廣州南沙地區軟土試驗研究

陳詩艾

摘 要：依托地鐵建設，對廣州南沙地區軟土進行了土工試驗和一些原位測試。文章對試驗成果進行統計分析，總結南沙軟土的力學特征，并對土工試驗和各種原位測試成果進行綜合分析，可為廣州南沙地區軟土物理力學指標工程建議值選取提供參考和依據。

關鍵詞：南沙；軟土；土工試驗；原位測試

中圖分類號：TU447 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2018）17-0049-03

Abstract： Based on the subway construction， the soft soil in Nansha area of Guangzhou was tested in soil engineering and in-situ tests. This paper makes a statistical analysis of the test results， summarizes the mechanical characteristics of Nansha soft soil， and makes a comprehensive analysis of the geotechnical tests and various in-situ testing results. It can provide a reference and basis for the selection of the suggested engineering values of physical and mechanical indexes of soft soil in Nansha area of Guangzhou.

Keywords： Nansha； soft soil； geotechnical test； in-situ testing

1 廣州南沙地區軟土的巖土工程特征

軟土是近代水下沉積的飽和黏性土，沉積歷史較短，一些軟土為還在繼續沉積的欠固結土。根據《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001（2009年版））6.3.1條對軟土的判定，要滿足三個條件：（1）為細粒土；（2）天然孔隙比大于或等于1.0；（3）天然含水量大于液限。

廣州位于珠江三角洲沖積平原，南沙為其前沿。河流沖積和海潮進退的長期作用使南沙地區沉積了深厚的海陸交互相軟土。

根據廣州地鐵勘察揭露，南沙地區軟土主要為淤泥和淤泥質土，呈深灰色、灰黑色，流塑狀，主要由黏粒及有機質組成，局部含較多粉砂及貝殼碎片，呈具滑膩感和腥臭味。

2 土工試驗、原位測試及成果分析

2.1 軟土土工試驗結果

通過野外鉆探采取Ⅰ級原狀軟土樣，在室內通過土工試驗，測得土的含水量、密度、孔隙比等物理指標、可塑性指標、變形指標及力學指標。

按照《巖土工程勘察規范》（GB 50021-2001（2009年版））中的方法對軟土的物理力學指標進行梳理統計，淤泥樣本數為46個，淤泥質土樣本數為36個，取土深度為6.00～15.00m，物理力學指標統計結果見表1及表2。

2.2 十字板剪切試驗

2.2.1 十字板測試原理及資料整理

十字板剪切試驗目的是在鉆孔內直接測定軟土的抗剪強度。它所測得的抗剪強度值接近不排水剪的強度，或約等于無側限抗壓強度的1/2，此外，還可測得殘余抗剪強度。

2.2.2 試驗成果分析

挑選6個試驗孔共42個試驗測點進行統計，軟土的強度指標見表3。

2.3 雙橋靜力觸探試驗

2.3.1 雙橋靜力觸探測試原理及資料整理

以下試驗采用雙橋靜力觸探探頭，測試時以一定的速率將探頭貫入土中，過程中量測探頭的端阻力、側阻力、孔隙水壓力以及孔隙水壓力和端阻力隨時間變化的過程值。

（1）探頭總錐尖阻力用下式計算：

qT=qc+（1-a）uT

上式uT-于探頭錐底以上圓柱面處測得的貫入孔壓；qT-總錐尖阻力；qc-端阻力；a-錐尖端面有效面積比，取0.4。

（2）地基承載力fa、壓縮模量Es

根據《靜力觸探技術規則》（TBJ-93），軟土的承載力及壓縮模量計算公式見表4。

2.3.2 試驗成果分析

隨著觸探深度的增加，觸探點的上覆壓力隨之增大，軟土的錐尖阻力亦會增加。靜力觸探試驗成果詳見表5。

2.4 旁壓試驗

2.4.1 旁壓試驗測試原理

旁壓試驗過程可理解為理想狀態下的圓柱孔穴擴張過程，進而簡化為軸對稱平面應變過程。

以下旁壓試驗所用儀器為三腔式旁壓儀，探頭外徑為58mm，腔長200mm，容積535cm3。

2.4.2 資料整理

（1）確定P0：延長P-V曲線直線段直至與縱坐標軸相交，截距為V0，過截距作橫坐標軸的平行線，其與P-V曲線的交點所對應的壓力。

（2）Pf的確定：P-V曲線直線段的終點所對應的壓力。

（3）Pl的確定：P-1/V曲線或其延長線（大于Pf的數據）上1/（2V0+Vc）（Vc：測量腔的固有體積）位置所對應的壓力。

（4）Em旁壓模量、Gm旁壓剪切模量、E0變形模量及ES壓縮模量：

3 結束語

（1）原位試驗不能直接測得土的物理指標（主要包括稠度指標和天然狀態性質指標）。因此，軟土的物理指標應選用室內試驗方法獲得的指標。

（2）原位試驗在原位進行，目標土層保持了原始應力狀態。因此，可比較準確客觀地直接獲取土層相應的力學指標。例如，通過十字板剪切試驗可直接得到土的不排水剪抗剪強度指標，由十字板剪切試驗確定的抗剪強度比室內試驗計算的結果要高。

（3）由于抗剪強度是與深度有關的函數，在選用不同指標的函數時應注意對比深度。

（4）廣州南沙地區軟土為海陸交互相沉積淤泥層及淤泥質土層，具有高含水量，孔隙比大，壓縮性高，靈敏度高的特點。

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