萧山北部平原软土分布规律及物理力学性质研究


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摘要:通过对区域地层资料分析基本查清了区域内软土分布规律,对200余组土工试验数据进行数理统计,系统分析了区域软土的物理力学性质,较好的揭示了区域软土的工程特性,对区域工程建设具有指导意义。

关键词:软土;工程特性;物理力学指标

1、前言

萧山北部平原地处宁绍平原西端,为萧涌水网平原区和萧北-慈北河口滨海平原区,地面高程5.5~7.5米,地势由南向北倾斜。第四系以来古气候变化剧烈,海面多次上升,形成数次海侵,地层沉积类型复杂。随着城市化进程的加快,工业的迅猛发展,重大基础设施的规划与建设,滩涂、港口资源的开发利用,研究区域软土分布规律、探讨软土特理力学性质,对该地区经济社会的可持续发展,保障城市建设规划布局、港口建设有重要意义。

2、成因类型

区内软土层主要形成于全新世早中期(Q42)、全新世早期(Q41)和晚更新世晚期(Q32)的三次海侵时期,为滨海、浅海相和湖沼相堆积,岩性为灰、深灰色淤泥质粘土、粉质粘土,局部夹粉砂薄层。流塑~软塑,层状或鳞片状构造;土质细腻,粘滑,均一。含有机质和半炭化植物碎片,普遍见有螺、贝壳碎片及牡蛎壳碎片,局部富集成层,常见大量虫孔、虫迹。

3、分布规律

区内软土共分三层,第一层软土形成于全新世早中期(Q42),在区域内因受后期河流、海水切割侵蚀等影响,在区内普遍缺失。第二软土层形成于全新世早期(Q41)广泛分布于全区,顶板埋深1.0-40.6m,厚2.5-35.3m左右,一般在硬土层之上时该层厚度较薄,位于粉砂层之下时,则较厚,且沿江由上而下从薄变厚,在钱塘江河口一带厚度最大。第三软土层形成于晚更新世晚期(Q32)受后期河流海水切割等影响,多呈区块状分布,顶板埋深20.7-51.4m,厚1.8-20.1m左右,一般规律分布于第二软土层之下,局部地带因后期河流侵蚀而缺失。

4、物理力学指标与工程特性

(1)物理力学指标

区内软土层主要呈流塑状态,仅各层与下卧硬土层过渡处渐变为软塑及第三软土层以软塑为主,具高含水量、高灵敏度、流变性、高压缩性、低强度、低透水性和不均匀性等特点。但各层之间有一定差别,通过对取得的200余组土样进行数据分析及数理统计,可以看出第二软土层含水量高,多数在50~35%,最高55%,孔隙比大,一般1.1左右,最大达1.5,其饱和度在90%以上。压缩性高,压缩系数大于0.8Mpa,压缩系数随着土的含水量和液限的增大而增大。成分主要为淤泥质粘土和淤泥质粉质粘土,局部为粉质粘土,主要呈灰色、深灰色,流塑,含少量贝壳和有机质及植物碎屑,水平层理发育,其间夹薄层粉砂、粉土薄层,呈“千层饼”状构造,粉砂、粉土层厚1mm左右。物理力学指标见下表

岩土名称统

目天然

含水

ω

(%)天

e液

ωL

(%)塑

ωp

(%)液

IL塑

IP直剪(快剪)压缩

系数

α

0.1-0.2

(1/MPa)压缩

模量

Es

0.1-0.2

(MPa)多桥

静探

锥头

阻力

qc

(Mpa)

内摩

擦角

φq

(度)粘聚

Cq

(kPa)

土最大值55.11.5751.228.91.3922.514.817.01.3503.311.83

最小值23.90.7729.620.00.837.34.77.00.2901.520.15

平均值39.81.1638.623.51.1115.19.711.50.8332.410.87

标准差5.3470.144.2471.8300.0982.6051.9242.0680.1840.3030.322

变异系数0.1340.120.1100.0780.0880.1730.1980.1800.2210.1260.370

标准值40.41.1838.123.31.1214.89.511.20.8542.370.86

第三软土层主要呈软塑状态,局部流塑,含水量较第二软土层明显较低,强度也较第二软土层有所提

高,主要由粉质粘土和粘土组成局部夹砂质粉土,呈灰色、灰褐色,含大量植物碎屑,物理力学指标见下表

称统

目天然

含水

ω

(%)天

e液

ωL

(%)塑

ωp

(%)液

IL塑

IP直剪(快剪)压缩

系数

α

0.1-0.2

(1/MPa)压缩

模量

Es

0.1-0.2

(MPa)多桥

静探

锥头

阻力

qc

(Mpa)

内摩

擦角

φq

(度)粘聚

Cq

(kPa)

土最大值46.91.3851.229.31.0222.316.723.00.8706.392.03

最小值24.80.7231.920.40.578.69.68.00.1602.250.63

平均值35.21.0638.723.60.8315.112.816.40.5263.871.27

标准差5.2860.184.8052.2040.0902.9301.3562.8190.1440.8660.327

变异系数0.1500.130.1240.0940.1080.1940.1060.1720.2740.2240.251

标准值36.21.0937.823.10.8514.612.615.80.5533.701.28

(2)工程特性

由于区内软土具有流变性、高压缩性、低强度的特点,一般不宜作为建筑物的基础持力层,对必须采用软土层作持力层时,须进行必要的地基处理,如采用堆载预压或真空预压,或搅拌桩等复合地基方案;对上硬下软的双层地基土结构,应对软弱下卧层进行强度和变形验算。当建(构)筑物离池塘、河岸较近,应注意软土侧向塑性挤出或滑移的可能性;当地基土受力范围内,软土下卧层为基岩或硬土层且其表面倾斜时,应分析判定软土沿此倾斜面产生滑移和不均匀变形的可能性。当工程施工层或持力层在此层上时,应充分考虑软土的不利因素,加强基坑的支护强度、地基土的强度及上部结构的整体性,必要时应进行沉降量验算。在基坑开挖过程中,基坑侧壁易产生较大变形,坑底易隆起;当软土受到振动后,土结构被破坏,强度降低,很快变成稀释状态,易产生侧向滑移、沉降及基底侧向挤出等现象。对深厚软土中的基坑开挖,为防止变形过大,可采取坡顶卸荷与支护结构被动区加固的处理措施

5、结论

(1)、在分析研究区内软土勘察资料的基础上,结合室内土工试验及野外钻探、原位测试,基本查明了萧北平原软土分布范围及空间规律。

(2)、对野外所取样品数据进行了分析统计,剔除了异常值,给出了区域软土的基本物理力学指标,对本地区其他工程具有实际利用价值。

(3)区内软土沉积时代较新,自重固结尚未完成,在开发利用该软土层时,应考虑其自重应力及附加应力的影响。

参考文献:高大钊-土力学地基基础

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