丹東濱海平原淤泥類土的特性及在工程中應用

牛 明 智

(丹東市水利勘測設計研究院，遼寧 丹東 118000)

丹東濱海平原淤泥類土的特性及在工程中應用

牛 明 智

(丹東市水利勘測設計研究院，遼寧 丹東 118000)

介紹了丹東濱海平原淤泥土的特點及劃分依據，分析了決定土性質的基本因素，對該地區淤泥類土的物理力學性質進行了研究，確定了淤泥土的承載力特征值，據此提出了該地區的地基加固處理方法。

淤泥類土，承載力，性質，地基

丹東濱海平原位于東港市南部，屬于浪頭凹陷地質構造單元，第四紀末由于地殼上升運動的地質過程，海岸逐漸外移，形成了海退平原。

1 特點

丹東濱海平原淤泥類土是在海水靜止或緩慢流動環境中沉積，并經生物化學形成的粘性土，它含有較多的疏松軟弱有機質。

從外觀上看，它顏色常呈灰、灰藍、灰綠和灰黑色，污染手指并且有腥臭味。粘粒層中有粗、中、細粉顆粒相摻雜，垂直方向具有明顯的分選性，其最大厚度約為20.00 m，向東北方向逐漸變薄，說明東北部較西南部脫離海水淹沒時期為早，其分布范圍與海水淹沒范圍一致。

2 劃分依據

通常將孔隙比不小于1.5，天然含水量大于液限的粘性土稱

為淤泥，而把孔隙比小于1.5但不小于1.0且天然含水量大于液限的粘性土或粉土稱為淤泥質土。不符合淤泥質土定義的沉積物，一般屬于新近沉積粘性土。

通過對濱海灘地隨機取40組原狀土樣進行室內土工試驗，根據試驗成果分析看，有28組土樣物理力學指標符合淤泥類土的定義，占70%；12組土樣物理力學指標接近淤泥類土的定義，占30%。分析原因：由于淤泥類土含水量大，一般呈流～軟塑，在取樣、運輸、試驗過程中，土會受到擾動而造成誤差。事實上，在同一環境、條件下沉積形成的沉積物屬于同一種土類。所以，丹東濱海平原沉積物應屬于淤泥類土。

3 基本因素

決定土性質的基本因素是成分和結構，土中有機質含量或粘粒含量多，土的親水性越強，含水量越大，表現出來的孔隙比越大，則壓縮性越大，強度越低，如若一旦被外力擾動破壞，其壓塑性變化較大。雖然決定土的性質的因素多且復雜，但基本因素主要有有機質、粘粒、孔隙比、含水量等。然而，在同一環境、條件下沉積形成土質的有機質差異較小；孔隙比與含水量指標由于受取樣、運輸、試驗等外在因素影響較大，屬于不穩定因素；但土層中的粘粒不受外部條件干擾，因此以粘粒為基本因素與其他物理力學指標相關，尋找它們之間的變化規律是比較合適的。

4 物理力學性質

土的物理力學指標的選定是否合理，對工程的安全與投資影響較大，只有分析總結出土的物理力學指標的規律性，才能給出合理、準確的土層力學參數。丹東濱海平原淤泥類土的物理力學性質，以粘粒為基本因素與其他物理力學指標相關，有如下規律：天然含水量、孔隙比、壓縮模量、粘聚力均隨著粘粒含量增加而增大，是正比關系；容重、滲透系數、內摩擦角均隨著粘粒含量增加而減小，是反比關系。于是得出粘粒含量一定時，就可以查出其他物理力學指標。其中丹東濱海平原淤泥類土物理力學性質指標表及關系曲線如表1，圖1所示。

表1 丹東濱海平原淤泥類土物理力學性質指標表

5 承載力特征值確定

當淤泥類土作為地基持力層時，其承載能力很低。在提供該層承載力特征值時，通常做法就是取原狀土樣，然后室內試驗得出天然含水量，通過查規范得出該土層承載力特征值，但由于淤泥類土含水量一般均較大，其受取樣、運輸、試驗等外在因素影響較大，最終得出承載力特征值準確性難以保證。

在原狀土樣的濱海灘地附近分別選取6處做淺層平板載荷試驗，其試坑深度均為2.0 m，寬均為3.0 m，壓板均為剛性圓形承壓板，面積均為0.5 m2，采用沉降非穩定法，試驗所得壓板荷載和穩定后地基沉降的關系曲線如圖2所示。

通過試驗可知，對應160 kPa壓力，地基沉降量為65.60 mm～73.80 mm，均大于壓板直徑的0.06倍。根據GB 50007-2011建筑地基基礎設計規范附錄C的規定，取其對應的前一級荷載為極限荷載。試驗得出的地基土極限承載力為150 kPa，相對應的承載力特征值為75 kPa，沉降量為8.60 mm～11.40 mm。

6 地基加固處理

丹東濱海平原淤泥類土屬較軟土，承載能力相對很底，一般建筑物選用該層做地基，均不能滿足上部荷載要求，常用的軟土處理方法如下：1)砂層置換法。當淤泥類土地基的承載力和變形滿足不了建筑物的要求時，如無法完全清除，則可以挖去基底下一定厚度的軟土，采用砂料進行換填，其作用主要是提高地基承載力、減少沉降量、加速淤泥類土的排水固結及防止凍脹等。根據實踐經驗，在采用砂料進行換填時，宜選用級配略好的中粗砂或粗顆粒較多的砂進行，其在抗剪強度、抗震穩定和壓縮性方面比粉細砂或細顆粒較多的砂要好得多。2)預壓加固法。預壓加固淤泥類土地基可分為有砂井和無砂井法。其中有砂井法是在預壓荷載之前，在地基中先設置砂井，在荷載作用下，加速土層中孔隙水排出，加快土層固結；無砂井法是先用預壓荷載對淤泥類土地基加壓使之固結，以減少該土層中的含水量和孔隙比，可使其強度加大，減少變形。3)放緩坡和擠淤法。本方法主要適用于修建堤防或其他海灘田墾等水利工程。其中放緩邊坡法即是設計很緩的邊坡，以加大基礎底面積，在其上部填筑土料，使基礎下陷，隨陷隨填，直至填方達到一定厚度并能使基礎承受上部荷載而不繼續下陷即可。擠淤法是當淤泥類土地基土不太厚時，先于建筑物軸線位置填土，邊填邊夯，將軟土向兩側壓擠，待軟土擠出后，逐漸擴大所填的土體與下部硬土層接觸，使基礎得到穩定。

7 結語

通過試驗總結得出的“丹東濱海平原淤泥類土物理力學性質指標表及關系曲線”圖，可以方便、快捷的查出不同狀態下該類土的相關力學指標，大大降低了在工程中對該類土試驗工作量和消除無穩定因素；同時通過淺層平板載荷試驗確定了丹東濱海平原淤泥類土層的承載力特征值不應超過75 kPa；以及通過實踐總結了在該類土不能滿足上部荷載時，其加固處理措施及方法，以確保工程安全。

[1] GB 50021-2001，巖土工程勘察規范(2009年版)[S].

[2] GB 50487-2008，水利水電工程地質勘察規范[S].

[3] GB 50007-2011，建筑地基基礎設計規范[S].

[4] 《工程地質手冊》編寫組.工程地質手冊[M].第4版.北京：中國建筑工業出版社，2008.

The characteristics of Dandong coastal plain mucky soil and its application in engineering

NIU Ming-zhi

(DandongCityWaterConservancySurveyandDesignInstitute,Dandong118000,China)

This paper introduced the characteristics and classification basis of Dandong coastal plain mucky soil, analyzed the basic factors determined the soil nature, researched the physical and mechanical properties of mucky soil in this region, determined the bearing capacity characteristics of mucky soil, based on this put forward foundation reinforcement treatment method in this region.

mucky soil, bearing capacity, nature, foundation

2014-07-10

牛明智(1982- )，男，工程師

1009-6825(2014)27-0081-02

TU447

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