林署炯，陳劍尚，冉孟膠，張澄博

(中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，廣東 廣州 510275)

深圳福永填埋固化污泥土的工程性質(zhì)研究*

林署炯，陳劍尚，冉孟膠，張澄博

(中山大學(xué)地球科學(xué)與地質(zhì)工程學(xué)院，廣東 廣州 510275)

深圳福永污泥填埋場(chǎng)位于深圳國(guó)際機(jī)場(chǎng)擬建T4航站樓擴(kuò)建區(qū)中部，填埋場(chǎng)內(nèi)堆積了大量的固化污泥土，是機(jī)場(chǎng)地基處理遇到的難題。為了查清固化污泥土的巖土工程性質(zhì)，對(duì)填埋污泥進(jìn)行了物質(zhì)成分分析、微觀結(jié)構(gòu)觀察、室內(nèi)外力學(xué)試驗(yàn)等。結(jié)果表明：固化污泥土中含片狀的粘土礦物顆粒、未定型的水化硅酸鈣(CSH)、針狀的鈣礬石以及結(jié)構(gòu)松散的有機(jī)絮凝體；土顆粒間孔隙多，孔隙較大(1～6 μm)，存在大量的微孔隙；固化污泥土具有低密度、低土粒密度、高含水率、高孔隙比、高液塑限等特點(diǎn)；土體十字板抗剪強(qiáng)度值為13.8～23.7 kPa，強(qiáng)度隨固結(jié)應(yīng)力的增加而大幅增加; 地基承載力特征值為78.9 kPa，變形模量為4.1 MPa，重塑后壓縮系數(shù)a1-2為3.073 MPa-1。

填埋固化污泥土；機(jī)場(chǎng)地基；巖土工程性質(zhì)；微觀結(jié)構(gòu)觀察

污水污泥是城市污水處理廠進(jìn)行污水處理后的固體沉淀物，是一種成分復(fù)雜、有害物質(zhì)高度濃縮的污染物。污泥的典型特征為含有大量的有機(jī)質(zhì)，據(jù)郭廣慧等[1]的研究表明，我國(guó)城市污泥中有機(jī)質(zhì)的平均含量為28%，最高可達(dá)45%。受我國(guó)國(guó)情影響，近期內(nèi)對(duì)污水污泥的處置仍將以衛(wèi)生填埋為主[2-4]，但污水污泥工程性質(zhì)極差，污泥填埋前需進(jìn)行固化處理。目前污泥固化處理多以水泥為主要固化劑，處理后污泥含水量下降，有機(jī)質(zhì)含量下降，強(qiáng)度提高，外觀表現(xiàn)似粘土。本文將這種固化處理后的污泥稱(chēng)為固化污泥土。

以往對(duì)污泥固化的研究主要以填埋處置為目的，一般填埋后場(chǎng)地不再利用，因此只需達(dá)到填埋要求的強(qiáng)度即可(抗剪強(qiáng)度≥25 kPa，無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度≥50 kPa[5])。如今，隨著大城市污泥產(chǎn)量增大，填埋場(chǎng)地有限，對(duì)固化污泥填埋后場(chǎng)地的再利用逐漸受到了重視。本文所研究的深圳福永污泥填埋場(chǎng)就是一個(gè)先例。福永污泥填埋場(chǎng)位于深圳寶安機(jī)場(chǎng)西北側(cè)，前期填埋了大量的固化污泥土，如今污泥填埋場(chǎng)將作為機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建場(chǎng)地，史無(wú)前例地以固化污泥土作為地基。但固化污泥土屬人造高有機(jī)質(zhì)土，性質(zhì)獨(dú)特甚至不明，傳統(tǒng)地基處理方法的有效性值得研究，地基應(yīng)如何進(jìn)行改良處理成為工程師頭疼的問(wèn)題。

現(xiàn)有對(duì)固化污泥土工程性質(zhì)的研究還較少。曹永華等[6]通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)，向污泥中添加不同比例的石灰、土和粉煤灰，研究了固化污泥的工程性質(zhì)及微觀結(jié)構(gòu)特征，發(fā)現(xiàn)固化后污泥的密實(shí)度提高，強(qiáng)度提高，滲透性也有很大提高。李磊等[7]研究發(fā)現(xiàn)，即使水泥添加量達(dá)到 30%，固化污泥的壓縮指數(shù)也高達(dá) 0.71，是一種高壓縮性的土。固化污泥土在填埋壓實(shí)過(guò)程中，其性質(zhì)也會(huì)發(fā)生相應(yīng)的變化。薛飛等[8]研究了固化污泥在壓實(shí)過(guò)程中微觀結(jié)構(gòu)的變化特性，發(fā)現(xiàn)擊實(shí)后絮狀體相互搭接、黏結(jié)，顆粒逐漸團(tuán)?；?，生成較大的塊狀體，孔隙被逐步壓實(shí)填充，使得孔隙體積減小，密實(shí)性增加、強(qiáng)度增強(qiáng)。易進(jìn)翔等研究也發(fā)現(xiàn)，隨著壓縮的進(jìn)行，固化污泥的強(qiáng)度增加，壓縮性變小[9]。另一方面，李磊等[10]和易進(jìn)翔等[11]的研究發(fā)現(xiàn)，微生物能夠?qū)⒐袒勰嗤林械挠袡C(jī)物降解，同時(shí)產(chǎn)生有機(jī)酸和無(wú)機(jī)酸，影響其強(qiáng)度和變形等特性。

固化污泥土性質(zhì)復(fù)雜，現(xiàn)有對(duì)填埋后固化污泥土工程性質(zhì)的研究還不夠詳細(xì)，未能揭示固化污泥土作為地基土的基本特性。本文以深圳福永填埋場(chǎng)的固化污泥土為研究對(duì)象，通過(guò)成分分析、微觀結(jié)構(gòu)觀察、室內(nèi)土工試驗(yàn)和室外原位試驗(yàn)等多種方法，對(duì)填埋后固化污泥土的基本巖土工程性質(zhì)進(jìn)行了詳細(xì)的研究。

1 工程概況

深圳福永污泥填埋場(chǎng)位于深圳市寶安區(qū)福永，珠江口伶仃洋東側(cè)，該區(qū)屬亞熱帶海洋性季風(fēng)氣候，年平均氣溫22.5 ℃，年平均降雨量為1 966.3 mm。污泥填埋場(chǎng)原本主要為魚(yú)塘，底部為富含有機(jī)質(zhì)的塘底淤泥和海相沉積的淤泥質(zhì)軟土。為滿足城市污水廠污泥的處置需要，填埋了大量經(jīng)水泥、石灰等固化穩(wěn)定化處理后的固化污泥土。整個(gè)場(chǎng)地填埋面積0.65 km2，厚度0.90～6.70 m，平均層厚為3.15 m，填埋范圍如圖1所示。因機(jī)場(chǎng)擴(kuò)建，污泥填埋場(chǎng)地亦作為建設(shè)用地，場(chǎng)區(qū)要求處理后地基承載力特征值達(dá)到100～150 kPa。在進(jìn)行地基處理前，有必要對(duì)場(chǎng)地中的固化污泥土進(jìn)行詳細(xì)的巖土工程性質(zhì)研究。

圖1 福永污泥填埋場(chǎng)位置圖Fig.1 Location of Fuyong sludge landfill site

2 試驗(yàn)方法

2.1 室內(nèi)土工試驗(yàn)

通過(guò)野外鉆孔采樣，對(duì)固化污泥土進(jìn)行天然密度、土粒密度、含水量、液塑限、直剪、壓縮等試驗(yàn)。采樣點(diǎn)位于鉆孔ZK0處(如圖1所示)，此處固化污泥土填埋齡期約2 a，采樣深度2～3 m。由于固化污泥土粘性大，附著力強(qiáng)，使用鉆孔取樣對(duì)土體擾動(dòng)較大，因此室內(nèi)試驗(yàn)土樣基本屬于重塑土。試驗(yàn)方法參照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB /T 50123—1999)。其中天然密度試驗(yàn)采用環(huán)刀法。土粒密度試驗(yàn)采用比重瓶法，使用煤油代替純水，并通過(guò)真空抽氣法進(jìn)行排氣。含水量試驗(yàn)采用電熱烘箱烘干法，設(shè)置烘干溫度65 ℃，烘干至恒重。液塑限試驗(yàn)采用液塑限聯(lián)合測(cè)定法。直剪試驗(yàn)使用重塑土進(jìn)行固結(jié)快剪試驗(yàn)。壓縮試驗(yàn)使用重塑土進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)壓縮試驗(yàn)。

2.2 成分分析與微觀結(jié)構(gòu)觀察

為探討導(dǎo)致固化污泥土特殊性質(zhì)的原因，對(duì)固化污泥土的物質(zhì)組成和微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行試驗(yàn)分析。試驗(yàn)樣品為ZK0處采取的重塑土樣。通過(guò)元素分析試驗(yàn)和燒失量試驗(yàn)分析固化污泥土中有機(jī)質(zhì)的含量。采用掃描電鏡對(duì)土中的主要成分進(jìn)行觀察鑒定并分析土體的微觀結(jié)構(gòu)特性。元素分析試驗(yàn)使用元素分析儀(型號(hào)Vario EL)進(jìn)行CN聯(lián)測(cè)。燒失量試驗(yàn)使用馬弗爐設(shè)置燒失溫度550 ℃，燒失2 h。掃描電鏡試驗(yàn)儀器型號(hào)為ΣIGMATM，分辨率1.3 nm(20 kV)，放大倍數(shù)12～1 000 000倍連續(xù)可調(diào)。

2.3 原位測(cè)試

原位測(cè)試包括十字板剪切試驗(yàn)(ZK1，ZK2)和靜力觸探試驗(yàn)(ZK5，ZK6)，測(cè)試點(diǎn)位如圖1所示。由于原位測(cè)試后土樣擾動(dòng)破壞嚴(yán)重，因此未采集土樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，室內(nèi)試驗(yàn)僅以鉆孔ZK0處的樣品為代表。十字板剪切試驗(yàn)采用電阻應(yīng)變式十字板頭，利用靜力觸探儀貫入裝置將十字板頭壓入到不同的試驗(yàn)深度，借助齒輪扭力裝置旋轉(zhuǎn)十字板頭，用JTY-5B型靜探微機(jī)量測(cè)土的抵抗力矩，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。靜力觸探試驗(yàn)使用上?？岂碈LD-3型靜力觸探貫入機(jī)，探頭為該公司生產(chǎn)的S10-2型雙橋靜探頭，測(cè)量?jī)x器為該公司生產(chǎn)的JTY-5B型靜力測(cè)量?jī)x，試驗(yàn)過(guò)程中儀器可自動(dòng)記錄被測(cè)土層的錐尖阻力和側(cè)摩阻力數(shù)值。

3 試驗(yàn)結(jié)果

3.1 基本物理狀態(tài)及液塑限

固化污泥土基本物理狀態(tài)指標(biāo)見(jiàn)表1，可以看出，固化污泥土具有低密度、低土粒密度、高含水量、高孔隙比等特點(diǎn)，工程性質(zhì)較差。固化污泥土飽和度為93.1%，處于非飽和態(tài)。雖然場(chǎng)區(qū)總體填埋深度高于地下水位，但由于細(xì)粒土顯著的毛細(xì)作用，土體理應(yīng)為飽和態(tài)。固化污泥土非飽和可能是因?yàn)槠湓诠袒蛱盥襁^(guò)程中形成較多的封閉孔隙，這些孔隙難以被后期的毛細(xì)作用飽和，也可能是因?yàn)橥林杏袡C(jī)質(zhì)降解產(chǎn)生的生物氣導(dǎo)致的[12]。

表1 固化污泥土基本物理狀態(tài)指標(biāo)

液塑限可用于分析土中水的狀態(tài)，液限大致表示結(jié)合水含量，塑限表示強(qiáng)結(jié)合水含量，塑性指數(shù)表示弱結(jié)合水含量[13]。固化污泥土的液塑限指標(biāo):塑限為83.0%，液限為110.8%，塑性指數(shù)27.8%，液性指數(shù)為1.439。試驗(yàn)結(jié)果顯示，固化污泥土液限高達(dá)110.8%，表明土體中結(jié)合水含量高，自由水含量低。同時(shí)，固化污泥土的塑限也很高，塑性指數(shù)相對(duì)較低，表明土體中的結(jié)合水主要以強(qiáng)結(jié)合水為主，弱結(jié)合水含量相對(duì)較少。再者存在一個(gè)特點(diǎn)，固化污泥土的含水量大于液限，液性指數(shù)大于1，但原狀土不呈流塑態(tài)，只有在重塑后才會(huì)處于流塑態(tài)。

3.2 化學(xué)成分與組構(gòu)

3.2.1 有機(jī)質(zhì)含量 固化污泥土有機(jī)質(zhì)含量測(cè)定結(jié)果見(jiàn)表2，可以看出，鹽酸浸泡前后，總碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)變化較大，表明固化污泥土中含有較多的碳酸鹽類(lèi)，應(yīng)該是固化材料產(chǎn)物。鹽酸浸泡后固化污泥土中總碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4.57%，總氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.52%，碳氮的質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8.92，換算求得有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.87%，蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.22%。可見(jiàn)固化污泥土含有較多的有機(jī)質(zhì)，屬有機(jī)質(zhì)土，且有機(jī)質(zhì)腐殖化程度較高。試驗(yàn)測(cè)得固化污泥土的燒失量為14.4%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于TOC法測(cè)得的有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，說(shuō)明固化污泥土中含有較多易分解的無(wú)機(jī)鹽類(lèi)，不適宜用燒失量表示有機(jī)質(zhì)含量。

表2 固化污泥土的有機(jī)質(zhì)含量1)

1) 有機(jī)質(zhì)含量為C含量乘以1.724，蛋白質(zhì)為N含量乘以6.25

3.2.2 掃描電鏡觀察 掃描電鏡觀察結(jié)果如圖2所示，從圖中可以發(fā)現(xiàn)片狀的粘土礦物顆粒、未定型的水化硅酸鈣(CSH)凝膠、結(jié)晶較好的針狀鈣礬石以及結(jié)構(gòu)松散的有機(jī)絮凝體。粘土礦物無(wú)定向地雜亂分布，CSH凝膠填充在礦物顆粒間起主要膠結(jié)作用，針狀鈣礬石相互穿插形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，有機(jī)質(zhì)主要吸附在土顆粒表面。土體顆粒間孔隙多，主要孔隙大小為1～6 μm，孔隙較大。CSH凝膠和有機(jī)質(zhì)脫水后結(jié)構(gòu)疏松，可見(jiàn)內(nèi)部含有大量的微孔隙。

圖2 固化污泥土SEM圖像Fig.2 SEM images of solidified sludge soil

3.3 基本力學(xué)性質(zhì)

3.3.1 直剪強(qiáng)度 將固化污泥土在天然含水量下進(jìn)行固結(jié)快剪試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖3所示。在100 kPa時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度僅為16.03 kPa，表明重塑后固化污泥土的強(qiáng)度較低。隨著固結(jié)應(yīng)力的增加，固化污泥土的抗剪強(qiáng)度呈曲線上升的形式，到400 kPa時(shí)，抗剪強(qiáng)度增加到78.84 kPa。通過(guò)直線擬合，得到土的黏聚力為-7.05 kPa，摩擦角為11.86°。黏聚力接近于零，符合重塑土的特點(diǎn)。

圖3 固化污泥土直剪強(qiáng)度曲線Fig.3 Direct shear strength curves of solidified sludge soil

3.3.2 側(cè)限壓縮特性 固化污泥土壓縮性指標(biāo): 初始含水量為122.9%，壓縮系數(shù)a1-2為3.073 MPa-1，壓縮指數(shù)為1.021，800 kPa固結(jié)后含水量為71.1%，塑限為83%。從試驗(yàn)結(jié)果可以看出，固化污泥土壓縮系數(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.5，壓縮指數(shù)也遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于0.167，屬于高壓縮性土。從試驗(yàn)的e-lgp曲線(圖4)發(fā)現(xiàn)，固化污泥土的e-lgp關(guān)系在壓力較大部分并不接近直線，與正常軟土有較大差異。固化污泥土在800 kPa固結(jié)壓縮后含水量下降51.8%，固結(jié)后含水量小于塑限。

圖4 固化污泥土e-lg p曲線Fig.4 The e-lg p curve of solidified sludge soil

3.3.3 十字板剪切強(qiáng)度 分別對(duì)場(chǎng)區(qū)兩個(gè)點(diǎn)位的固化污泥土和淤泥進(jìn)行十字板剪切試驗(yàn)，結(jié)果如圖5所示。淤泥埋深3.5～7.0 m，抗剪強(qiáng)度值為15.1～17.4 kPa，強(qiáng)度隨深度的變化較小。填埋固化污泥土埋深1.0～5.5m，抗剪強(qiáng)度值為13.8～23.7 kPa，抗剪強(qiáng)度隨深度的增加而顯著增大，與淤泥差異明顯。在相同埋深下，固化污泥土強(qiáng)度高于場(chǎng)區(qū)附近的淤泥。

圖5 十字板剪切強(qiáng)度Fig.5 Vane shear strength curves

3.3.4 靜力觸探試驗(yàn) 靜力觸探結(jié)果見(jiàn)表3，兩個(gè)點(diǎn)位ZK5和ZK6得到的錐頭阻力平均值均為0.6 MPa，側(cè)阻力平均值分別為18.4和17.85 kPa，摩阻比平均值分別為3.07%和3.01%，試驗(yàn)結(jié)果接近，表明數(shù)據(jù)較為可靠。根據(jù)廣東省標(biāo)準(zhǔn)《建筑地基基礎(chǔ)檢測(cè)規(guī)范》(DBJ15-60-2008)，由錐頭阻力求得地基土承載力特征值fak為78.9 kPa，變形模量E0為4.1 MPa，表明固化污泥土具有較高的強(qiáng)度和抗變形能力，工程力學(xué)性質(zhì)優(yōu)于一般淤泥質(zhì)土。

表3 靜力觸探試驗(yàn)成果表

4 分析與討論

固化污泥土是一種使用水泥等固化材料與污泥攪拌混合后形成的固化土體。物質(zhì)組成主要為水泥的水化產(chǎn)物以及污泥中原有的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)的存在常常使軟土表現(xiàn)出低密度、高塑性、高含水率、高孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度等特點(diǎn)[14- 15]。水泥產(chǎn)物CSH凝膠的膠結(jié)作用大大提高了土體的粘聚力，鈣礬石所形成的針網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)進(jìn)一步提高了土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。固化污泥土在形成過(guò)程中受攪拌作用，屬于松散的攪拌體，導(dǎo)致其孔隙比大。填埋后，逐漸壓實(shí)，但填埋時(shí)間較短，仍屬于次固結(jié)土。從前面的試驗(yàn)結(jié)果可知，固化污泥土具有許多特殊的性質(zhì)，下面將分別對(duì)其含水特性、強(qiáng)度特性和變形特性進(jìn)行討論分析。

4.1 含水特性

固化污泥土具有含水量高，結(jié)合水含量高，含水量高于液限卻不呈流塑態(tài)的特點(diǎn)。結(jié)合水含量高主要與其成分中含有較多未硬化的CSH凝膠和有機(jī)質(zhì)有關(guān)，它們都是結(jié)合水的主要持水物質(zhì)，脫水后會(huì)形成眾多微孔隙，如圖5所示。同時(shí)，固化污泥土還存在較多的大孔隙，自由水則主要存在于這些大孔隙中。由于水泥產(chǎn)物的強(qiáng)化作用，使得土體具有較高的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，所以當(dāng)含水量高于液限時(shí)，土體不呈現(xiàn)流塑態(tài)，而當(dāng)重塑后，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度喪失，土體變?yōu)榱魉軕B(tài)。

4.2 強(qiáng)度特性

在100 kPa固結(jié)應(yīng)力時(shí)，重塑固化污泥土的直剪強(qiáng)度僅為16.03 kPa。十字板測(cè)得原狀土在5.5 m處(自重應(yīng)力約70 kPa)的剪切強(qiáng)度為22.9 kPa。原狀土的強(qiáng)度大大高于重塑土，表明土體具有較高的結(jié)構(gòu)性。這主要是受到水泥固化的影響，原狀土顆粒之間以水泥產(chǎn)物為膠結(jié)物，具有較高的強(qiáng)度。當(dāng)土體完全重塑后，水泥膠結(jié)物被破壞，土體顆粒表面主要為有機(jī)絮凝物質(zhì)，顆粒間接觸關(guān)系由水泥膠結(jié)變?yōu)橛袡C(jī)質(zhì)絮凝粘合。由于有機(jī)質(zhì)連接強(qiáng)度低、黏聚力小，而且有機(jī)質(zhì)持水度高，大量水分起潤(rùn)滑作用，摩擦角也很小，導(dǎo)致土體的強(qiáng)度大大降低。另一方面，不管是原狀土還是重塑土，固化污泥土抗剪強(qiáng)度都表現(xiàn)出隨固結(jié)應(yīng)力的增加而大幅增加的特點(diǎn)。主要是因?yàn)楣袒勰嗤辽刑幱谇饭探Y(jié)狀態(tài)，存在較多的孔隙，隨著固結(jié)應(yīng)力的增加，孔隙被壓縮，密實(shí)度增加，土顆粒間接觸點(diǎn)增加，土體強(qiáng)度增加。

4.3 變形特性

重塑土的壓縮系數(shù)a1-2為3.073 MPa-1，壓縮指數(shù)為1.021，具有超高的壓縮性。高壓縮性主要是因?yàn)橥馏w中含有大量的大孔隙，這是由其欠固結(jié)狀態(tài)導(dǎo)致的。同時(shí)土中的CSH凝膠和有機(jī)質(zhì)都含有大量的微孔隙，進(jìn)一步提高了土體的壓縮性。靜力觸探的結(jié)果顯示固化污泥土具有高的變形模量，表明雖然固化污泥土具有高的孔隙比，但由于原狀土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度高，這些孔隙難以被壓縮，表現(xiàn)為高的抵抗變形能力。這種高孔隙又高結(jié)構(gòu)性的特點(diǎn)類(lèi)似于黃土。值得注意的是有機(jī)質(zhì)的存在會(huì)大大提高土體的蠕變性[16-17]，而且固化污泥土處于欠固結(jié)狀態(tài)，在長(zhǎng)期荷載作用下，會(huì)產(chǎn)生較大的次固結(jié)沉降。

5 結(jié) 論

1)填埋固化污泥土具有低密度、低比重、高含水量、高孔隙比、高液塑限等特點(diǎn)，其結(jié)合水含量高，含水量高于液限卻不呈流塑態(tài)。

2)固化污泥土的物質(zhì)組成主要為水泥的水化產(chǎn)物以及污泥中原有的粘土礦物和有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為7.87%，蛋白質(zhì)的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3.22%，碳氮質(zhì)量分?jǐn)?shù)比為8.92，有機(jī)質(zhì)主要吸附于礦物表面，呈絮凝狀。水泥的水化產(chǎn)物起主要膠結(jié)作用，大大提高了土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。土體顆粒間孔隙多，孔隙較大，CSH凝膠和有機(jī)質(zhì)內(nèi)部含有大量的微孔隙。

3)固化污泥土十字板抗剪強(qiáng)度值為13.8～23.7 kPa，強(qiáng)度隨深度的增加而增加，重塑后直剪強(qiáng)度大大降低，直剪強(qiáng)度隨固結(jié)應(yīng)力的增加呈曲線上升的形式。

4)固化污泥土地基土承載力特征值fak為78.9 kPa，變形模量E0為4.1 MPa，重塑后其壓縮性大大增強(qiáng)，壓縮系數(shù)a1-2為3.073 MPa-1。

5)固化污泥土中水泥產(chǎn)物的固化作用、有機(jī)質(zhì)的影響以及結(jié)構(gòu)上多孔隙欠固結(jié)的特點(diǎn)，共同造成了其特殊的含水特性、強(qiáng)度特性和變形特性。

致謝：感謝深圳市長(zhǎng)勘勘察設(shè)計(jì)有限公司提供勘察資料。

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Geotechnical engineering properties of the solidified sludge soil landfilled in Fuyong Shenzhen, China

LINShujiong,CHENJianshang,RANMengjiao,ZHANGChengbo

(School of Earth Science and Geological Engineering, Sun Yat-sen University, Guangzhou 510275, China)

The Fuyong sludge landfill site is located in the middle of the extension area of Shenzen International Airport, where it is going to build the T4 terminal. There is a great amount of solidified sludge soil landfilled in this site, which is a difficult problem for airport foundation improvement. In order to find out the geotechnical engineering properties of the solidified sludge soil, experiments including component analysis，microstructure observation，laboratory soil tests andin-situtests were performed in this study. The results showed that the solidified sludge soil contained flake clay mineral particles, unshaped hydrated calcium silicate (CSH), needle like ettringite and loose structure organic matters; there were a lot of voids between the soil particals including macrovoid(1～6 μm) and microvoid; the solidified sludge soil had characters of low density, low soil particle density, high water content, high void ratio, high liquid limit and high plastic limit; the vane shear strength of the soil was 13.8～23.7 kPa and its strength increased greatly with the increase of the consolidation stress; the characteristic value of foundation bearing capacity was 78.9 kPa and the deformation modulus was 4.1 MPa, but the compression coefficient of the remolded soil was 3.073 MPa-1.

solidified sludge soil; airport foundation; geotechnical engineering properties; microstructure observation

10.13471/j.cnki.acta.snus.2017.03.014

2016-12-02 基金項(xiàng)目：廣東省自然科學(xué)基金( S2013010012521)

林署炯(1991年生)，男；研究方向：巖土工程；E-mail：870657385@qq.com

張澄博(1970年生)，男；研究方向：巖土工程；E-mail：eeszcb@mail.sysu.edu.cn

TU443

A

0529-6579(2017)03-0093-07