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摘要:通過對區域地層資料分析基本查清了區域內軟土分布規律,對200余組土工試驗數據進行數理統計,系統分析了區域軟土的物理力學性質,較好的揭示了區域軟土的工程特性,對區域工程建設具有指導意義。
關鍵詞:軟土;工程特性;物理力學指標
1、前言
蕭山北部平原地處寧紹平原西端,為蕭涌水網平原區和蕭北-慈北河口濱海平原區,地面高程5.5~7.5米,地勢由南向北傾斜。第四系以來古氣候變化劇烈,海面多次上升,形成數次海侵,地層沉積類型復雜。隨著城市化進程的加快,工業的迅猛發展,重大基礎設施的規劃與建設,灘涂、港口資源的開發利用,研究區域軟土分布規律、探討軟土特理力學性質,對該地區經濟社會的可持續發展,保障城市建設規劃布局、港口建設有重要意義。
2、成因類型
區內軟土層主要形成于全新世早中期(Q42)、全新世早期(Q41)和晚更新世晚期(Q32)的三次海侵時期,為濱海、淺海相和湖沼相堆積,巖性為灰、深灰色淤泥質粘土、粉質粘土,局部夾粉砂薄層。流塑~軟塑,層狀或鱗片狀構造;土質細膩,粘滑,均一。含有機質和半炭化植物碎片,普遍見有螺、貝殼碎片及牡蠣殼碎片,局部富集成層,常見大量蟲孔、蟲跡。
3、分布規律
區內軟土共分三層,第一層軟土形成于全新世早中期(Q42),在區域內因受后期河流、海水切割侵蝕等影響,在區內普遍缺失。第二軟土層形成于全新世早期(Q41)廣泛分布于全區,頂板埋深1.0-40.6m,厚2.5-35.3m左右,一般在硬土層之上時該層厚度較薄,位于粉砂層之下時,則較厚,且沿江由上而下從薄變厚,在錢塘江河口一帶厚度最大。第三軟土層形成于晚更新世晚期(Q32)受后期河流海水切割等影響,多呈區塊狀分布,頂板埋深20.7-51.4m,厚1.8-20.1m左右,一般規律分布于第二軟土層之下,局部地帶因后期河流侵蝕而缺失。
4、物理力學指標與工程特性
(1)物理力學指標
區內軟土層主要呈流塑狀態,僅各層與下臥硬土層過渡處漸變為軟塑及第三軟土層以軟塑為主,具高含水量、高靈敏度、流變性、高壓縮性、低強度、低透水性和不均勻性等特點。但各層之間有一定差別,通過對取得的200余組土樣進行數據分析及數理統計,可以看出第二軟土層含水量高,多數在50~35%,最高55%,孔隙比大,一般1.1左右,最大達1.5,其飽和度在90%以上。壓縮性高,壓縮系數大于0.8Mpa,壓縮系數隨著土的含水量和液限的增大而增大。成分主要為淤泥質粘土和淤泥質粉質粘土,局部為粉質粘土,主要呈灰色、深灰色,流塑,含少量貝殼和有機質及植物碎屑,水平層理發育,其間夾薄層粉砂、粉土薄層,呈“千層餅”狀構造,粉砂、粉土層厚1mm左右。物理力學指標見下表
巖土名稱統
計
項
目天然
含水
量
ω
(%)天
然
孔
隙
比
e液
限
ωL
(%)塑
限
ωp
(%)液
性
指
數
IL塑
性
指
數
IP直剪(快剪)壓縮
系數
α
0.1-0.2
(1/MPa)壓縮
模量
Es
0.1-0.2
(MPa)多橋
靜探
錐頭
阻力
qc
(Mpa)
內摩
擦角
φq
(度)粘聚
力
Cq
(kPa)
淤
泥
質
粉
質
粘
土最大值55.11.5751.228.91.3922.514.817.01.3503.311.83
最小值23.90.7729.620.00.837.34.77.00.2901.520.15
平均值39.81.1638.623.51.1115.19.711.50.8332.410.87
標準差5.3470.144.2471.8300.0982.6051.9242.0680.1840.3030.322
變異系數0.1340.120.1100.0780.0880.1730.1980.1800.2210.1260.370
標準值40.41.1838.123.31.1214.89.511.20.8542.370.86
第三軟土層主要呈軟塑狀態,局部流塑,含水量較第二軟土層明顯較低,強度也較第二軟土層有所提
高,主要由粉質粘土和粘土組成局部夾砂質粉土,呈灰色、灰褐色,含大量植物碎屑,物理力學指標見下表
巖
土
名
稱統
計
項
目天然
含水
量
ω
(%)天
然
孔
隙
比
e液
限
ωL
(%)塑
限
ωp
(%)液
性
指
數
IL塑
性
指
數
IP直剪(快剪)壓縮
系數
α
0.1-0.2
(1/MPa)壓縮
模量
Es
0.1-0.2
(MPa)多橋
靜探
錐頭
阻力
qc
(Mpa)
內摩
擦角
φq
(度)粘聚
力
Cq
(kPa)
粉
質
粘
土最大值46.91.3851.229.31.0222.316.723.00.8706.392.03
最小值24.80.7231.920.40.578.69.68.00.1602.250.63
平均值35.21.0638.723.60.8315.112.816.40.5263.871.27
標準差5.2860.184.8052.2040.0902.9301.3562.8190.1440.8660.327
變異系數0.1500.130.1240.0940.1080.1940.1060.1720.2740.2240.251
標準值36.21.0937.823.10.8514.612.615.80.5533.701.28
(2)工程特性
由于區內軟土具有流變性、高壓縮性、低強度的特點,一般不宜作為建筑物的基礎持力層,對必須采用軟土層作持力層時,須進行必要的地基處理,如采用堆載預壓或真空預壓,或攪拌樁等復合地基方案;對上硬下軟的雙層地基土結構,應對軟弱下臥層進行強度和變形驗算。當建(構)筑物離池塘、河岸較近,應注意軟土側向塑性擠出或滑移的可能性;當地基土受力范圍內,軟土下臥層為基巖或硬土層且其表面傾斜時,應分析判定軟土沿此傾斜面產生滑移和不均勻變形的可能性。當工程施工層或持力層在此層上時,應充分考慮軟土的不利因素,加強基坑的支護強度、地基土的強度及上部結構的整體性,必要時應進行沉降量驗算。在基坑開挖過程中,基坑側壁易產生較大變形,坑底易隆起;當軟土受到振動后,土結構被破壞,強度降低,很快變成稀釋狀態,易產生側向滑移、沉降及基底側向擠出等現象。對深厚軟土中的基坑開挖,為防止變形過大,可采取坡頂卸荷與支護結構被動區加固的處理措施
5、結論
(1)、在分析研究區內軟土勘察資料的基礎上,結合室內土工試驗及野外鉆探、原位測試,基本查明了蕭北平原軟土分布范圍及空間規律。
(2)、對野外所取樣品數據進行了分析統計,剔除了異常值,給出了區域軟土的基本物理力學指標,對本地區其他工程具有實際利用價值。
(3)區內軟土沉積時代較新,自重固結尚未完成,在開發利用該軟土層時,應考慮其自重應力及附加應力的影響。
參考文獻:高大釗-土力學地基基礎
。