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【摘 要】选取攀枝花地区昔格达土，将土样烘干、碾碎、过0.5 mm筛。称取土样，按土样干重的2%，4%，6%，8%，10%掺入水玻璃溶液，并按原状土的含水量调整掺加水量至23%的最优含水率，充分拌和后静止一天。将土切成圆柱体试样进行三轴压缩试验，从而获得改良后昔格达土的强度指标内摩擦角φ和内聚力C，最后将获得的实验数据与昔格素土的强度指标进行对比并得出结论，形成系统的技术资料为攀西地区昔格达土的改良研究提供新的思路与技术理论支撑。
【关键词】昔格达土；三轴压缩试验；强度指标
1.引言
昔格达地层主要分布于我国西南地区，是一套半成岩，也是一种工程性质较差的极软岩。主要由灰黄色、灰绿色、灰黑色的河湖相粘土、粉砂质粘土、粉砂及中粗砂组成。昔格达组原名“ 混旦层”，由常隆庆（ 1937年） 命名，时代归属为上新世。1958年袁复礼根据该层出露地点在昔格达村，故改称为昔格达层，并将其时代归属于第四纪中、后期。1965年曾忻耕称为昔格达组。昔格达地层含大量的以伊利石为主的矿物质，其亲水性较强，故昔格达土具有吸水易微膨胀、崩解、软化及泥化等特殊工程性质[1]。
水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠（Na2O·nSiO2）的水溶液，将水玻璃溶液压注到土中，生成的硅酸凝胶在潮湿环境下，因吸收土中水分处于膨胀状态，使土固结。西南科技大学曾采用直剪试验测定水玻璃改良昔格达土后的c、φ值，而直剪试验的剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，因为该面不一定是最薄弱面；剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象；剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而计算抗剪强度时却按土样的原截面积计算的；试验时不能严格控制排水或不排水，这一点对透水性强的土来说尤为突出。而三轴压缩仪的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试件中孔隙水压力的变化。此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处，而不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间。因此本次试验我们采用的是南京土壤仪器厂有限公司生产的SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行测定，属首次采用三轴剪切渗透试验仪来进行水玻璃改良昔格达土的c、φ值。
2.改良土的三轴压缩试验
昔格达土采用攀枝花市机场路某工地边坡弃土，其最佳含水量为23 %。将土样烘干、碾碎、过0.5 mm筛。水玻璃模数为2.9～3.2，Na2O与SiO2含量比为1%。称取土样，按土样干重的2%，4%，6%，8%，10%掺入水玻璃溶液，并按原状土的含水量调整掺加水量至23%的最优含水率，充分拌和后静止一天。将土制备成圆柱性形状，试样直径为39.1mm，试样每组制作5个，共30个试样。
图1 SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪
试验结果如表1：
表1 掺入不同比例水玻璃三轴压缩试验结果
水玻璃掺入量（%） 0 2 4 6 8 10
C 7.02 12.71 13.62 16.31 13.15 12.71
φ 11.35 13.87 15.32 19.64 15.73 13.62
图2 C值随水玻璃掺量变化图
图3 φ值随水玻璃掺量变化图
根据表1、绘制图2、图3可看出昔格达土的抗剪强度指标随水玻璃掺量的变化规律，在加入水玻璃溶液后，土体的粘聚力C值和内摩擦角φ显著增大，并在水玻璃用量为6%时两者同时达到最大值。这是由于水玻璃与水及土之间的化学反应生成硅酸钙或硅胶颗粒，填塞粘土颗粒间的孔隙，提高了土体强度。生成的硅酸凝胶脱水缩聚，使土体由单分子结构变成线性结构、网状结构甚至空间结构，从而改善了土的工程性质。水玻璃除与土直接生成沉淀填塞之外，还在粘土颗粒之间产生化学胶结作用，增强了土粒之问的连结力，从而提高土体强度[2]。但随着水玻璃掺量的增加，土样的含水量变大，密度减小，其内摩擦角、粘聚力也均随之减小，土体强度减小。因为随着水玻璃溶液加入量的增大，土体含水量随之加大，土粒间自由液态水增多，水分逐渐将颗粒包围，颗粒被自由水所分割，同时会在颗粒周围形成结合水膜，增大了孔隙水压力，粒间的连结力越来越弱，土体强度减弱[3]。
3.结论及展望
昔格达土在加入水玻璃溶液后的C、φ值比昔格达素土的C、φ值有显著提高。其中，C值提高最小值为81.05%，最大值为132.34%，平均值为94.56%；φ值提高最小值为20.00%，最大值为73.03%，平均值为37.13%。水玻璃溶液的最佳掺量为6 %。
（1）在考虑充分饱和下改良后的昔格达土抗剪强度指标的变化。
（2）对不同地区取回的昔格达土进行水玻璃改良，并研究其强度指标的区别。
（3）丰富完善关于水玻璃改良昔格达土后的力学性质研究。
参考文献：
[1] 阮小龙.高填方边坡昔格达土改性及加筋机理研究.[D].西华大学，2013.
[2] 虞跃，陈廷方，张俊. 水玻璃改良昔格达土物理力学性质的试验研究[J].路基工程，2010，27（2）：84-85.
[3] 李智毅，杨裕云.工程地质学概论[M].北京：中国地质大学出版社.1994：24.
【关键词】昔格达土；三轴压缩试验；强度指标
1.引言
昔格达地层主要分布于我国西南地区，是一套半成岩，也是一种工程性质较差的极软岩。主要由灰黄色、灰绿色、灰黑色的河湖相粘土、粉砂质粘土、粉砂及中粗砂组成。昔格达组原名“ 混旦层”，由常隆庆（ 1937年） 命名，时代归属为上新世。1958年袁复礼根据该层出露地点在昔格达村，故改称为昔格达层，并将其时代归属于第四纪中、后期。1965年曾忻耕称为昔格达组。昔格达地层含大量的以伊利石为主的矿物质，其亲水性较强，故昔格达土具有吸水易微膨胀、崩解、软化及泥化等特殊工程性质[1]。
水玻璃俗称泡花碱，是一种水溶性硅酸盐，其水溶液俗称水玻璃，是一种矿黏合剂。其化学式为R2O·nSiO2，式中R2O为碱金属氧化物，n为二氧化硅与碱金属氧化物摩尔数的比值，称为水玻璃的摩数。建筑上常用的水玻璃是硅酸钠（Na2O·nSiO2）的水溶液，将水玻璃溶液压注到土中，生成的硅酸凝胶在潮湿环境下，因吸收土中水分处于膨胀状态，使土固结。西南科技大学曾采用直剪试验测定水玻璃改良昔格达土后的c、φ值，而直剪试验的剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，因为该面不一定是最薄弱面；剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象；剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而计算抗剪强度时却按土样的原截面积计算的；试验时不能严格控制排水或不排水，这一点对透水性强的土来说尤为突出。而三轴压缩仪的突出优点是能较为严格地控制排水条件以及可以量测试件中孔隙水压力的变化。此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处，而不像直接剪切仪那样限定在上下盒之间。因此本次试验我们采用的是南京土壤仪器厂有限公司生产的SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪进行测定，属首次采用三轴剪切渗透试验仪来进行水玻璃改良昔格达土的c、φ值。
2.改良土的三轴压缩试验
昔格达土采用攀枝花市机场路某工地边坡弃土，其最佳含水量为23 %。将土样烘干、碾碎、过0.5 mm筛。水玻璃模数为2.9～3.2，Na2O与SiO2含量比为1%。称取土样，按土样干重的2%，4%，6%，8%，10%掺入水玻璃溶液，并按原状土的含水量调整掺加水量至23%的最优含水率，充分拌和后静止一天。将土制备成圆柱性形状，试样直径为39.1mm，试样每组制作5个，共30个试样。
图1 SLB-1A型应力应变控制式三轴剪切渗透试验仪
试验结果如表1：
表1 掺入不同比例水玻璃三轴压缩试验结果
水玻璃掺入量（%） 0 2 4 6 8 10
C 7.02 12.71 13.62 16.31 13.15 12.71
φ 11.35 13.87 15.32 19.64 15.73 13.62
图2 C值随水玻璃掺量变化图
图3 φ值随水玻璃掺量变化图
根据表1、绘制图2、图3可看出昔格达土的抗剪强度指标随水玻璃掺量的变化规律，在加入水玻璃溶液后，土体的粘聚力C值和内摩擦角φ显著增大，并在水玻璃用量为6%时两者同时达到最大值。这是由于水玻璃与水及土之间的化学反应生成硅酸钙或硅胶颗粒，填塞粘土颗粒间的孔隙，提高了土体强度。生成的硅酸凝胶脱水缩聚，使土体由单分子结构变成线性结构、网状结构甚至空间结构，从而改善了土的工程性质。水玻璃除与土直接生成沉淀填塞之外，还在粘土颗粒之间产生化学胶结作用，增强了土粒之问的连结力，从而提高土体强度[2]。但随着水玻璃掺量的增加，土样的含水量变大，密度减小，其内摩擦角、粘聚力也均随之减小，土体强度减小。因为随着水玻璃溶液加入量的增大，土体含水量随之加大，土粒间自由液态水增多，水分逐渐将颗粒包围，颗粒被自由水所分割，同时会在颗粒周围形成结合水膜，增大了孔隙水压力，粒间的连结力越来越弱，土体强度减弱[3]。
3.结论及展望
昔格达土在加入水玻璃溶液后的C、φ值比昔格达素土的C、φ值有显著提高。其中，C值提高最小值为81.05%，最大值为132.34%，平均值为94.56%；φ值提高最小值为20.00%，最大值为73.03%，平均值为37.13%。水玻璃溶液的最佳掺量为6 %。
（1）在考虑充分饱和下改良后的昔格达土抗剪强度指标的变化。
（2）对不同地区取回的昔格达土进行水玻璃改良，并研究其强度指标的区别。
（3）丰富完善关于水玻璃改良昔格达土后的力学性质研究。
参考文献：
[1] 阮小龙.高填方边坡昔格达土改性及加筋机理研究.[D].西华大学，2013.
[2] 虞跃，陈廷方，张俊. 水玻璃改良昔格达土物理力学性质的试验研究[J].路基工程，2010，27（2）：84-85.
[3] 李智毅，杨裕云.工程地质学概论[M].北京：中国地质大学出版社.1994：24.