連云港徐圩新區軟土工程地質特性研究

（江蘇省地質礦產局第六地質大隊 江蘇連云港222023)

（江蘇省地質礦產局第六地質大隊 江蘇連云港222023)

通過對區域地質研究結合連云港地區大量的工程地質勘察資料，本文以連云港徐圩新區軟土為代表，討論了連云港徐圩新區軟土的物質成分、粒度成分、物理力學性質及工程地質特性，最后介紹了軟土地區地基與基礎類型的合理選擇，對工程建設提供了相關處理措施與建議，對以后的工程建設具有十分重要的指導意義。

連云港徐圩新區軟土工程地質特性沉積特征

連云港徐圩新區是連云港市“一體兩翼”產業布局中的核心區域之一，本區位于華北地臺南緣，郯廬斷裂帶東部，基底構造以北東向為主，郯廬斷裂帶是東亞大陸上的一系列北北東向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶，在我國境內延伸2400多公里，切穿中國東部不同大地構造單元，規模宏偉，結構復雜。本文依據該區軟土豐富的土工試驗成果及鉆孔資料，對該區軟土的沉積特征、物質成分、粒度成分、物理力學性質、工程地質特性進行了探討分析與研究，并闡述了該區軟土應力史、壓縮特性以及塑性指數與液限之間、壓縮系數與含水量之間的相關關系，以助于對該區軟土的合理開發和利用，對以后其它地區提供相關參考。

1 工程地質概況

根據工程勘察大量的鉆孔資料得知，按土層的地質時代、成因類型、巖性及工程地質特性；將場地土在勘察深度范圍內自上而下劃分為16個工程地質層，分述如下：

1.1 層素填土

灰褐色,松散,稍濕,以黏性土為主,夾少量貝殼碎片和植物根系，均勻性較差。場區普遍分布，厚度:0.40-4.00m,平均1.12m;層底標高: 0.71～2.65m,平均1.82m;層底埋深:0.40-4.00m,平均1.12m。壓縮性一般，工程性能差。

1.2 層黏土

灰黃色,軟-可塑,土質均勻,切面光滑,干強度高,韌性高。場區普遍分布，厚度:0.50-2.30m,平均1.31m;層底標高:-0.42～1.28m,平均0.51m;層底埋深:1.50-5.00m,平均2.44m。壓縮性較高，工程性能偏差。

1.3 層淤泥

淺灰色,流塑,土質較均勻,中下部夾薄層粉土,干強度高,韌性中等,有輕微淤臭味。場區普遍分布，厚度:13.10-16.20m,平均14.31m;層底標高:-15.02～-12.58m,平均-13.80m;層底埋深:14.90-18.90m,平均16.74m。壓縮性高，工程性能極差。

1.4 層粉質黏土夾粉土

黃褐色,可-硬塑,土質均勻較差,夾粉土薄層,干強度中等,韌性一般。場區普遍分布，厚度:0.60-2.30m,平均1.23m;層底標高:-16. 62～-13.71m,平均-15.02m;層底埋深:16.00-20.00m,平均17.97m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.5 層粉質黏土

黃褐色,可塑,土質均勻性一般,夾粉土或粉砂薄層,干強度較高,韌性較好。場區普遍分布，厚度:0.70-2.10m,平均1.38m;層底標高: -19.14～-15.91m,平均-17.23m;層底埋深:18.50-22.50m,平均20.17m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.6 層黏土

黃褐色,可-硬塑,土質較均勻,干強度高,韌性好。場區普遍分布，厚度:0.90-2.70m,平均1.50m;層底標高:-20.84～-17.41m,平均-18.73m;層底埋深:19.90-23.90m,平均21.68m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.7 層粉質黏土夾粉土

黃褐色,可-硬塑,土質均勻性一般,夾粉土或粉砂薄層,干強度較高,韌性較好。場區普遍分布，厚度:0.90-7.20m,平均2.58m;層底標高:-27.15～-20.52m,平均-22.90m;層底埋深:23.40-31.70m,平均25.84m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.8 層粉砂夾粉土

褐黃色,中密-密實,級配較差,顆粒大都為亞圓形,夾大量粉土和少量貝殼碎片,飽和。場區大部分區域有分布，厚度:0.60-6.90m,平均4.73m;層底標高:-29.16～-26.01m,平均-27.49m;層底埋深: 28.20-32.80m,平均30.36m。壓縮性較低，工程性能較好。

1.9 層粉質黏土

黃褐色,可塑,土質均勻性一般,夾粉土薄層,干強度較高,韌性較好。場區局部有分布，厚度:0.60-4.10m,平均1.48m;層底標高:-30. 06～-25.11m,平均-28.16m;層底埋深:29.20-34.30m,平均31.50m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.10

層粉質黏土夾粉土:黃褐色,可-硬塑,土質均勻較差,夾大量粉土薄層,干強度中等,韌性一般。場區大部分區域有分布，厚度: 0.70-4.40m,平均1.78m;層底標高:-34.36～-30.91m,平均-32.36m;層底埋深:33.10-37.00m,平均35.05m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.11

層粉質黏土:灰褐夾灰黃色,可塑,土質均勻性一般,夾粉土薄層,干強度較高,韌性較好。場區普遍分布，厚度:3.20-8.50m,平均6.42m;層底標高:-42.19～-39.18m,平均-40.32m;層底埋深:42.10-44.60m,平均43.00m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.12 層粉砂

灰褐色,中密-密實,級配較差,顆粒大都為亞圓形,夾大量粉土,飽和。該層未鉆透最大揭露約1.0m。壓縮性較低，工程性能較好。

本文著重分析和討論6層黏土，11層粉質黏土夾粉土，12層粉質黏土的粒度成分、物質成分、物理力學性質和工程地質特性。

2 連云港徐圩新區軟土的物質成分

2.1 粒度成分及顆粒組成

表1 連云港徐圩新區軟土不同深度的顆粒組成（%）

從表1可以得知：連云港徐圩新區軟土粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）及粘粒（<0.005mm）所組成。并且呈現從上而下粘粒含量逐漸減小，粉質含量逐漸增多的趨勢。

2.2 軟土的物質成分

該區軟土的物質成分基本均勻，軟土的靜力觸探曲線的特征為無明顯的峰谷，中稍偏斜的直線狀低值（Psmax）表明，軟土的物質成分基本均勻。軟土的主要成分是粘土礦物和粒砂以下的碎屑。借助于掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，觀察結果是：研究區軟土中的粘土礦物是伊利石和綠泥石，碎屑礦物主要是石英和長石。借助X射線衍射分析，定量分析粘土礦物結果是：伊利石占70.4%，綠泥石占29.6%。

3 連云港徐圩新區軟土的物理力學性質

根據巖土工程勘察規范，軟土的主要特征值中壓縮性系數高（a1-2>0.5MPa-1）；孔隙比大（一般e>1.0）；天然含水量高（W>WL）。連云港徐圩新區垂向剖面中的徐圩新區軟土是一種高壓縮，較高孔隙比，低強度軟土。其壓縮性系數為0.5～1.20MPa-1，孔隙比為1.0

根據區內近千個軟土的物理力學指標，通過作相關關系圖，筆者得出該區軟土的塑性指數（Ip）與液限WL(%)之間存在相關關系（正相關），液限值越大，塑性指數越大，反之亦然。相關公式為：

公式1：當WL(%)=30～50時

IP=0.698WL-15.1

力學指標壓縮系數（a1-2）與天然含水量（W）之間也存在相關關系，通過作相關關系圖，得知：壓縮系數與含水量成正比，天然含水量越大，孔隙比越大，壓縮系數也越大，壓縮性越高，強度越低。反之，天然含水量越小，孔隙比也越小，壓縮系數亦越小，強度越高，其相關公式為：

公式2：當W（%）=31～49時

a1-2=0.036W-0.83

得出這兩個相關公式，在實際工作中具有重要的意義。土的塑性指數是土的定名的重要指標，土的液限WL在土工試驗中一般容易測準確，而土的塑限WP在聯合測定法及搓條法中均不易測準，該指標受人為因素影響較大。因此在準確測出土的液限（WL）值后，利用相關公式1，可以大致求得土的塑性指數IP。相關公式2在實際工作中意義更大，因為軟土易擾動，拔動后其力學指標往往變小，而天然含水量受土的擾動影響較小，容易測得準確。利用公式2，就可以根據土的天然含水量大致求出土的壓縮系數值，對實測的壓縮系數值進行校正或對比。以便得出擾動土的壓縮系數的準確值。

4 連云港徐圩新區軟土的工程地質特性

4.1 軟土的應力史

據研究區軟土沉積物中14C年齡值為6190±260年—3310年±120年，為第四紀中全新世—晚全新世產物。推測連云港徐圩新區軟土系現代沉積物。由于該相的頂面標高直接暴露或接近地表，使該區處在接受沉積的季節性間歇增量加荷階段，即小增量加荷。并在單一的土的自重應力作用下發生壓縮固結現象，成為一種緩慢堆積起來的欠固結土。土的應力史表明，在開發利用時，要考慮其自重應力和外加荷載引起的附加應力等兩方面因素。

4.2 軟土的壓縮特性

對徐圩新區軟土進行有側限的固結試驗，e-logP曲線形態較陡（與本區的第四紀更新世（Q3）階地上的下蜀土較緩的特征有明顯的差別），在低壓區體積變小，速度較快；而在高壓區速度明顯變慢。最后接近下蜀土（Q3）的孔隙比。曲線的形態與一般粘性土對比，缺失加荷初期階段短的平緩段。只有坡降段和下部的漸緩段，表明軟土的前期所承受的固結壓力較低，原始結構連結強度低，無彈性變形，低壓的壓密固結在高壓下被潛在的塑性變形——流變取代。

4.3 軟土的抗剪特性

對連云港徐圩新區軟土不同層位的土層進行直接快剪，發現上層粘性土抗剪強度較高，一般為C=9～30KPa，內摩擦角φ=6° -18°，中層的淤泥質粘性土抗剪強度很低，天然不排水抗剪強度一般小于20KPa，其變化范圍約在4～20KPa，內摩擦角較小，一般在4°～15°下層粉質粘土中部分夾粉細砂的軟土內摩擦角稍高，可達15°～24°。內摩擦角φ與塑性指數成反比，IP越高φ值越低，IP越低φ值越大。

4.4 軟土的滲透特性

對連云港徐圩新區軟土進行滲透試驗，得出，該軟土的滲透性很小，滲透系數很低，一般垂直方向為1.54×10-6～4.55×10-8，水平方向為1.20×10-6～8.20×10-7，因此，該區軟土在荷重作用下固結速率很慢，在軟土層上的建筑物基礎沉降往往拖延很長時間才能穩定，這對于改善地基土的工程特性十分不利。

5 結論

連云港徐圩新區軟土中粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）和粘粒（<0.005mm）所組成，物質成分基本均勻，粘土礦物種屬單一，礦物以伊利石為主（占70.4%），綠泥石次之（占29.6%）。連云港徐圩新區軟土的塑性指數IP與液限WL之間，壓縮系數a1-2與天然含水量W之間存在著相關關系，其相關公式分別為：當WL（%）=30～50時IP=0.698WL-15.1；當W（%）=31～49時a1-2=0.036W-0.83。此相關公式是根據大量數據得出的，可作為該區軟土的經驗公式。連云港徐圩新區軟土具有明顯的觸變性和不均勻性，在該區進行工程勘察和地基處理時，一定要考慮這兩方面因素。

[1]江蘇省地質礦產局.江蘇省及上海市區域地質志 [M],地質出版社，1984.

[2]鄭軍，閻長虹，夏文俊等.江蘇盱眙特殊軟土的工程地質特性研究 [J],地質評論，2007.

[3]工程地質手冊編寫委員會，工程地質手冊（第四版） [M]，中國建筑出版社，2007.

連云港徐圩新區軟土工程地質特性研究

■劉彥華

P62[文獻碼]B

1000-405X（2016）-10-98-2

劉彥華（1981～），女，實驗測試專業中級工程師，研究方向為土工試驗工作。