵地区均大于3，香格里拉地区在0.87～7.50之间。对比两地区试样，香格里拉地区的液限、塑限、塑限指数几乎都大于香格里拉地区，龙陵地区液限指数比较稳定，起伏不大，但香格里拉地区液限指数大小波动较大，离散性较大。

3 力学特性

3.1 压缩指标

本次试验采用气压式固结仪测定两地区试样的压缩试验，两地区土样均为饱和泥炭质土，将环刀高度20 mm,直径61.8 mm，填满试样，去除大石子，避免试验中引起应力集中。本次试验加压等级为50 kPa，100 kPa,200 kPa,300 kPa,400 kPa，每级荷载加压时间为24 h。试验数据结果如表3所示。

表3 两地土体压缩指标与抗剪指标

由表3可知，两地泥炭质土沉降量大，土体的压缩系数av都比较大，根据国家标准GB 50007—2011建筑地基基础设计规范规定，两地土样av>0.5 MPa-1，压缩模量Es均小于4 MPa，均属于高压缩性土，随着土体深度增加，土体压缩系数av也逐渐增加，可知压缩系数av是一个变量，而非定值，单从压缩系数相比较，龙陵地区土体的压缩性大于香格里拉地区土体压缩性。

3.2 抗剪强度指标

本次试验采用应变控制式直剪仪，结合快剪和固结快剪来测定两地区土体的剪切情况，准备两地区每个试样取4个环刀为一组试验，直剪仪垂直压力分别为100 kPa，200 kPa，300 kPa，400 kPa。数据处理见表3。

取两地区相同含水率试样L5，X5为代表试样(见表1)，含水率接近情况下，L5试样和X5试样的黏聚力c均为26.4 kPa，内摩擦角φ=4.0°，同时随着剪切位移L增大，剪应力τ也逐渐增大，且垂直压力P与抗剪强度S呈线性关系。对比粉质黏土，两地区泥炭质土黏聚力c和内摩擦角φ相对较小，且抗剪强度比较低。同时通过试样试验表明，随着含水率的增大，黏聚力c和内摩擦角φ逐渐减小，土体的抗剪强度逐渐降低，由于龙陵地区(保山龙陵)试样的含水率高于香格里拉地区(香格里拉)试样，因此香格里拉地区泥炭质土的抗剪强度相对大一些。

通过深度对比可知，龙陵地区抗剪强度指标黏聚力与内摩擦角，相对均匀，但无明显规律，而对于香格里拉地区土体抗剪强度指标来看，基本呈现出随深度增加而抗剪指标提高的特性，并且差值倍数较大。

4 结语

1)两地区的饱和度比较高，孔隙比比较大，有机质含量也比较高，同时两地泥炭质土的孔隙比随有机质含量的增大而增大。相比而言，龙陵地区的饱和度、孔隙比、有机质含量相对较大，较均匀，龙陵地区的含水率更高一些，土粒比重、密度比常规土小。

2)两地区的液限指数IL随取土深度的增大而逐渐增大，都属于流塑状态。但对比两地区试样，香格里拉地区的液限、塑限、塑限指数几乎都大于香格里拉地区，龙陵地区液限指数比较稳定，起伏不大，但香格里拉地区液限指数大小波动较大。

3)两地区泥炭质土沉降量大，土体的压缩系数av都比较大，都属于高压缩的土体。但相比较，龙陵地区的压缩系数av大于香格里拉地区。

4)两地区泥炭质土黏聚力c和内摩擦角φ相对较小，且抗剪强度比较低。同时通过试样试验表明，随着含水率的增大，黏聚力c和内摩擦角φ逐渐减小，土体的抗剪强度逐渐降低，由于龙陵地区试样的含水率高于香格里拉地区试样，则香格里拉地区泥炭质土的抗剪强度相对大一些。

5)两地泥炭质土的物理力学指标在浅层深度范围内(3 m～10 m)随深度的变化无明显的相关性，其物理力学指标离散性较大，但龙陵地区土体物理力学特性较香格里拉地区土体特性相对稳定，故对于浅层泥炭土的工程特性来看，建议将其看作统一整体来研究，室内试验数据可做参考。