起球黏土的物理力学指标相关性分析

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起球黏土的物理力学指标相关性分析

密实黏性土在管路水力输送过程中会形成球块状，使得输送的水力损失较不成球黏性土明显增

大，同时堵管潜在风险大，难以高浓度高产量输送。本文以近 2 年天津航道局黏土起球工地施

工现场数据为基础，分析现有指标的优势和缺陷，提出了本文中采用的黏土判别指标，并且针

对工程实例进行验证，用以初步预测黏性土在疏浚过程中是否发生成球现象，指导船舶实施安

全、高效疏浚作业，充分发挥船舶性能。

1 表征黏土起球的指标体系

疏浚工程中黏土类土质较为常见，其常规物理指标跨度大，对疏浚施工的影响迥异。从对输送

影响的表现上来说，其可分为不起球黏土与起球黏土 2 ———类不起球黏土输送特性与淤泥、

细粉砂类土质相似，不易发生沉淀堵管; 起球黏土截然相反，输送阻力大，易沉淀堵管，输送

特性与粗砂、砾石等相似，但又难以找出其分析方法。

以上 2 类黏土虽然疏浚界早已明确其发生的现象，但对于土质的区分指标研究较少，查阅文献

［1 ］得知，主要有 3 种指标体系，即荷兰 IHC 公司、水利水电十三局和安徽省水利机械疏浚

工程公司分别提出的排泥管内形成泥球的土壤条件。

绞吸船装机功率已达世界第一的天津航道局，在黏土输送方面所做的工程很多。根据天津航道

局已有的工程数据判断认为，前面提到的 3 种指标范围或过宽，或者指标体系、数据存在问

题，水电十三局提到的液性指数、塑性指数、液限、塑性 4 个指标重复，3 个指标即可，并且

其所提到的边界数据存在矛盾。安徽省水利机械疏浚工程公司指标偏少，不能有效表征黏土的

矿物成分及当前状态。IHC 指标体系较为合理，互不矛盾，但对土体的当前状态表现不够直

接，范围也过宽。本文依托近几年天津航道局典型黏土施工工程，统计了近几年连云港、天

津、厦门、鲅鱼圈、龙口等工地 287 组起球黏性土原状土的物性指标，在已有指标体系的基础

上，从输送角度以及天航局疏浚工程实际情况角度，对起球黏土指标取疏浚土密度、塑性指

数、液性指数作为黏土成球的基本判别指标，其判别指标如下: 1) 密度大于 1. 72 g?cm3; 2) 塑

性指数大于 17 ( 起球后的黏土球的塑性指数大于 10. 5) ; 3) 液性指数小于0. 72。

2 起球黏土的物理力学指标相关性分析

2.1 黏粒含量的的相关性分析

黏性土的力学指标 f，c 与土的黏粒含量的相关性较不显著，线性关系也不明显; 而物理指标

wL，IP 与土的黏粒含量线性明显，相关显著，因此土的塑性指数、液限、塑限都可以表征黏

粒含量。图1 为黏土起球工地黏性土塑性指数与黏粒含量的统计关系。从图1 中可以看出塑性

指数 IP 与黏粒含量具有良好的相关性，同增同减趋势明显，所以黏粒含量指标可考虑用塑性

指数 IP 表征。【图 1】

2.2 液性指数与其他物理力学指标相关关系

目前，虽有不少关于土的液性指数与其他物理力学指标相关关系的研究，但是，在对液性指数

与其他物理力学指标间关系的研究中还没发现专门针对疏浚黏土的，特别是海水下起球黏土的

研究结果。该节对鲅鱼圈、龙口、连云港等黏土起球工地代表性黏性土的液性指数统计值与标

贯击数、压缩模量、天然孔隙比、密度、粘聚力的统计值相关关系进行分析，结果见图2 ～

7。【图 2-7】

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摘要：

起球黏土的物理力学指标相关性分析密实黏性土在管路水力输送过程中会形成球块状，使得输送的水力损失较不成球黏性土明显增大，同时堵管潜在风险大，难以高浓度高产量输送。本文以近2年天津航道局黏土起球工地施工现场数据为基础，分析现有指标的优势和缺陷，提出了本文中采用的黏土判别指标，并且针对工程实例进行验证，用以初步预测黏性土在疏浚过程中是否发生成球现象，指导船舶实施安全、高效疏浚作业，充分发挥船舶性能。1表征黏土起球的指标体系疏浚工程中黏土类土质较为常见，其常规物理指标跨度大，对疏浚施工的影响迥异。从对输送影响的表现上来说，其可分为不起球黏土与起球黏土2———类不起球黏土输送特性与淤泥、细粉砂类土质相似...

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