沿海地區(qū)砂性軟土類的試驗(yàn)分析

鄭李一

摘要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步，各行各業(yè)都得到了不同程度的進(jìn)步。隨著城市化進(jìn)程的加快，沿海地區(qū)的開(kāi)發(fā)面臨著更多的機(jī)遇和挑戰(zhàn)，尤其是沿海地區(qū)砂性軟土類地基由于物理性質(zhì)和化學(xué)性質(zhì)的特殊性，為了提高軟土地基勘察和處理的效率和質(zhì)量，需要對(duì)沿海地區(qū)軟土地基進(jìn)行可靠的實(shí)驗(yàn)研究，通過(guò)對(duì)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的總結(jié)得出可靠的地基處理辦法。

關(guān)鍵詞：沿海地區(qū)；砂性軟土；軟土地基；勘探試驗(yàn)分析方法

引言

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)的快速發(fā)展，國(guó)家大力推進(jìn)基礎(chǔ)建設(shè)，東部沿海地區(qū)發(fā)展最快，隨著城市化的發(fā)展，越來(lái)越多的建筑或者道路不可避免地修筑在沿海地區(qū)砂性軟土類的地基上，這類地基的承載力一般比較低，需要通過(guò)一系列試驗(yàn)研究得出可靠的地基處理方式以提高地基的承載力和降低地質(zhì)工程災(zāi)害發(fā)生的可能性。通過(guò)試驗(yàn)研究可以提出有效的控制室內(nèi)土工試驗(yàn)的處理方法，為該類土的工程地質(zhì)評(píng)價(jià)與基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供了較為有價(jià)值的數(shù)據(jù)和方法。

1沿海地區(qū)砂性軟土類地基

1.1地質(zhì)成因

我國(guó)東部和南部的海岸線比較綿長(zhǎng)，且海岸線時(shí)不時(shí)會(huì)受到海浪、暴風(fēng)、臺(tái)風(fēng)等的侵蝕作用，沿海地區(qū)多為沖積平原，一般長(zhǎng)期受到海水的絮凝作用和堆積作用。在較弱海浪暗流及潮汐的水動(dòng)力作用下，沿海地區(qū)逐漸沉積淤成的堆積土體多層次復(fù)雜的軟土及泥炭有機(jī)質(zhì)，砂性軟土地基中夾雜著不同厚度的薄砂層和有機(jī)物，屬于淤泥、淤泥質(zhì)粘土和淤泥質(zhì)亞粘土。土的固結(jié)程度較差，具有高壓縮性、低強(qiáng)度、低排水性等工程特點(diǎn)。

1.2地質(zhì)特性

砂性軟土類即是軟黏土，它是第四紀(jì)后期形成的海洋和湖泊河流沖擊而成的河流沖積物或者是粘性土的沉積物，由于砂性軟土是砂粒粘土復(fù)合而成的混合土，沿海地區(qū)的砂性軟土地基普遍存在著土質(zhì)構(gòu)成復(fù)雜，規(guī)律性差，天然孔隙比較大，液限較低的現(xiàn)象。砂性土內(nèi)部常常在砂層與軟土層的過(guò)渡層段中封存有封閉的砂團(tuán)，使得沿海地區(qū)的砂性軟土層呈現(xiàn)出天然含水量高、抗剪強(qiáng)度低、壓縮系數(shù)高而滲透系數(shù)小等特點(diǎn)。沿海地區(qū)砂性軟土類地基地質(zhì)特點(diǎn)具體來(lái)說(shuō)可以分為以下幾個(gè)方面：常見(jiàn)的砂性軟土的物理力學(xué)指標(biāo)為：

（1）含水量。通過(guò)對(duì)一系列不同含水量的軟土試樣進(jìn)行快

2

建筑建材裝飾

（1）軟土流變性強(qiáng)。沿海地區(qū)的砂性軟土地基由于含水量較大，易表現(xiàn)出明顯的流變特征，即土體顆粒在外界施加的應(yīng)力或者土體自身的變形所帶來(lái)的的應(yīng)力會(huì)導(dǎo)致沿海地區(qū)砂性軟土地基中的土體應(yīng)力和應(yīng)變隨時(shí)間變化而變化：

（2）地基固結(jié)時(shí)間長(zhǎng)。沿海地區(qū)砂性軟土地基的沉降速度和壓縮固結(jié)速度一般比較長(zhǎng)，長(zhǎng)達(dá)數(shù)十年甚至數(shù)百年，特別是沿海一帶的軟土地基由于厚度大，固結(jié)速度更慢：

（3）地基沉降量大、沉降不均勻。由于地基沉降量沿海地區(qū)砂性軟土類地基中含水量較大，所以地基的沉降量較大，地基沉降受到外部荷載和土體本身成分等的影響，容易出現(xiàn)地基沉降不均勻的現(xiàn)象：

（4）土體孔隙比大、壓縮性高。淤泥質(zhì)土的天然孔隙比遠(yuǎn)小于淤泥天然孔隙比，由于土體的天然孔隙比較大，壓縮性較高，土體剪切變形能力也較差，容易造成地基失穩(wěn)。

2軟土的物理力學(xué)指標(biāo)分析

大量的沿海地區(qū)軟土地基工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明，在工程計(jì)算過(guò)程中，軟土的物理力學(xué)指標(biāo)設(shè)計(jì)值的正確與否，直接影響到地基的計(jì)算結(jié)果和后期的處理方案，所以對(duì)軟土的物理力學(xué)指標(biāo)的分析重要性不言而喻。一般可以通過(guò)對(duì)土體單元的地質(zhì)條件、地形地貌、砂性軟土成因等方面的因素來(lái)確定軟土的物理力學(xué)指標(biāo)。沿海地區(qū)軟土地基的物理性質(zhì)進(jìn)行分析，主要從土層的礦物成分、粒度成分和含水量幾個(gè)方面進(jìn)行試驗(yàn)，探究其對(duì)砂性土和軟土強(qiáng)度特性的影響。試驗(yàn)所用試樣包括砂性土試樣、人工土試樣、半人工土半天然土試樣和天然土試樣，采用ZJ型應(yīng)變控制式直剪儀（四聯(lián)剪）用快剪法試驗(yàn)數(shù)據(jù)的進(jìn)行采集，多次試驗(yàn)測(cè)量以減小人工讀數(shù)的誤差，得出的物理力學(xué)指標(biāo)一般從天然含水量、容重、孔隙比、液限、塑限、滲透系數(shù)等方面的數(shù)據(jù)指標(biāo)，我國(guó)常見(jiàn)城市的軟黏土的物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)如表1所示：

剪試驗(yàn)，可以總結(jié)出其抗剪強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo)與含水量的關(guān)系是非線性的。砂性軟土試樣在各級(jí)豎向壓力作用下的抗剪強(qiáng)度均隨著含水量的增大而逐漸降低，但隨著試樣含水量的不斷增大，其粘聚力表現(xiàn)出先小幅下降后上升，出現(xiàn)峰值后逐漸下降的趨勢(shì)，符合基質(zhì)吸力（假粘聚力的）的基本表現(xiàn)：至于內(nèi)摩擦角的變化，則隨著含水量的增大，試樣的內(nèi)摩擦角會(huì)逐漸降低。

（2）砂性軟土地基一般為飽和的軟粘性土，天然含水量一般大于液限值，且孔隙比大于1.0，隨著天然含水量增加，孔隙比、塑限和液限值會(huì)隨之增加，而容重和滲透系數(shù)會(huì)隨之減少。

（3）土體的壓縮性高、天然孔隙比較大，一般為在1.0～2.0之間：土體的抗剪強(qiáng)度低，不排水抗剪強(qiáng)度約5～25kPa：土體的壓縮系數(shù)的高，一般在0.5～1.5MPa之間，壓縮系數(shù)最大可達(dá)4.5MPa。

3砂性軟土類的勘察方法及試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)

在沿海地區(qū)砂性軟土地基勘察過(guò)程中，為了方便對(duì)工程地基性質(zhì)作出正確評(píng)價(jià)，查明砂性軟土的分布范圍和埋藏條件進(jìn)行勘察，最終得出可靠的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。在進(jìn)行勘探過(guò)程中常用的測(cè)試方法有：物探、鉆探、室內(nèi)+32試驗(yàn)和靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入性試驗(yàn)、十宇板剪切試驗(yàn)等原位測(cè)試的方法。常用的勘察設(shè)計(jì)流程如下圖1所示：

沿海地區(qū)砂性軟土地基勘察過(guò)程中采用的勘察方法及試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)簡(jiǎn)單介紹以下幾個(gè)方面：

（1）物探。物探是一種間接的勘探方法，利用密度、磁導(dǎo)率、電導(dǎo)率、彈性、熱導(dǎo)率、放射性，采用重力勘探、磁法勘探、電法勘探、地震勘探、地溫法勘探、核法勘探等方法，探索土層介質(zhì)結(jié)構(gòu)、物質(zhì)組成、形成和演化的數(shù)據(jù)和規(guī)律。

（2）鉆探。在工程地質(zhì)勘察過(guò)程中，鉆探應(yīng)用比較廣泛，通過(guò)鉆探可以得到深層地層的可靠的地質(zhì)資料，通過(guò)對(duì)獲得的地質(zhì)資料進(jìn)行分析判斷，校核鉆探結(jié)果可以提高鉆探質(zhì)量和勘探效率。鉆探常用于隧道、橋梁等地基的探測(cè)，主要探測(cè)流程如下：

（3）室內(nèi)土工試驗(yàn)：主要是土工試驗(yàn)人員使用標(biāo)準(zhǔn)的儀器遵照標(biāo)準(zhǔn)的試驗(yàn)操作方法，根據(jù)建設(shè)工程的要求對(duì)外業(yè)鉆探取得的土樣，進(jìn)行各種試驗(yàn)項(xiàng)目的測(cè)試，提供可靠的物理、力學(xué)性指標(biāo)參數(shù)。它們是供工程設(shè)計(jì)人員作建（構(gòu)）筑物基礎(chǔ)設(shè)計(jì)或選材的依據(jù)，例如地基土的分層及其承載力，天然或人工地基的選擇，地基處理方案，建（構(gòu)）筑物沉降的估算，邊坡的穩(wěn)定分析等。室內(nèi)土工試驗(yàn)主要分為兩大類：物理性試驗(yàn)，測(cè)土在天然狀態(tài)下的特性指標(biāo)：力學(xué)性試驗(yàn)，測(cè)土在外力作用下土體抵抗外力能力的特性指標(biāo)。

（4）靜力觸探試驗(yàn)。靜力觸探是指利用壓力裝置將有觸探頭的觸探桿壓入試驗(yàn)土層，通過(guò)量測(cè)系統(tǒng)測(cè)土的貫入阻力，可確定土的某些基本物理力學(xué)特性，如土的變形模量、土的容許承載力等，特別是對(duì)于地層情況變化較大的復(fù)雜場(chǎng)地及不易取得原狀土的飽和砂土和高靈敏度的軟粘土地層的勘察，更適合采用靜力觸探進(jìn)行勘察。通過(guò)靜力觸探曲線，可以直觀的反應(yīng)出軟土中含砂量以及砂層分布。

（5）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)（SPT）。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)作為一種特殊的動(dòng)力觸探試驗(yàn)方法，主要是利用一定的錘擊動(dòng)能將標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格的圓筒形探頭通過(guò)貫入器打入到30cm土層中，用標(biāo)準(zhǔn)貫擊數(shù)N63.5來(lái)表示評(píng)價(jià)土層和表示土層的物理性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是設(shè)備操作比較簡(jiǎn)單，適用的土層分布范圍廣，適用于一般的砂土、粉土和粘性土。

（6）十字板剪切試驗(yàn)（VST）。十字板剪切試驗(yàn)是用插入軟粘土中的十字板頭，以一定的速率旋轉(zhuǎn)，將測(cè)出的抵抗力矩，換算成抗剪強(qiáng)度的一種簡(jiǎn)單原位測(cè)試方法。十字板剪切試驗(yàn)法對(duì)土層擾動(dòng)小、設(shè)備操作簡(jiǎn)便、測(cè)算效率高。適用于飽和軟粘性土，在我國(guó)沿海地區(qū)的軟土地基中應(yīng)用比較廣泛，常用于計(jì)算地基承載力和確定樁端的承載力和樁側(cè)摩擦阻力。

4結(jié)束語(yǔ)

隨著城市經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和人口的逐漸增長(zhǎng)，人們對(duì)土地的需求也越來(lái)越大，但由于沿海地區(qū)地質(zhì)形成的特殊性，工程基礎(chǔ)下經(jīng)常存在砂性軟土層，這對(duì)工程結(jié)構(gòu)的耐久性和安全性提出了更高的要求。由于砂性軟土的這種特殊性，我們?cè)谶M(jìn)行土木工程地基勘察時(shí)，采用鉆探，標(biāo)準(zhǔn)貫入原位測(cè)試，室內(nèi)土工試驗(yàn)等特殊試驗(yàn)方法，對(duì)工程性質(zhì)作出正確評(píng)價(jià)，對(duì)沿海地區(qū)大面積砂性軟土地基處理對(duì)城市建設(shè)十分重要。