軟土地基巖土工程地質勘察分析

摘 要：軟土地基是常見的一種地質情況，其不可預見性大，在設計和施工過程中，稍有疏忽就會出現質量事故，為此，軟土地區巖土工程的地質勘察工作就顯得十分重要了。本文通過介紹軟土的基本特征，重點就軟土地基勘察中的關鍵問題進行分析，并總結軟土地基巖土工程地質勘察工作的流程，以期指導實踐。

關鍵詞：軟土地基；地質勘察；基本特征；關鍵問題

隨著我國社會經濟建設的快速發展，城市化水平不斷提高，社會各界對于建筑工程的質量安全的要求越來越高。我國沿海地區軟土分布廣泛，軟土主要是指濱海、谷地和河灘沉積的細粒土，具有天然含水量高、壓縮性高、抗剪強度低、透水性差和固結時間長等特點，若在這種軟土地基上進行公路、建筑物等工程的施工，稍有疏忽就會出現安全質量事故，并且對公路、建筑物等工程投入使用后的安全構成極大的威脅。因此，施工單位應對這些軟土區域進行巖土工程地質勘察，為基礎、邊坡等工程的設計準則和巖土工程施工提高指導性的意見，從而確保軟土地基區域建筑物的質量安全。

1 軟土的基本特征

所謂軟土就是指淤泥和淤泥質土的總稱。主要是由天然含水量大、壓縮性高、承載能力低的淤泥沉積物及少量腐殖質所組成的土。它主要特性如下：

（1）高含水量和高孔隙性：軟土的天然含水量一般為50%～70%，最大甚至超過200%。液限一般為40%～60%，天然含水量隨液限的增大成正比增加。天然孔隙比在1～2之間，最大達3～4。其飽和度一般大于95%，因而天然含水量與其天然孔隙比呈直線變化關系。軟土的如此高含水量和高孔隙性特征是決定其壓縮性和抗剪強度的重要因素。

（2）滲透性弱：軟土的滲透系數一般在1×10-4～1×10-8cm/s之間，而大部分濱海相和三角洲相軟土地區，由于該土層中夾有數量不等的薄層或極薄層粉、細砂、粉土等，故在水平方向的滲透性較垂直方向要大得多。

由于該類土滲透系數小、含水量大且飽和狀態，這不但延緩其土體的固結過程，而且在加荷初期，常易出現較高的孔隙水壓力，對地基強度有顯著影響。

（3）壓縮性高：軟土均屬高壓縮性土，其壓縮系數a0.1～0.2一般為0.7～1.5MPa-1，最大達4.5MPa-1（例如渤海海淤），它隨著土的液限和天然含水量的增大而增高。由于土質本身的因素而言，該類土的建筑荷載作用下的變形有如下特征：1）變形大而不均勻；2）變形穩定歷時長.

（4）抗剪強度低：軟土的抗剪強度小且與加荷速度及排水固結條件密切相關，不排水三軸快剪所得抗剪強度值很小，且與其側壓力大小無關。排水條件下的抗剪強度隨固結程度的增加而增大。

（5）較顯著的觸變性和蠕變形。

2 軟土勘察的基本內容與要點分析

2.1 軟土勘察的內容

軟土勘察主要包括了：軟土的形成類型、埋藏情況、分布和發展規律、層理特征、滲透性能、立體分布的均勻性、表層硬殼的厚度、地下硬土層的情況等等；對軟土的固結情況進行勘察，強度、變形特征以及隨著應力改變而變化的規律，并且了解其結構破壞對強度和變形的影響情況；軟土中存在的地貌形態差異、填土、河道等的分布范圍和深度等；地下水埋藏的情況，分析其對施工材料、安全設置、環境等影響。

2.2 軟土地基勘察的基本要點

軟土勘察的勘探點布置應根據實際情況進行設計，工程性質、場地形狀、勘察分段、成因類型、復雜情況評價等都應當考慮在內。當土層出現復雜變化時應對此位置進行加密；勘察中鉆探取樣的時候應結合原位置測試的結果，去氧應利用薄壁取土裝置，原位測試應采用靜力觸探或者十字板剪切試驗完成。

2.3 軟土剪切試驗

當軟土的加載和卸載的頻率過高的時候其內部的水分形成的空隙水壓消散速率也會發生改變，此時應采用自重壓力預固結德爾不固結排水三軸剪切試驗，對透水性較低的粘性土質可以采用無側限的壓強度試驗或者十字板剪切試驗來完成測試；當軟土排水速率快切施工過程緩慢的時候應采用固結不排水三軸剪切試驗或者直接剪切試驗獲得數據；對土體可能發生大的應變項目因此測定其殘余的剪切強度必要的時候應將蠕變試驗、動態扭剪切試驗、動態三軸試驗等納入到檢測中。

3 軟土地基勘察的關鍵問題

3.1 土層檢測

在勘察中除了對土層的類型、條件、分布情況等進行勘察外，還應當對軟土的排水固結條件、沉降速度、強度增加等情況進行細致統計與試驗，特別是薄層中夾雜著砂層的情況；土層的均勻度指標是指土層厚度、延性強度、立體分布狀況的變化情況等；作為淺層基礎、深基礎土層的持力層的埋藏情況進行勘察，即前面提及的硬土層情況；在基礎影響的范圍內對基巖的情況進行勘察，描述其分布特點和風化的程度。

3.2 力學性質

在軟土的勘察中應對其力學性質進行評價，探測軟土的固結歷史，對欠固結或者固結正常、超固結的情況進行勘察和分析。先期固結壓力前后變形的性能并不相同，不同的固結歷史的軟土的應力存在的特征是不同的，因此在勘察中應對其進行重點分析，以此確定前期固結的壓力；同時對其變形參數進行測定，室內試驗中應確定先期固結壓力、壓力系數、壓力指數、回彈指數、固結系數等各種參數的具體數值，以此指導施工實踐；對地下的地貌進行全面的勘察和分析，以此準確描述地層的具體結構情況，有助于對軟土層的進一步了解；對施工中的措施可能引起的軟土性能改變進行預測，包括其強度、壓縮性等的改變。

3.3 勘察技術選擇

軟土的勘察的過程中其主要的目的就是獲得其埋藏條件和分布范圍、物理力學性質等，即描述其對工程性質，同時以此為依據提出施工中對軟土的處理措施等。通常采用的方式是鉆探、靜探、貫入、十字板等技術，同時輔助以物探技術，即采用多種方法進行勘察。

1）鉆探技術

此種技術是巖土工程中較為常見也重要的技術措施，也是劃分土層的重要環節，對揭示軟土厚度、狀況、顏色等進行描述，尤其可以探明地下水的深度、徑流、排除等條件，確定巖土的主要物理和力學指標。

2）現場檢測技術

在實際的勘測中，因為軟土的性質特殊，具有觸變性和流變性等不利于檢測的物理性質，其土樣很容易出現水流失，容易被擾動而出現性質改變，因此僅僅利用鉆探技術對其進行取樣是不能完全描述其物理學性質的，因此可以采用原地檢測的方式對其進行檢測，針對軟土的具體特征和工程等級選擇具體的原位檢測技術。軟土地基的勘測中常用的現場原位檢測技術有標準貫入試驗、輕型動力觸探試驗、靜力觸探試驗、十字板剪切試驗等。

3）物探技術

在軟土地基的勘測中如果常規的原位檢測技術不能很好的滿足勘測需求的時候，而場地的地理位置和情況適合采用地球物理技術進行勘測的時候就可考采用物探的方式結合常規的原位檢測技術共同對地基進行勘測。

4）室內試驗

在地基實際采樣完成后，就是對土樣進行室內的土工試驗獲得更多的物理和力學數據。土工試驗的內容包括軟土的物理性質、化學形式、力學性質試驗，其中軟土力學形式是最為重要的檢測指標。一般對工程項目的地基檢測要求固結不排水抗剪試驗、無側限抗壓強度試驗、固結和直剪試驗等。

4 軟土巖土工程勘察的基本流程

4.1 確定等級

巖土勘察的等級需要根據工程的性質進行劃分，現場的場地復雜程度、地基的設計和復雜程度等，干巖土工程勘察規范進行分析和劃分，結合工程實踐對工程的等級進行劃分，如某工程按規范設定為二級，則其復雜程度、場地等級等均按照二級標準，即存在雜填土、粉質土、灰色粉質粘土、細砂、中粗砂、粉質粘土，因此綜合判斷場地的勘察等級為乙級標準。

4.2 確定勘察措施和工作量

在實施具體的勘測之前因確定工作的基本工作量，初步選定勘察措施。如工程勘察中按照建筑物周邊來布置勘察點，設定其間距和孔深，并計算整個工程的鉆孔數量。

4.3 確定取樣的數量

針對前面的工作量確定取樣的數量，以此為檢測試驗制定一個完善的流程，保證試驗充分，并且明確勘察試驗的具體時間表，為后續施工提供參考。

4.4 項目的水文情況

在勘察過程中應對項目區域的水文情況進行了解，如確定地下水的類型、徑流、排泄等情況。因為軟土受到水的影響較大，地下水的波動會直接導致勘察結果的改變，因此應針對地下水的情況而制定勘察和試驗的措施，避免周期性出現的地下水影響勘察工作的開展和試驗的結果。

5 數據處理

5.1 試驗數據處理

軟土地區的巖土工程試驗往往采用的是土工試驗，其優勢的簡單而方便。獲得數據和處理的時候，應保證巖土試驗室內的項目設計應從巖土類型和工程性質出發進行綜合考慮，并結合工程分析計算的要求確定試驗的方式和數據處理方法，并最終確定軟土的基本性質，這才是數據處理的最終目標。

5.2 原位測量的數據處理

在進行數據處理時，應考慮到原位數據的處理，如項目針對粘土和砂土等進行貫入標準試驗。貫入試驗的指標將直接影響數據處理的結果。

5.3 地下水影響分析

在數據處理中必須將地下水的影響納入到影響因素中，地下水的水文情況將直接影響軟土的物理力學性質，因此在數據處理的時候應將地下水的水文情況融入到勘察數據處理中，如地下水為承壓水，其補給方式為降水和地下徑流，勘察獲得的穩定水文在3-4m之間，而項目建筑的基礎設計為2.5m，因此地下水對建筑的混凝土結構沒有過大的影響，對鋼結構存在一定的腐蝕性。

6 結束語

軟土地區地質勘察工作的質量是工程能否順利進行的基礎，也是為工程查明地質條件和做出地質評價的重要保障。因此，應重視軟土區域的巖土工程地質勘察工作，對巖土的工程地質特征做出準確的分析及判斷，并且還要結合工程實際情況選取合理的設計及施工方案，保證軟土地基勘察工作的質量，以預防軟土地基對建筑工程的破壞。

參考文獻

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