不同地区软土性质对比分析

Comparative Analysis on the Property of Mollisol for the Different Area

韩柯柯,王振红,朱喜涛,葛建刚HAN Keke, WANG Zhenhong, ZHU Xitao, GE Jiangang（浙江华东建设工程有限公司，浙江杭州310030）



不同地区软土性质对比分析

Comparative Analysis on the Property of Mollisol for the Different Area

韩柯柯,王振红,朱喜涛,葛建刚
HAN Keke, WANG Zhenhong, ZHU Xitao, GE Jiangang
（浙江华东建设工程有限公司，浙江杭州310030）

摘 要：我国沿海海域广泛分布有厚度较大的软土，其具有压缩性高、含水量高、孔隙比大、强度低等特点。但不同地区、不同成因的软土其性质又存在差别。今根据温州近海海域和珠海横琴新区收集的资料，对两工程区域软土的物理力学性质进行对比分析，并对含水量与相关物理力学指标进行回归分析，得出线性或非线性方程和相关系数，以总结两区域浅表层淤泥的相同点和不同点。

关键词：物理力学性质；软土；差异性；回归分析

我国沿海广泛分布有深厚的第四纪滨海相、海陆交互相的软土，主要为淤泥、淤泥质土，具有压缩性高、含水量高、孔隙比大、强度低、灵敏度高等特点。由于形成条件、形成年代、组成成分、应力历史、温度、湿度等环境条件的不同，各区域软土具有各自特殊的工程特性，区域性明显。随着我国经济建设的发展，特别是沿海地区经济发展的需要，大量的工程建设都需要在软土地基上进行。因此，须对软土进行深入系统的研究，为工程建设服务。

根据区域地质资料及钻探资料，温州近海海域与珠海横琴新区区域均存在厚度大、范围广的软土，两区域软土厚度一般均在30～40 m之间。两区域软土样采取技术要求均严格按《岩土工程勘察规范（GB 50021—2001）》（2009年版）要求执行，取样器均为薄壁取土器，取样后立即送往当地实验室进行试验，尽最大可能以减少对土样扰动的影响。试验数据经剔除异常值再进行数理统计后得出，数据均为原始数据。

通过对两区域浅层软土性质的分析研究，总结两区域软土性质的相同性和差异性，为两区域工程建设提供借鉴。

1 两区域地质概况

温州近海在大地构造上属华南褶皱系（Ⅰ2）、浙东南褶皱带（Ⅱ3）、温州—临海拗陷（Ⅲ8）、泰顺—温州断拗（Ⅳ12）。构造形式以断裂为主，褶皱不明显，受NNE向和NNW向两组断裂影响较大，在现代的基本地貌单元上显示比较突出，其余各组断裂分布比较零星，规模较小，属东西向构造体系，为早白垩世末期燕山构造运动的产物，具继承性和多次活动特点。温州近海海域位于瓯江与飞云江之间，沉积物来源主要为瓯江与飞云江携带的泥沙长期沉积而成［1］。

珠海横琴在大地构造上为中国东部新华夏系第二隆起带与南岭纬向构造带的复合部位，也是华夏系向斜的东南延伸部分。珠海横琴位于珠江磨刀门出海口东北侧，区内原为浅海环境下的古海湾，沉积物来源主要为珠江携带的泥沙长期沉积而成［2］。

2 物理力学及原位测试指标

两区域浅表层均为灰黄色淤泥。根据对两区域浅表层淤泥的物理力学指标和原位测试指标统计，温州近海海域浅表层和珠海横琴浅表层淤泥的主要物理力学指标和原位试验指标见表1、表2。

表1 两区域地基土物理力学指标统计成果表

表2 两区域地基土原位测试成果表

由表1可以看出，两区域浅表层淤泥均具有含水量高、孔隙比大、高压缩性、抗剪强度低等特性。通过对两区域淤泥物理力学指标对比发现，物理指标方面，温州近海海域浅表层淤泥含水量、孔隙比平均值均比珠海横琴小，而天然密度相反；珠海横琴浅表层淤泥含水量和孔隙比平均值约是温州近海浅表层淤泥的1.2倍，天然密度平均值约是0.95倍。力学指标方面，温州近海海域浅表层淤泥压缩系数平均值比珠海横琴小，而压缩模量、固结快剪c值的均值相反。从以上分析可知，温州近海海域浅表层淤泥性质比珠海横琴浅表层淤泥性质好。从统计的物理力学指标范围看，总体上珠海横琴浅表层淤泥数据离散性大，而温州近海数据离散性小。这与两区域浅表层淤泥沉积环境及统计样本数量不同有关。

从表2中可以看出，温州近海浅表层淤泥的原状土十字板剪切强度小于珠海横琴软土的原状土十字板剪切强度；重塑土十字板剪切强度温州近海淤泥较珠海横琴大，灵敏度温州近海淤泥较珠海横琴小。从表2中还可看出，温州近海淤泥的灵敏度为1.9，而珠海横琴淤泥的灵敏度为4.9，根据《软土地区岩土工程勘察规程（JGJ 83—2011）》第4.4.17节表4.4.17判定，温州近海淤泥为不灵敏土，而珠海横琴淤泥为高灵敏性土。珠海横琴试验数据较接近实际，而温州近海相差较多。静力触探结果显示，温州近海浅表层淤泥锥尖阻力平均值为0.08 MPa，小于珠海横琴浅表层淤泥的0.29 MPa，其范围值更小。试验结果与表1物理力学性质正好相反。

根据原位测试现场试验条件对比分析，认为以下几种原因是影响原位测试数据的主要因素：

1）温州近海原位试验为近海原位测试试验，试验期间受风浪、潮流、涌浪等影响较多，试验仪器在其外力作用下，上下运动，试验数据失真较多；而珠海横琴原位试验位于横琴新区天沐河两侧鱼塘塘埂上，试验仪器固定，受外力影响小，数据较真实；

2）温州近海原位试验与钻探一起进行，钻探设备与原位试验设备两者相距约5 m，钻探设备运行过程中产生的上下振动、左右晃动等使原位试验仪器一起作用，影响原位数据真实性；而珠海横琴原位试验单独工作，不受钻探等外力影响，数据较真实；

3）《港口岩土工程勘察规范（JTS 133—1—2010）》第10.3.4条文说明中指出：“根据多年的水上十字板剪切试验的经验，一般在水深不超过10 m的浅水区和风力小于6级的工况条件下，也就是自然条件不足以影响试验正常进行的情况下，可以采用这种水上十字板剪切试验作业工艺方法。”而温州近海原位试验水深约10 m，风力一般在6～7级，试验条件差，影响试验结果较大。

3 物理力学指标相关性分析

根据两区域对浅表层淤泥各项物理力学指标分析，以含水量为自变量，其他相关物理力学指标为因变量-对两区域含水量-天然密度、含水量-孔隙比、含水量-压缩系数、含水量-固结快剪c值进行回归分析［3-6］。回归分析模式分布选择线性回归和非线性回归，以相关系数最大者为拟合方程。所用回归模式见式（1）～（4）：

相关系数是对变量之间关系密切程度的度量指标。相关系数R以数值的方式反应两个变量之间线性关系的强弱程度，相关系数取值范围在-1和+ 1之间，R＞0表示正相关，R＜0表示负相关。

如果|R|≥0.8，则两个变量之间为高度相关；

如果0.5≤|R|＜0.8，则两个变量之间为中度相关；

如果0.3≤|R|＜0.5，则两个变量之间为低度相关；

如果0＜|R|＜0.3，则两个变量之间相关程度极弱。

根据以上公式，对温州近海和珠海横琴浅表层淤泥各物理力学指标与含水量w进行回归分析，得出最优回归方程和相关系数，见图1～图8。

图1 温州近海w-ρ关系曲线

图2 珠海横琴近海w-ρ关系曲线

图3 温州近海w-e关系曲线

图4 珠海横琴近海w-e关系曲线

图5 温州近海w-a0.1-0.2关系曲线

图6 珠海横琴近海w-a0.1-0.2关系曲线

图7 温州近海w-c关系曲线

图8 珠海横琴近海w-c关系曲线

由图1～8可知，两区域含水量w与天然密度ρ、孔隙比间的拟合较好，相关系数R≥0.8，为高度相关，含水量w与压缩系数a0.1-0.2拟合一般，相关系数0.5≤|R|＜0.8，为中度相关，含水量w与固结快剪c值拟合较差，相关系数0＜|R|＜0.3，两变量之间相关程度极弱，数据分散。从图1～8还可看出，温州近海浅表层淤泥含水量与各物理力学指标之间的相关程度较珠海横琴好。

4 结 语

通过以上分析，可得出如下结论：

1）温州近海与珠海横琴浅表层淤泥均为海陆交互相沉积，长期接受河口带来的泥沙沉积。

2）温州近海与珠海横琴浅表层淤泥均为含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的软土；温州近海浅表层淤泥物理力学性质较珠海横琴好，物理力学性质差别明显。

3）温州近海原位测试由于受外力等因素影响，数据失真，而珠海横琴原位测试时受外力影响较小，数据较真实。

4）两区域含水量与天然密度、含水量拟合较好，高度相关；与压缩系数a0.1-0.2拟合一般，为中度相关。固结快剪c值拟合较差，相关程度极弱；温州近海浅表层淤泥含水量与各物理力学指标拟合较珠海横琴好。

参考文献

［1］中国海湾志编纂委员会.中国海湾志（第六分册）［M］.北京：海洋出版社，1993.

［2］中国海湾志编纂委员会.中国海湾志（第九分册）［M］.北京：海洋出版社，1998.

［3］吕小飞，叶银灿，潘国富.杭州湾浅层黏性土物理力学指标的统计分析［J］.海洋学研究，2005，23（4）：8-13.

［4］康永尚，沈金松，谌卓恒.现代数学地质［M］.北京：石油工业出版社，2009.

［5］阮波，冷伍明.黏性土物理力学指标的统计分析［J］.大坝观测与土工测试，1998，22（1）：5-7.

［6］王振红，潘永坚，潘国富，等.舟山-岱山间西部海域第四纪海底沉积物物理力学指标统计分析［J］.海洋通报，2011，30（5）：101-105.

中图分类号：TU447

文献标志码：A

文章编号：1008-3707（2016）02-0022-04

收稿日期：2015-11-10

作者简介：韩柯柯（1984—），男，河南洛阳人，工程师，从事岩土工程勘察工作。