沉積環境對沉積軟土工程性質的影響研究

王培旭

摘 要：沉積軟土分布廣泛，由于取材方便與建設用地日益緊缺，許多地基工程與填海造陸工程采用沉積軟土作為建筑材料。需要注意的是，沉積環境的不同會引起沉積軟土微細觀結構的變化，進而影響其工程性質，本文總結分析了國內部分地區的濱海相沉積軟土和內陸湖相沉積軟土的微細觀結構和工程性質，對各沉積環境對沉積軟土的影響機理進行研究，希望對后續工程起到指導作用。

關鍵詞：沉積軟土 沉積條件

引 言

由于我國人口密度大、用地緊缺，大量沉積軟土地帶都被用做城市建設和基礎設施建設，沉積軟土地基的處理問題越來越重要，而沉積軟土在我國分布極廣，不同區域的沉積軟土由于所處的沉積環境不同，其具體的物理力學特性與組構特征也各不相同，由此，沉積環境對沉積軟土的影響需引起重視。

1 沉積軟土的分類

沉積軟土（淤泥）一般指在緩慢的水流或靜水中以細顆粒為主的近代沉積物，可看作是由孔隙液、孔隙氣、固體顆粒和土顆粒間的膠凝物（膠凝狀氧化物、有機質等）等物質組成的多相介質，主要分布在湖泊，海灘和河流等低洼地區。因河流、海洋和湖泊的物理化學環境和動力學環境迥異，沉積軟土按沉積環境及成因分為四大類[1]：（1）濱海沉積：濱海相、溺谷相、瀉湖相及三角洲相；（2）河灘沉積：牛軛湖相、河漫灘相；（3）湖泊沉積：湖相、三角洲相；（4）沼澤沉積：沼澤相。我國軟土多為濱海相和內陸湖相，下面對這兩類軟土進行工程性質歸納。

2我國各類沉積軟土工程性質差異歸納

天然含水量：濱海相沉積軟土的天然含水量一般超過60%，大于液限，多屬于流動狀態；而內陸湖相沉積軟土含水量一般為30%～40%之間，根據地區的不同，或為流動狀態，或為可塑狀態。

容重、孔隙比：濱海相沉積軟土孔隙比一般大于1.8，容重介于15～16.2 kN/m3之間；內陸湖相沉積軟土基本介于1左右，總重一般大于18 kN/m3，?？梢姡瑸I海相沉積軟土密度較小，孔隙較大，對建筑工程的沉降影響較大。

壓縮性：濱海相沉積軟土壓縮系數a1-2一般大于1.8 MPa-1，屬于高壓縮性土；內陸湖相沉積軟土除個別地區外壓縮系數一般為0.5 MPa-1左右，屬于中高壓縮性土?？梢姡瑸I海相沉積軟土受力后沉降比內陸湖相沉積軟土大。

抗剪強度：濱海相沉積軟土的粘聚力為8 kPa～10 kPa之間，內摩擦角一般小于10°；內陸湖相沉積軟土的粘聚力至少大于10 kPa，一般都在20 kPa左右，內摩擦角在10°～20°之間?？辜魪姸鹊褪怯绊懙鼗休d力和邊坡失穩的主要原因，因此在濱海相沉積軟土和內陸湖相沉積軟土修筑土壩、路堤以及深基坑開挖等工程，都需要進行地基處理或基坑支護。

流變性：濱海相沉積軟土由于其含水量較高、孔隙較大且結構性較差，因此比內陸湖相沉積軟土具有更大的流變性。軟土除排水固結引起變形外，在剪應力作用下，土體還會發生緩慢而長期的剪切變形，軟土流變性除了表現為蠕變和應力松弛外，還伴有粘性流動和長期強度的降低。對建筑物地基的沉降有較大影響，對堤岸、碼頭等地基的穩定也極為不利。

3 我國各類沉積軟土特點成因分析

我國幅員遼闊，沉積軟土種類眾多，河口、海灣、湖盆底部以至丘間谷地都有軟土沉積。沉積軟土的組構特征和工程性質主要受沉積的物理化學環境條件和動力學環境條件的影響。

電解質溶液的濃度影響沉積軟土顆粒的沉積速度，從而影響顆粒的排列方式。在淡水中進行的湖相沉積軟土，易溶鹽含量低的環境使顆粒形成片架結構（以邊-邊或邊-面接觸的結構），中小尺度孔隙較多，大孔隙較少；在含鹽量高的近海沉積環境中，細顆粒易沉淀為絮凝結構，大孔隙較多，結構性差，形成的軟土具有高孔隙比和高含水率的特點，因此當沉積時間相近時，近海沉積環境中的軟土比淡水環境中的軟土流變效應要大，使用該類軟土時需注重固結工序。

水動力作用的激烈程度影響沉積軟土顆粒的粒徑大小，水動力作用越激烈，顆粒受到的沖擊越大使其被磨的越細，反之則越粗，因此受到潮汐作用和洋流作用的濱海相沉積軟土比安靜、低能環境下的內陸湖相沉積軟土顆粒粒徑要小。在河口處的沉積軟土由于受到較激烈的水動力作用，粉粒含量較多，含水量和孔隙比均較小，內摩擦角相對較小；在安靜和低能的環境下的沉積軟土如潮坪-瀉湖沉積軟土，其沉積物以細顆粒物質為主，含水量、壓縮性和孔隙比均較大，內摩擦角相對較大。另外，低能環境沉積的軟土其顆粒級配較優，更有潛在工程價值。

有機質（礦物、動植物殘骸等）含量影響沉積軟土顆粒的孔隙特征、持水性和微結構，有機質的比表面積大、孔隙比大、吸附性強且作為膠結物質促使顆粒形成團聚體（具有多孔性）[2]，因此沉積軟土有機質含量越高，其含水量越高、強度越低、靈敏性越高。

總的來說，不同沉積環境下的沉積軟土其工程性質和組構特征差異較大，若處理不當，極易導致一些環境巖土工程問題，甚至會發生地質災害，造成工程事故，工程師們應根據不同沉積環境下的沉積軟土針對性地對其工程性質進行改善，以保證后續工程的順利進行。

參考文獻

[1] 喬正壽. 軟土研究五十年[J]. 鐵道工程學報，2005，S1：379-386.

[2] 馬成澤. 有機質含量對土壤幾項物理性質的影響[J]. 土壤通報，1994，02：65-67.