[科普中国]-淤泥

淤泥是一种天然含水量大于流性界限，孔隙比大于1.5的软土。是海湾、湖沼或河湾中水流缓慢的环境中有微生物参与作用的条件下所形成的一种近代沉积物。富含有机物，常呈灰黑色，力学强度低，压缩性强。地基中如有淤泥则易引起建筑物沉陷。

简介淤泥是静水或缓慢的流水环境中沉积、经生物化学 作用形成、天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土。在有微生物参与作用的条件下形成近代沉积物，富含有机物，通常呈灰黑色;力学强度低，压缩性强。其抗震性能很差。在强烈地震作用下，易引起建筑物地基沉陷。

特点淤泥属特殊土，具有不同于一般土的特性。淤泥质软土含水率较高，一般大于 40 %，具有流变性、触变性；颜色一般呈深灰色或暗绿色，并有臭味; 天然孔隙比大于 1. 0; 含有机质，甚至变成泥炭土 (有机质含量大于 50 %时)； 强度低、压缩性大、透水性差、抗剪强度低等。其高含水率和富含有机质是淤泥最显著的特征，影响着其他性能。淤泥中含水率变化较大，如有的含水率大于液限，而有的却相反。淤泥中较高含水率严重影响其力学性能。土体抗剪强度作为结构设计最重要的参数，受含水率影响较大，随着淤泥中含水率增大，其呈降低趋势。高含水率亦影响土体粘聚力，使土颗粒间作用力减弱。黄丽珊的研究表明，淤泥的粘聚力与液限和含水率之差呈正比，表明粘聚力受含水率影响。富含有机质是淤泥又一显著特点。所谓有机质是指土中各种动植物残骸和微生物及它们的生命活动所产生的物质的总和，它是淤泥土中最活跃因素之一，属于土壤学范畴。有机物是很复杂的物质，很难给出确切定义较为广泛接受的是苏联学者 Kononova的观点，认为土中有机质的存在，主要有以下几类:

(1) 新鲜及分解不充分的动植物残体。

(2) 腐殖质。①腐殖物质: 腐殖酸 (又称胡敏酸、富里酸) 等; ②生物残体的分解物和由微生物再合成的产物: 蛋白质、碳水化合物及其衍生物、蜡、树脂、脂肪等。其中腐殖质约占50 % ～ 90 %，而腐殖酸又是腐殖质的主要成分，约占60 % 左右，对淤泥物理化学性能起决定性影响。

腐殖酸的形成过程称为腐殖化作用，腐殖化作用是一系列极端复杂的过程，其中主要是微生物为主导的生化过程，也可能是纯化学的反应，但具体作用还无定论。其中比较典型的理论有: 木质素 － 蛋白理论、多酚理论、细胞自溶理论及微生物合成理论等，其中前两种理论较为重要，得到广泛应用，并详细说明了腐殖酸的形成过程。有机质的存在影响着土体的性能，试验及实践均表明，随着有机质含量的增大，土体液塑限提高，而流变阻力减小。有的学者则认为只有当有机质含量达到一定程度时，土的液塑限才随有机质含量增大而增大，这个含量约为 3 % ～4 %。对于有机质是如何影响土体物理性能的，一般认为有机质通过吸附土颗粒表面的结合水，影响着土体物理性能，其中强结合水是主要因素，弱结合水是次要因素。

淤泥固化土壤固化处理具有悠久的历史，早在几千年前，人类就懂得用石灰和火山灰来固化土壤，以适应生产活动的需要。但是将其作为一门学科来研究，却仅有百余年的历史。淤泥固化处理是指通过在淤泥中加入一定量的外掺剂，改善淤泥土的物理力学性能，以满足不同工程

需要的一门技术，属土壤固化处理范畴。淤泥固化处理以其工艺简单、施工效率高、价格合理等优点，使其在实践中得到广泛的应用。淤泥中加入固化材料后，其物理性能将发生改变，这是因为: 淤泥与固化材料比重不同，有的固化材料比重大于淤泥，有的则相反，两者混合后，改变了淤泥比重；固化材料的加入往往消耗部分水分及有机质，生成新的物质，从而改变淤泥含水率、液塑限及流变性。) 强度。淤泥固化土作为工程填料使用，强度是其最主要的指标，现阶段强度研究主要集中在无侧限抗压强度及抗剪强度等参数。由于淤泥具有高含水率、富含有机质等特点，因此对淤泥固化土的强度影响因素的研究，主要集中在初始含水率、有机质、固化材料掺加量等方面。初始含水率较大，淤泥固化土强度降低；有机质大，减小固化土强度，甚至使固化材料失效; 而固化材料的掺入量也是决定性因素，固化材料掺加量不足，固化土无强度，量过大，多余部分则失去作用。变形。淤泥固化土的变形包括受力变形和环境变化引起的变形。受力变形包括无侧限抗压强度的破坏应变，三轴试验中不同围压下固化土的轴向应变以及构件的拉伸变形; 环境变化引起的变形包括不同龄期、不同条件下的体积变形等。

淤泥固化土作为各类工程的承载基础或砌筑材料，其耐久性是必须考虑的因素。因其属亲水性胶凝材料，受水影响大，因此应考虑水对耐久性的影响，包括抗渗性、抗冻性以及特殊条件下的抗冲刷性、耐腐蚀性等。淤泥固化土抗渗性往往较好，而抗冻性则较差。在影响淤泥固化土力学性能的因素中，往往对耐久性也有影响，力学性质好，耐久性也好1。

本词条内容贡献者为:

王沛 - 副教授、副研究员 - 中国科学院工程热物理研究所