連云港徐圩新區(qū)軟土工程地質(zhì)特性研究

（江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì) 江蘇連云港222023)

（江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局第六地質(zhì)大隊(duì) 江蘇連云港222023)

通過對區(qū)域地質(zhì)研究結(jié)合連云港地區(qū)大量的工程地質(zhì)勘察資料，本文以連云港徐圩新區(qū)軟土為代表，討論了連云港徐圩新區(qū)軟土的物質(zhì)成分、粒度成分、物理力學(xué)性質(zhì)及工程地質(zhì)特性，最后介紹了軟土地區(qū)地基與基礎(chǔ)類型的合理選擇，對工程建設(shè)提供了相關(guān)處理措施與建議，對以后的工程建設(shè)具有十分重要的指導(dǎo)意義。

連云港徐圩新區(qū)軟土工程地質(zhì)特性沉積特征

連云港徐圩新區(qū)是連云港市“一體兩翼”產(chǎn)業(yè)布局中的核心區(qū)域之一，本區(qū)位于華北地臺(tái)南緣，郯廬斷裂帶東部，基底構(gòu)造以北東向?yàn)橹?，郯廬斷裂帶是東亞大陸上的一系列北北東向巨型斷裂系中的一條主干斷裂帶，在我國境內(nèi)延伸2400多公里，切穿中國東部不同大地構(gòu)造單元，規(guī)模宏偉，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。本文依據(jù)該區(qū)軟土豐富的土工試驗(yàn)成果及鉆孔資料，對該區(qū)軟土的沉積特征、物質(zhì)成分、粒度成分、物理力學(xué)性質(zhì)、工程地質(zhì)特性進(jìn)行了探討分析與研究，并闡述了該區(qū)軟土應(yīng)力史、壓縮特性以及塑性指數(shù)與液限之間、壓縮系數(shù)與含水量之間的相關(guān)關(guān)系，以助于對該區(qū)軟土的合理開發(fā)和利用，對以后其它地區(qū)提供相關(guān)參考。

1 工程地質(zhì)概況

根據(jù)工程勘察大量的鉆孔資料得知，按土層的地質(zhì)時(shí)代、成因類型、巖性及工程地質(zhì)特性；將場地土在勘察深度范圍內(nèi)自上而下劃分為16個(gè)工程地質(zhì)層，分述如下：

1.1 層素填土

灰褐色,松散,稍濕,以黏性土為主,夾少量貝殼碎片和植物根系，均勻性較差。場區(qū)普遍分布，厚度:0.40-4.00m,平均1.12m;層底標(biāo)高: 0.71～2.65m,平均1.82m;層底埋深:0.40-4.00m,平均1.12m。壓縮性一般，工程性能差。

1.2 層黏土

灰黃色,軟-可塑,土質(zhì)均勻,切面光滑,干強(qiáng)度高,韌性高。場區(qū)普遍分布，厚度:0.50-2.30m,平均1.31m;層底標(biāo)高:-0.42～1.28m,平均0.51m;層底埋深:1.50-5.00m,平均2.44m。壓縮性較高，工程性能偏差。

1.3 層淤泥

淺灰色,流塑,土質(zhì)較均勻,中下部夾薄層粉土,干強(qiáng)度高,韌性中等,有輕微淤臭味。場區(qū)普遍分布，厚度:13.10-16.20m,平均14.31m;層底標(biāo)高:-15.02～-12.58m,平均-13.80m;層底埋深:14.90-18.90m,平均16.74m。壓縮性高，工程性能極差。

1.4 層粉質(zhì)黏土夾粉土

黃褐色,可-硬塑,土質(zhì)均勻較差,夾粉土薄層,干強(qiáng)度中等,韌性一般。場區(qū)普遍分布，厚度:0.60-2.30m,平均1.23m;層底標(biāo)高:-16. 62～-13.71m,平均-15.02m;層底埋深:16.00-20.00m,平均17.97m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.5 層粉質(zhì)黏土

黃褐色,可塑,土質(zhì)均勻性一般,夾粉土或粉砂薄層,干強(qiáng)度較高,韌性較好。場區(qū)普遍分布，厚度:0.70-2.10m,平均1.38m;層底標(biāo)高: -19.14～-15.91m,平均-17.23m;層底埋深:18.50-22.50m,平均20.17m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.6 層黏土

黃褐色,可-硬塑,土質(zhì)較均勻,干強(qiáng)度高,韌性好。場區(qū)普遍分布，厚度:0.90-2.70m,平均1.50m;層底標(biāo)高:-20.84～-17.41m,平均-18.73m;層底埋深:19.90-23.90m,平均21.68m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.7 層粉質(zhì)黏土夾粉土

黃褐色,可-硬塑,土質(zhì)均勻性一般,夾粉土或粉砂薄層,干強(qiáng)度較高,韌性較好。場區(qū)普遍分布，厚度:0.90-7.20m,平均2.58m;層底標(biāo)高:-27.15～-20.52m,平均-22.90m;層底埋深:23.40-31.70m,平均25.84m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.8 層粉砂夾粉土

褐黃色,中密-密實(shí),級配較差,顆粒大都為亞圓形,夾大量粉土和少量貝殼碎片,飽和。場區(qū)大部分區(qū)域有分布，厚度:0.60-6.90m,平均4.73m;層底標(biāo)高:-29.16～-26.01m,平均-27.49m;層底埋深: 28.20-32.80m,平均30.36m。壓縮性較低，工程性能較好。

1.9 層粉質(zhì)黏土

黃褐色,可塑,土質(zhì)均勻性一般,夾粉土薄層,干強(qiáng)度較高,韌性較好。場區(qū)局部有分布，厚度:0.60-4.10m,平均1.48m;層底標(biāo)高:-30. 06～-25.11m,平均-28.16m;層底埋深:29.20-34.30m,平均31.50m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.10

層粉質(zhì)黏土夾粉土:黃褐色,可-硬塑,土質(zhì)均勻較差,夾大量粉土薄層,干強(qiáng)度中等,韌性一般。場區(qū)大部分區(qū)域有分布，厚度: 0.70-4.40m,平均1.78m;層底標(biāo)高:-34.36～-30.91m,平均-32.36m;層底埋深:33.10-37.00m,平均35.05m。壓縮性中等，工程性能較好。

1.11

層粉質(zhì)黏土:灰褐夾灰黃色,可塑,土質(zhì)均勻性一般,夾粉土薄層,干強(qiáng)度較高,韌性較好。場區(qū)普遍分布，厚度:3.20-8.50m,平均6.42m;層底標(biāo)高:-42.19～-39.18m,平均-40.32m;層底埋深:42.10-44.60m,平均43.00m。壓縮性中等，工程性能一般。

1.12 層粉砂

灰褐色,中密-密實(shí),級配較差,顆粒大都為亞圓形,夾大量粉土,飽和。該層未鉆透最大揭露約1.0m。壓縮性較低，工程性能較好。

本文著重分析和討論6層黏土，11層粉質(zhì)黏土夾粉土，12層粉質(zhì)黏土的粒度成分、物質(zhì)成分、物理力學(xué)性質(zhì)和工程地質(zhì)特性。

2 連云港徐圩新區(qū)軟土的物質(zhì)成分

2.1 粒度成分及顆粒組成

表1 連云港徐圩新區(qū)軟土不同深度的顆粒組成（%）

從表1可以得知：連云港徐圩新區(qū)軟土粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）及粘粒（<0.005mm）所組成。并且呈現(xiàn)從上而下粘粒含量逐漸減小，粉質(zhì)含量逐漸增多的趨勢。

2.2 軟土的物質(zhì)成分

該區(qū)軟土的物質(zhì)成分基本均勻，軟土的靜力觸探曲線的特征為無明顯的峰谷，中稍偏斜的直線狀低值（Psmax）表明，軟土的物質(zhì)成分基本均勻。軟土的主要成分是粘土礦物和粒砂以下的碎屑。借助于掃描電子顯微鏡（SEM）觀察，觀察結(jié)果是：研究區(qū)軟土中的粘土礦物是伊利石和綠泥石，碎屑礦物主要是石英和長石。借助X射線衍射分析，定量分析粘土礦物結(jié)果是：伊利石占70.4%，綠泥石占29.6%。

3 連云港徐圩新區(qū)軟土的物理力學(xué)性質(zhì)

根據(jù)巖土工程勘察規(guī)范，軟土的主要特征值中壓縮性系數(shù)高（a1-2>0.5MPa-1）；孔隙比大（一般e>1.0）；天然含水量高（W>WL）。連云港徐圩新區(qū)垂向剖面中的徐圩新區(qū)軟土是一種高壓縮，較高孔隙比，低強(qiáng)度軟土。其壓縮性系數(shù)為0.5～1.20MPa-1，孔隙比為1.0

根據(jù)區(qū)內(nèi)近千個(gè)軟土的物理力學(xué)指標(biāo)，通過作相關(guān)關(guān)系圖，筆者得出該區(qū)軟土的塑性指數(shù)（Ip）與液限WL(%)之間存在相關(guān)關(guān)系（正相關(guān)），液限值越大，塑性指數(shù)越大，反之亦然。相關(guān)公式為：

公式1：當(dāng)WL(%)=30～50時(shí)

IP=0.698WL-15.1

力學(xué)指標(biāo)壓縮系數(shù)（a1-2）與天然含水量（W）之間也存在相關(guān)關(guān)系，通過作相關(guān)關(guān)系圖，得知：壓縮系數(shù)與含水量成正比，天然含水量越大，孔隙比越大，壓縮系數(shù)也越大，壓縮性越高，強(qiáng)度越低。反之，天然含水量越小，孔隙比也越小，壓縮系數(shù)亦越小，強(qiáng)度越高，其相關(guān)公式為：

公式2：當(dāng)W（%）=31～49時(shí)

a1-2=0.036W-0.83

得出這兩個(gè)相關(guān)公式，在實(shí)際工作中具有重要的意義。土的塑性指數(shù)是土的定名的重要指標(biāo)，土的液限WL在土工試驗(yàn)中一般容易測準(zhǔn)確，而土的塑限WP在聯(lián)合測定法及搓條法中均不易測準(zhǔn)，該指標(biāo)受人為因素影響較大。因此在準(zhǔn)確測出土的液限（WL）值后，利用相關(guān)公式1，可以大致求得土的塑性指數(shù)IP。相關(guān)公式2在實(shí)際工作中意義更大，因?yàn)檐浲烈讛_動(dòng)，拔動(dòng)后其力學(xué)指標(biāo)往往變小，而天然含水量受土的擾動(dòng)影響較小，容易測得準(zhǔn)確。利用公式2，就可以根據(jù)土的天然含水量大致求出土的壓縮系數(shù)值，對實(shí)測的壓縮系數(shù)值進(jìn)行校正或?qū)Ρ取Ｒ员愕贸鰯_動(dòng)土的壓縮系數(shù)的準(zhǔn)確值。

4 連云港徐圩新區(qū)軟土的工程地質(zhì)特性

4.1 軟土的應(yīng)力史

據(jù)研究區(qū)軟土沉積物中14C年齡值為6190±260年—3310年±120年，為第四紀(jì)中全新世—晚全新世產(chǎn)物。推測連云港徐圩新區(qū)軟土系現(xiàn)代沉積物。由于該相的頂面標(biāo)高直接暴露或接近地表，使該區(qū)處在接受沉積的季節(jié)性間歇增量加荷階段，即小增量加荷。并在單一的土的自重應(yīng)力作用下發(fā)生壓縮固結(jié)現(xiàn)象，成為一種緩慢堆積起來的欠固結(jié)土。土的應(yīng)力史表明，在開發(fā)利用時(shí)，要考慮其自重應(yīng)力和外加荷載引起的附加應(yīng)力等兩方面因素。

4.2 軟土的壓縮特性

對徐圩新區(qū)軟土進(jìn)行有側(cè)限的固結(jié)試驗(yàn)，e-logP曲線形態(tài)較陡（與本區(qū)的第四紀(jì)更新世（Q3）階地上的下蜀土較緩的特征有明顯的差別），在低壓區(qū)體積變小，速度較快；而在高壓區(qū)速度明顯變慢。最后接近下蜀土（Q3）的孔隙比。曲線的形態(tài)與一般粘性土對比，缺失加荷初期階段短的平緩段。只有坡降段和下部的漸緩段，表明軟土的前期所承受的固結(jié)壓力較低，原始結(jié)構(gòu)連結(jié)強(qiáng)度低，無彈性變形，低壓的壓密固結(jié)在高壓下被潛在的塑性變形——流變?nèi)〈?/p>

4.3 軟土的抗剪特性

對連云港徐圩新區(qū)軟土不同層位的土層進(jìn)行直接快剪，發(fā)現(xiàn)上層粘性土抗剪強(qiáng)度較高，一般為C=9～30KPa，內(nèi)摩擦角φ=6° -18°，中層的淤泥質(zhì)粘性土抗剪強(qiáng)度很低，天然不排水抗剪強(qiáng)度一般小于20KPa，其變化范圍約在4～20KPa，內(nèi)摩擦角較小，一般在4°～15°下層粉質(zhì)粘土中部分夾粉細(xì)砂的軟土內(nèi)摩擦角稍高，可達(dá)15°～24°。內(nèi)摩擦角φ與塑性指數(shù)成反比，IP越高φ值越低，IP越低φ值越大。

4.4 軟土的滲透特性

對連云港徐圩新區(qū)軟土進(jìn)行滲透試驗(yàn)，得出，該軟土的滲透性很小，滲透系數(shù)很低，一般垂直方向?yàn)?.54×10-6～4.55×10-8，水平方向?yàn)?.20×10-6～8.20×10-7，因此，該區(qū)軟土在荷重作用下固結(jié)速率很慢，在軟土層上的建筑物基礎(chǔ)沉降往往拖延很長時(shí)間才能穩(wěn)定，這對于改善地基土的工程特性十分不利。

5 結(jié)論

連云港徐圩新區(qū)軟土中粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）和粘粒（<0.005mm）所組成，物質(zhì)成分基本均勻，粘土礦物種屬單一，礦物以伊利石為主（占70.4%），綠泥石次之（占29.6%）。連云港徐圩新區(qū)軟土的塑性指數(shù)IP與液限WL之間，壓縮系數(shù)a1-2與天然含水量W之間存在著相關(guān)關(guān)系，其相關(guān)公式分別為：當(dāng)WL（%）=30～50時(shí)IP=0.698WL-15.1；當(dāng)W（%）=31～49時(shí)a1-2=0.036W-0.83。此相關(guān)公式是根據(jù)大量數(shù)據(jù)得出的，可作為該區(qū)軟土的經(jīng)驗(yàn)公式。連云港徐圩新區(qū)軟土具有明顯的觸變性和不均勻性，在該區(qū)進(jìn)行工程勘察和地基處理時(shí)，一定要考慮這兩方面因素。

[1]江蘇省地質(zhì)礦產(chǎn)局.江蘇省及上海市區(qū)域地質(zhì)志 [M],地質(zhì)出版社，1984.

[2]鄭軍，閻長虹，夏文俊等.江蘇盱眙特殊軟土的工程地質(zhì)特性研究 [J],地質(zhì)評論，2007.

[3]工程地質(zhì)手冊編寫委員會(huì)，工程地質(zhì)手冊（第四版） [M]，中國建筑出版社，2007.

連云港徐圩新區(qū)軟土工程地質(zhì)特性研究

■劉彥華

P62[文獻(xiàn)碼]B

1000-405X（2016）-10-98-2

劉彥華（1981～），女，實(shí)驗(yàn)測試專業(yè)中級工程師，研究方向?yàn)橥凉ぴ囼?yàn)工作。