天津不同區域軟土性質指標統計分析

孫佳銳

(天津市勘察設計院集團有限公司，天津 300191)

軟土在我國遍布，其中海相軟土廣泛分布于沿海地區及區域，具有明顯的地域性及差異性，因此對不同地區的軟土進行針對性的研究很有必要。陳曉平[1]統計分析了珠江三角洲軟土的土性指標；闕金聲[2]對廣州大學城的軟土性質參數進行了統計分析，并評價其工程地質特性；尹利華[3]對天津軟土土性指標概率分布進行統計分析，研究了該地區軟土物理力學指標的變化范圍、相互關系及各指標的概率分布模型；夏銀飛[4]研究了珠江三角洲軟土的物理力學指標間的變化范圍及指標的統計分布規律；梁師俊等[5]對杭州瀉湖相軟土層土性指標進行了統計分析，分析了變異性及指標的概率分布模型。

綜合以上研究成果可以看出，目前對軟土的物理力學性質的統計分析主要集中在某些地區的單一區域，并未對同一地區的不同區域的軟土之間的土性指標進行比較與差異分析，缺乏系統性與完整性。本文通過大量數據對天津地區的不同區域的軟土土性指標進行統計并分析不同區域軟土的力學性質間的差異及聯系，為地區軟土土工參數取值提供參考和依據。

1 天津軟土土性指標統計

本文主要針對天津沿海不同區域中全新統中組淺海相沉積層(地層代號Q42m)的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)土性指標進行分析統計，分別選取寧河、塘沽、大港、東麗四個區域的軟土進行比對分析。其土性指標統計見表1～表4。

表1 寧河軟土土性指標統計表

表2 塘沽軟土土性指標統計表

表3 大港軟土土性指標統計表

表4 東麗軟土土性指標統計表

通過大量樣本數對比四個不同區域的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)的土性指標，可以看出：

1.1 天然含水量高、天然容重小

四個區域的天然含水量均值均大于40.0%，其中寧河、塘沽、東麗區域軟土的天然含水量均值較接近，為43.0%～44.7%，大港區域軟土的天然含水量均值較其他三個區域較低，為40.3%。軟土的天然容重均值均≤18 KN/m3，其中寧河、塘沽、東麗區域軟土的天然容重均值較接近，為17.6～17.7 KN/m3，大港區域軟土的天然容重均值較其他三個區域較高，為18.0 KN/m3。

1.2 壓縮性大、抗剪強度低

四個區域的軟土壓縮模量均值為2.6～3.0 Mpa，其中寧河、大港、東麗區域軟土的壓縮模量均值較接近，為2.9～3.0 Mpa，塘沽區域軟土的壓縮模量均值較其他三個區域較低，為2.6 Mpa。軟土的直剪快剪及直剪固結快剪強度較低，其中寧河、大港的淤泥質黏土的粘聚力C均值一致，均為8.3 Kpa，塘沽、東麗的淤泥質黏土的粘聚力C均值較為接近，分別為10.7 Kpa和10.8 Kpa。對比塘沽與東麗區域軟土的不固結不排水三軸試驗(UU)的粘聚力C均值較為接近，分別為15.7 Kpa和14.8 Kpa。

1.3 黏粒含量高

對比四個區域的淤泥質黏土的塑性指數，寧河與大港區域的淤泥質黏土的塑性指數平均值較為接近，分別為17.9與17.7。塘沽與東麗區域的淤泥質黏土的塑性指數平均值較上兩個區域較大，分別為19.3與18.7。塑性指數越大，表明土的顆粒越細，比表面積越大，土的黏粒或親水礦物(如蒙脫石)含量越高，由此表明，塘沽和東麗區域的軟土相比寧河和大港區域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細，黏粒含量越高。

上述四個區域淤泥質黏土的統計項目中，含水量、容重、孔隙比及塑性指數的變異系數均小于0.1，數值波動范圍較小，因此在工程設計參數取值時，可以認為在特定區域中的這四項物理性質指標是基本不變的，可以統一取值。其他土性指標變異系數一般來看都大于0.1，在工程設計參數取值時需要考慮指標變異性的影響。

2 土性指標相關性分析

綜合對比四個不同區域的軟土土性指標，各土性指標間具有相關性，且部分指標間具有高度線性相關性。通過選取相同深度內的不同區域的軟土土性參數，進行相關性分析。

通過對比不同區域各土性指標間的相關關系，可以得出一些指標間具有一定的線性相關性，且部分指標之間具有高度的相關性。按照相關系數R的大小可將相關性分為三個等級：

當R<0.4時為低密度相關性；0.40.7時為高度線性相關。將不同區域的土性指標相關關系列表如表5。

由圖1～圖8及表5可以看出，總體來看，各物理性質指標間相關程度較高，相關系數0.51≤R≤0.99，具有高度線性相關及顯著線性相關性，而物理性質指標與力學性質指標間，相關系數0.12≤R≤0.71，為顯性線性相關及低密度相關性。

表5 軟土土性指標間相關關系

圖1 寧河區域 圖2 塘沽區域

2.1 含水量ω與孔隙比e

圖3 大港區域 圖4 東麗區域

2.2 含水量ω與塑限WL

圖5 寧河區域 圖6 塘沽區域

圖7 大港區域 圖8 大港區域

3 結語

(1)通過大量樣本數對比天津沿海四個不同區域的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)的土性指標，寧河、塘沽、東麗區域軟土的天然含水量均值較接近，大港區域軟土的天然含水量均值較其他三個區域較低；寧河、大港、東麗區域軟土的壓縮模量均值較接近，塘沽區域軟土的壓縮模量均值較其他三個區域較低；寧河、大港的淤泥質黏土的粘聚力C均值一致，塘沽、東麗的淤泥質黏土的粘聚力C均值較為接近。

(2)塘沽和東麗區域的軟土相比寧河和大港區域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細，黏粒含量越高。

(3)各不同區域各物理性質指標間相關程度較高，具有高度線性相關及顯著線性相關性，而物理性質指標與力學性質指標間，為顯性線性相關及低密度相關性。