有机质浸染砂的工程特性与工程可利用性研究

Hainan Island is a very long coastline, the Gulf many.These areas have a rich land and marine resources.These areas are the fastest economic growth in the most dynamic areas in Hainan.Major projects in the international tourism island are located in this region.In these major projects,occurred in many engineering problems because of the organic infect sand.Such as:production pile difficultly problem、insufficient strength of concrete placement problem、 composite foundation failures problem and so an。According to preliminary research，this sand is not only contains a lot of organic matter，and it's formation is very complex。The organic matter and sand contact specially,form a special sand--the organic infect sand.So it has the special nature of ptojects.These special properties may be caused the problems of the above projects.On the basis of the causes of sand and its special structure,Sstudy by a large number of laboratory experiments,This topic understand the engineering properties of this sand,and to guide experiments and applications of field engineering. Research results can solve a large number of engineering problems in the international tourism island of Hainan.Nearby development and utilization of local building materials can reduce the project cost.The research results may have guiding roles on the other similar problems in other coastal areas, lake's projects.

海南岛海岸线绵长，海湾众多，这些地区拥有的丰富的陆地和海洋资源，是我省经济发展最快、最有活力的地区，国际旅游岛建设中的主要工程项目都位于这一地区。在这些项目的建设中，发生了许多因这种有机质浸染砂而产生的工程问题，如：难以现场成桩问题、现场浇筑混凝土强度不足问题、复合地基失效问题等等。据初步研究，这种砂因粒度成分而区别于软土，因有机质的存在形式而区别于贝壳沙，它不仅含有大量的有机质，而且这种有机质的成因复杂，与砂粒之间的接触关系特殊，形成了一种具有特殊结构的有机质浸染砂，因而具有了特殊的工程性质。这些特殊的性质可能是引起上述工程问题的原因。本课题在研究这种砂的成因及其特殊结构的基础上，通过实验室实验，了解其工程特性，并以此指导现场工程实验与应用。研究成果可解决海南国际旅游岛建设中的大量工程问题，就近开发利用本土建筑材料，降低工程造价，对其它沿海、沿湖地区工程建设中的类似问题也具有参考意义。

海南海湾相有机质浸染砂中常出现成桩困难、现场浇筑混凝土强度不足和复合地基失效等工程灾害问题，该土层工程灾害的防治是亟待解决的技术难题。首先在研究这种砂微细观结构和地质成因等工程特性的基础上，分析其有机质存在形式；通过室内三轴试验建立其本构模型；再根据优化的固化材料和配合比建立固化土本构模型，通过现场试验修正室内试验，研究固化土桩的工程性质；最后给出加固成桩技术的设计参数、施工工艺及相应标准；同时探索有机质浸染砂作为本土建筑材料的可能性。.研制了一套试验装置来还原有机质浸染砂中有机质的生成，同时自主研发了室内新型全自动水泥土搅拌桩成桩装置，通过室内成桩试验的加固效果来验证有机质浸染砂-水泥土配合比的正确性并对其进行修正。.研究表明：现场调研勘察海南岛海口湾、南渡江口、清澜湾、小海湾、陵水湾、洋浦湾等，均发现有机质浸染砂，试验取土点为有代表性的文昌市清澜湾某工地；根据X射线光电子能谱图，确定土样中确实含有有机质，其含量为5%-8%，且随取土深度的增加，有机质含量减少；通过扫描电镜下的观察发现土样砂颗粒表面较为光滑，砂颗粒表面像被一层物质覆盖，孔隙较少；三轴剪切过程中，土样表现出微弱的软化特性和明显的剪胀性，邓肯-张模型不能很好的反映有机质浸染砂的剪胀特性；影响有机质浸染砂-水泥土抗压强度的各因素主次顺序为：掺合料种类→水泥掺入比→水灰比，经优化选取的配合比为掺合料为熟石灰、水泥掺入比20%、水灰比0.45；提出了岩土体空间变异性大型3D随机场模拟的修正线性估计方法，能够产生同时反演材料不均匀性与施工不确定性的复杂3D随机场；基于岩土体的微观结构，揭示了岩土体材料热物理系数空间变异性的传播机理，阐明了人工冻结法中温度场的不规则变化规律；发明了“钢筋纤维水泥土桩”、“一种套管竹筋水泥土桩”、“含有加热装置的微生物土系统”和“热加固桩”等多项加固成桩及相关技术，丰富并创新了在有机质浸染砂中的地基处理技术。