王浩
大连大学 辽宁大连 116622
摘 要: 近几十年来，随着我国经济的快速发展，出现了一大批具有重大意义的工程，这些工程涉及到我国大量的河道疏浚、填海造陆、海底隧道建设、海上机场开发等项目。这些项目产生了大量的淤泥，由于淤泥土本身力学性质较差的原因，使得其很难成为较好的工程用土。研究这些淤泥的力学特性成为了我国近年来学者的重要科研任务，经过一些年的发展，国内外学者对淤泥的力学特性多少有些掌握，这里重点介绍国内外学者对淤泥的动力学特性进行的研究。本文对我国和国外的部分学者的研究内容进行了介绍，并对我国淤泥进行动力学分析的方法和内容进行了梳理和总结。
关键词: 淤泥；排水装置；动力特性
一、前言
近些年来，随着我国经济的迅速发展，我国一大批项目已经建设成功或正在建设中，这其中涉及到了众多的跟淤泥相关的项目，也由此产生了很多的问题。
我国是世界上拥有广阔水域面积的国家,目前拥有众多的天然湖泊、天然河流和海洋面积。世界各地自古以来都在疏浚河道，清理淤泥，我国也包括在内，随着经济的飞速发展，我国的疏浚力度每年都达到一个新的层次。由目前的发展态势来看，我国在河湖整治和水利建设的过程中仍会产生一定量的淤泥而无处堆放。
目前的思路是把这些淤泥固化下来，作为路基和其它的地基材料。虽然经过长期的研究，这些经过添加固化剂的淤泥的静力学特性已经得到了良好的认识和掌握，但是还没有完全的被掌握，其中动力学特性还需要进一步的研究和总结，这些淤泥的动力学性质通过各种试验正在逐步的得到认识和掌握，这为我们综合利用淤泥提供了参考。
二、国内外固化土综合动力特性研究现状
（一）动力固结试验
孟庆山等通过对淤泥质土（w =46.57%，wL =50.51%，wp =23.8%，e0 =1.275）进行了室内动力固结试验，以此来研究由不同冲击能、击数和围压下作用下饱和土的性状。
实验中发现：原状土与重塑土在经过动力固结后的三轴剪切的应力–应变关系表现出不同的力学性质。试验中发现：重塑土在较低围压下表现出应变硬化特性，在高围压下表现应变软化。通过对原状土、重塑土和超固结土的应力–应变关系的双曲线拟合发现他们的具有较好的归一性；从应力路径的角度分析，原状土在低围压下和经过动力固结后再剪切的过程中发现其具有超固结土的特性。因为砂芯排水井的影响，动力固结后软土的超固结特性越发明显。
（二）自行设计改造的动力排水固结装置试验
白冰等利用自行设计改造的动力排水固结装置，对武昌重塑黏土（含水率 w =37.4%，液限 wL=36.9%，塑限 wp =16.4%，天然孔隙比 e0 =1.04）做了大量的室内试验，得出了饱和软黏土经过多次冲击和再固结后的抗剪强度大大改善，次固结变形也将显著减小的结论。
在该实验中：等压应力状态下再固结体应变与冲击后孔压之间的关系可为偏压应力状态下的情形提供参考，这说明在 和之间存在着唯一性的关系[2]。超固结土只有在相对较大剪应变条件下才会有明显的孔压产生。在同条件下的的剪应变，随着 I P 的增大，与此对应的孔隙水压力也会变大，因而I P 可以反应饱和软粘土的“再固结势”大小。
（三）施加双向正弦波循环荷载试验
Huseyin Yildirim 等研究了在不同应力水平软黏土体排水与不排水时，经过施加双向正弦波循环荷载之后，观察土体的固结沉降情况，与此同时也探讨了给土体设置不同应力状态，土体抗剪能力在低频 0.1 Hz循环荷载作用后的的变化情况。
试验表明：分别在不排水循环和排水循环的作用下，在第一次循环荷载实验中，可以观察到正常固结的粘土会产生相对较高的孔隙水压力。孔压和沉降值也会随着循环的次数增加而增大，应该注意的是最大应变值在循环加载试验的第一阶段就已经表现出来了。试样的剪切应变在循环加载下也会逐渐的减小。应力-应变曲线斜率的增大即代表着土体的动剪切模量也在增大。
（四）动三轴试验
张向东等研究营口的软土（w =40.31%，wL =30.2%，e0 =1.09），利用动三轴试验得出了固结比和振动频率对软土动强度的影响并非简单的增大或减小，而是存在一个临界值，在临界值的左侧，软土动抗剪强度在逐渐的增大，在临界值的右侧时，软土动抗剪强度在逐渐的减小。
试验显示：在动应变与振动次数关系曲线中，该地区软土的动应变会随着振动次数的增加而增大。固结比和振动频率对软土抗剪强度的影响存在着临界值。试验还表明在长期的动荷载作用下，该地区的软土动强度会较小，只有20kPa左右，当其要成为公路和铁路地基时，需慎重的考虑由于长期动荷载作用下而导致的地基承载力不能满足工程需要等实际工程问题；可以用Hardin双曲线模型公式来表示动荷载作用下软土的动应力－应变骨干曲线，存在一个应变转折点，当曲线达到转折应变的时候，应变会快速的增加，直到土样发生坍塌破坏。在动模量试验中，我们可以发现该地区的软土动弹性模量会随着动应变的增加而降低，其中最大的动弹性模量与固结比、固结时的围压和振动的频率是正比关系。由动骨干曲线方程可知该地区软土的关系方程；该地区的软土的动阻尼比会随固结围压和固结比的增加而减小，但动模量却相反，动弹性模量和动阻尼比和振动频率的变化具有一致性。
（五）基于扫描电镜和 PCAS 微观定量测试技术下的波浪荷载试验
曹洋等用扫描电镜和PCAS 微观定量测试技术来研究杭州原状软土，对波浪荷载下的饱和软土的微观结构进行探究，实验中设置不同的循环应力比和不同的频率条件，以此来观察孔隙的分布特征和变化规律。
此实验得到了以下结论：在动荷载作用下，频率越低或循环应力比越大，则造成试块破坏所需的循环次数越少。在剪切带上的多数孔隙的排列方向与剪切带方向一致，循环应力水平对土体的宏观变形和微观结构特征变化影响较大，试样临界破坏应变水平的高低会随循环应力比的变化具有一致性，其孔隙微观结构特征也表现较好的规律性[5]。土体的宏观变形特性和微观结构特征受频率变化影响相对较小，该土体的临界破坏应变水平在不同频率影响下表现出基本一致特征，但是相应的孔隙的尺度大小、排列方式、形态大小等微观结构特征的变化规律性却不明显。
三、结语
我国经济的高速发展，以及人们生活水平的提高，对淤泥的疏浚量也会越来越大，其不合理的处理方式造成环境污染的后果不被人民所接受。大量的淤泥处理给我们带来了新的的研究方向和课题，同时也给我们提供了结合理论与实践现实条件，这可以使得我们积累大量数据。但是淤泥的动力学特性依然有许多不被我们所熟知和掌握，这是我们的需要努力的方向,为进一步提高我国淤泥的合理使用而努力。
参考文献：
[1]孟庆山,汪稔,刘观仕.动力固结后饱和软土三轴剪切性状的试验研究[J].岩石力学与工程学报,2005(22):4025-4029.
[2]白冰, 章光, 刘祖德. 冲击荷载作用下饱和软黏土的一些性状[J]. 岩石力学与工程学报, 2002, 21(3): 423－428.
[3]张向东, 刘家顺, 张虎伟. 循环荷载作用下软土动力特性试验研[J]. 公路交通科技, 2014, 31(5): 1－7, 20.
[4] 曹洋, 周建, 严佳佳. 考虑循环应力比和频率影响的动荷载下软土微观结构研究[J]. 岩土力学, 2014, 35(3):735－743.