丹東地區東港～浪頭海岸帶軟土特征分析

【摘 要】東港～浪頭地區海岸帶軟土分布廣泛。本文分析研究了軟土的分布特征及其形成環境，掌握認識了軟土的物理力學性質及化學特征，提出了軟土的危害性及軟土地區淺基礎的適宜性。

【關鍵詞】軟土；高靈敏性；流變性；淺基礎；適宜性

1. 引言

第四紀沉積的軟土在我國分布廣泛［1］，是工業與民用建筑、道路橋梁、水利設施、海防

與堤防、港口碼頭等土木工程的地基。東港～浪頭地區的沿海地帶地基中局部地段軟土地基較厚，在地震等外部動態載荷和土木建筑工程的自重穩定載荷作用下會發生長期的流變行為，對工程的穩定性和安全性構成極大的威脅。由其在大東港擴建及沿海開發區的興建過程中，填埋處理大量的軟土層，在此基礎上修建港口工程、土木工程。軟土含水量大，具有明顯的流變性，會產生地基沉降大、沉降不均勻、地基抗剪強度低等不良工程地質問題［2］，從而導致巖土工程、土木建（構）筑工程出現地基沉降滑動、工程傾斜開裂、失穩倒塌等安全事故。研究軟土的分布規律及其特征，并對其危害性提出相應的防治措施，對防治和減少地質災害的發生有重要的理論意義和實用價值［3］。

2. 軟土的形成環境

2.1 軟土分布特征。

區內軟土帶集中分布于：東港市的前陽鎮——馬家大院一線，呈帶狀分布；西北起大作樹東南至海龍一線，沿柳林溝呈帶狀分布；長山鎮、小寺、蘆家屯、劉家泡以及浪頭鎮附近等地分布有小面積零星狀的軟土。主要分為三個沉積類型：沖海積、海積及海陸過渡型。

（1）沖海積軟土主要發育在柳林溝兩岸，在季節性降水中，由暴雨等特大降水所形成的巨大暫時性水流，沿溝谷沖刷，形成寬闊的河谷，伴隨著海水大潮的侵入，形成沖海積層。

（2）海積軟土主要發育在東港地區，該地帶雖然屬河口三角洲地帶，常常有大江大河在附近入海，在開闊的海岸區有著寬廣的濱海灘涂和沖積平原，但河流入海的影響相對于海水的影響來說相對較小，所以以海相沉積為主。

（3）海陸過渡型沉積主要發育在浪頭地區，作為東北地區主要河流的鴨綠江在丹東和朝鮮交界處入海，形成河口三角洲，沉積了以海積和海陸過渡沉積為主的軟土層。

2.2 軟土形成環境。

（1）在柳林溝兩岸，隨著季節性降水，由暴雨等特大降水所形成的巨大暫時性水流，對兩岸進行侵蝕，形成侵蝕溝，由于常年攜帶來的細粒物質數量十分可觀，侵蝕溝中被侵蝕的碎屑堆積物，由于河流下切侵蝕作用的加強，被抬升超出一般洪水水面以上，以向兩岸側向侵蝕為主，形成寬廣的河谷堆積，河水流入黃海，又伴隨有周期性海水入侵。因此，在該區沉積了厚10m左右的沖海積地層。

（2）在東港地區，開闊的海岸帶有著寬廣的濱海灘涂和濱海平原，又有大江大河在附近入海，區內河網密布，水流速度很慢，攜帶的物質大多來自很遠的上游地區，經過逐級分選，進入沉積區的物質多為細小顆粒，隨著潮水的影響和季節性或周期性降水區域的變動，所引起的粒徑稍微變化，通常反映在沉積剖面上出現粘土和粉細砂的交替沉積。由于常年攜帶來的細粒物質數量十分可觀，軟土沉積層的積累速度較快，積累厚度較大，最厚可達20m，沉積物也十分疏松。

（3）在浪頭地區，由于鴨綠江在丹東和朝鮮交界處入海，沉積物下沉，分布在平緩的坡面上，構成平臺，形成水下三角洲。隨著沉積物堆積越來越多，使水下三角洲露出水面，三角洲上的低洼地帶在水流的充填下形成湖泊沼澤；另一方面在向海方向，河流攜帶的物質在水下三角洲前方的前緣斜坡及其緊鄰的海底堆積而形成前緣斜坡和前三角洲沉積。三角洲平原的水上泛濫層又以細粒的粉砂、粘土為主，橫向上構成中間砂質沉積、兩側粘土質沉積為主的軟土堆積層。

2.3 軟土的礦物結構。

（1）東港－浪頭地區軟土的主要礦物成分是原生礦物，以石英、長石為主，其中石英含量較高，其次為堿性長石及斜長石，原生礦物一般為粉粒組的主要成分，粘土礦物為粘粒組的主要成份，吸附力較強，且有親水性。

（2）次生礦物以伊利石、蒙脫石為主，有少量的綠泥石、高嶺石，局部含有方解石。由于伊利石、蒙脫石相鄰晶胞之間具有較強的氫鍵連接，結合較弱，水分子容易自由滲入，形成較細的顆粒，比表面積較大，親水性較強，壓縮性高，抗剪強度小，工程地質條件差。

（3）有機質含量較少，一般呈現膠凝狀，具有表面活性，其對土的工程性質影響甚大，它不僅會對土的分散性、含水量與干密度等物理性質產生影響，而且會使土的壓縮性、強度等力學性質惡化。

3. 軟土的化學特征與物理力學性質

3.1 化學特征。

對東港－浪頭地區軟土進行氧化物、有機質進行分析可知，氧化物含量主要以二氧化硅為主，其含量在61.59～64.95%%，其次為三氧化二鋁，其含量在13.64～14.77%，以及少量的三氧化鐵、氧化鈣和氧化鎂。有機質含量為2.65～4.98%，

易容鹽中陰離子以氯離子為主，含有少量硫酸根、碳酸氫根，陽離子主要以鈉離子為主，含有少量的鎂離子、鉀離子，主要是由于沉積環境所致。

3.2 物理力學性質。

東港－浪頭軟土的物理力學性質研究，通過對表4中所列的物理力學指標的分析，可以得到區內的主要物理力學性質。

軟土物理力學指標統計表（見表4）。

從表4可以看出，區內軟土具有天然含水量高，天然孔隙比大，壓縮性高，抗剪強度低等特點，天然含水量大于液限而天然空隙比小于1.5但大于1。由此可知，本區的軟土主要由淤泥質粘土組成。

4. 軟土的原位試驗

4.1 軟土靜力觸探。

靜力觸探是應用很廣的一種原位測試技術，其用途主要可用于劃分土層、測定土的物理力學指標、求淺型基礎的承載力，在樁基設計中選擇樁尖持力層，確定單樁承載力等，經過統計，東港－浪頭地區雙橋靜力觸探的錐尖阻力qc：0.47～3.43MPa，平均值1.34 MPa ；側摩阻力fs：13.8～30.6KPa ，平均值22.2；摩阻比1.8～4.2，平均值為2.63。

4.2 十字板剪切試驗。

東港－浪頭地區十字板原狀土剪切強度Cu：22.6～37.8KPa，平均值為29.8KPa；重塑土的抗剪強度C／u：10.1～24.6KPa，平均值為16.45KPa。從Cu及C／u可以看出該地區軟土抗剪強度低而靈敏度高。

5. 軟土的危害性與淺基礎適宜性

5.1 軟土的危害性。

軟土具有流變性、高靈敏性、高壓縮性及低強度性［4］等工程地質特性，軟土受震后容易引起觸變、流變、不均勻沉降、側面擠出等不良工程地質現象。區內海岸帶斷層較多，區域構造較復雜，如著名的鴨綠江斷裂在本區有較大范圍分布，造成地震活動較頗繁，軟土對沿海一帶及大東港港口的發展和城市規劃建設都具有極大的危害性。

5.2 淺基礎適宜性。

（1）通過對軟土的研究，搞清軟土的分布特征和物理力學性質，充分利用其自身固有的規律性，為城鎮建設、港口碼頭等土木工程基礎服務。東港－浪頭地區的淺基礎工程適宜性具有較明顯的規律性，即在海相沉積軟土區域，隨著向內陸的發展，由于成土時間較長，固結較好，所以該區域內軟土的承載力隨著向內陸的延伸而逐漸提高，在海相沉積的軟土地段擬建6層建筑物沉降量都小于55mm。但該沉降量為統計的區域值，不能代表具體地點詳細沉降量，而在具體工程建設時要針對不同地區分別進行不均勻沉降的觀測。

（2）在區內西北的河流山地和中西部柳林溝及沿海一帶，軟土的工程性質較差，不適宜作天然地基。地基處理可選用堆載預壓、塑料排水帶或砂井真空預壓、換填墊層及復合地基等方法。淤泥和淤泥質土較厚可采取堆載預壓軟弱地基處理方法。預壓荷載宜大于設計荷載，預壓時間應根據建筑物的要求以及地基固結情況決定，并應考慮堆載大小和速率對堆載效果和周圍建筑物的影響。采用塑料排水帶或砂井進行堆載預壓和真空預壓時，應在塑料排水帶或砂井頂部做排水砂墊層。

6. 結論

軟土在東港～浪頭地區海岸帶分布廣泛，多分布在海積平原上，厚度變化較大而不連續。北部丘陵地區，在低洼的溝谷地帶也有零星分布，直到遠離海岸帶的沖海積平原上軟土分布才逐漸消失。軟土巖性多為淤泥質粘土，具有高靈敏性、流變性、高壓縮性、低強度性、低透水性及不均勻性等軟土所特有的工程地質性質。通過對軟土的礦物結構及化學成分的分析，了解了軟土的礦物組成，對其親水性、壓縮性及抗剪性有了進一步的理性認識。同時總結了軟土的分布規律及其形成環境，并對軟土的物理力學性質進行了測試，在掌握其分布規律和固有特性情況下，提出了淺基礎的適宜性。對軟土的危害性作了詳細分析，對軟土地基處理提出了相應的防治措施，在盡量減少地質災害和不良地質現象發生的同時，仍需充分利用軟土地基。

參考文獻

［1］ 陳希哲.土力學地基基礎.北京；清華大學出版社，2003.20～24.

［2］ 李中林，李子生主編.工程地質學.廣州：華南理工大學出版社，2003.84～89.

［3］ 胡 華.似膏體粘彈塑性流變模型與流變方程研究.中國礦業大學學報，2003，32（2）：199～122.

［4］ 工程地質手冊.（第四版）.北京.中國建筑工業出版社.