昆明泥炭及泥炭質(zhì)軟土的工程特性研究

劉敏

（昆明市政工程設(shè)計科學研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明泥炭及泥炭質(zhì)軟土的工程特性研究

劉敏

（昆明市政工程設(shè)計科學研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明地區(qū)的軟土主要為淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、泥炭，其中強泥炭質(zhì)土、泥炭全國少見，其極差的工程特性對建筑工程、道路工程、橋梁梁頭接合部位等具有較大危害。對昆明滇池湖相沉積軟土中較典型的泥炭質(zhì)土、泥炭的成因，分布及特性，物理力學指標進行分析研究，為在昆明地區(qū)的工程建設(shè)選擇合理的基礎(chǔ)形式和恰當?shù)牡鼗幚矸椒ㄌ峁﹨⒖肌?/p>

昆明；泥炭類軟土；成因；工程特性

0 引言

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2012）關(guān)于軟土的定義為：“天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細粒土應判定為軟土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等”[1]。當天然孔隙比大于1.5時，稱為淤泥；當天然孔隙比大于1.0小于1.5時，稱為淤泥質(zhì)土。當有機質(zhì)含量大于10%小于60%時，稱為泥炭質(zhì)土；當有機質(zhì)含量大于60%時，稱為泥炭。該類泥炭類土天然含水量高（30%～360%），天然孔隙比大于1，液性指數(shù)0.6～2.4，大部分為軟塑～流塑狀態(tài)，泥炭多為流塑狀態(tài)。此類土區(qū)域范圍內(nèi)進行的工程建設(shè)，出現(xiàn)了建筑物不均勻沉降，道路沉降大，沉降時間長，甚至出現(xiàn)失穩(wěn)破壞等工程案例。根據(jù)該區(qū)域曾經(jīng)出現(xiàn)的工程事故，在大量工程實踐總結(jié)基礎(chǔ)上，1995年建設(shè)部頒發(fā)的《巖土工程勘察規(guī)范》按有機質(zhì)含量分類，把泥炭、泥炭質(zhì)土列入規(guī)范內(nèi)容。

1 泥炭質(zhì)土、泥炭的成因，分布及特性

1.1 泥炭類土的成因

昆明臨近近代滇池區(qū)域盆地及近代沼澤，主要分布在滇池濱線周圍。由于受滇池海埂的阻隔，水生植物沼澤群落發(fā)展，隨著近代大規(guī)模的沼澤化過程，水生、濕生植物及根、莖等，經(jīng)過生物、物理化學的轉(zhuǎn)變，逐漸形成泥炭，部分泥炭逐步變形為褐煤。在昆明盆地晚新代沉積物中，賦存多層泥炭類土，而淤泥類土是以極細黏土膠狀物質(zhì)為主，在靜水緩慢的流水環(huán)境中沉積，并伴有微生物作用的一種結(jié)構(gòu)土。泥炭、泥炭質(zhì)土的主要物質(zhì)是植物殘體，部分泥炭的有機質(zhì)含量為60%～80%。有機質(zhì)含量低于10%的泥炭質(zhì)土，其特性與淤泥質(zhì)土相近，與全國其他地方軟土存在較大差異，主要是中泥炭質(zhì)土（25%＜WO≤40%）、強泥炭質(zhì)土（40%＜WO≤60%）和泥炭（WO＞60%）。

昆明湖相沉積軟土中，淤泥類土主要以細黏土質(zhì)膠狀物為主，而泥炭類土主要物質(zhì)是植物殘體，即有機質(zhì)，兩類土有本質(zhì)區(qū)別。

除滇池近代湖濱線周圍存在的泥炭、泥炭質(zhì)土外，昆明地區(qū)尚有低洼、泥塘、地下水及地表水排泄不暢的區(qū)前地帶、丘陵地帶等形成的一種淤積相沉積物，也多伴有機質(zhì)，為少量不連續(xù)分布的泥炭質(zhì)土及泥炭。

1.2 泥炭質(zhì)土及泥炭的物理力學指標

以昆明市南三環(huán)市政道路改擴建工程和滇池路改擴建工程等工程巖土勘察報告中的物理力學指標進行統(tǒng)計分析。

1.2.1 物理指標分析

表1統(tǒng)計值表明泥炭類土具有以下特性：

（1）泥炭質(zhì)土部分為軟塑狀態(tài)，大部分為軟塑～流塑狀態(tài)，泥炭均為流塑狀態(tài)；

（2）流塑狀的泥炭容重極低，僅比水略重（全國少見）；

（3）含水量隨有機質(zhì)含量的增加而加大。

1.2.2 壓縮性指標分析

軟土的壓縮性與土體結(jié)構(gòu)有關(guān)，泥炭類土為第四系沉積物，沉積年代較新，固結(jié)程度低，呈絮狀結(jié)構(gòu)，具有較大的孔隙，為壓縮提供了空間，因而壓縮性較大，收縮速率也大（見表2）。

表1 物理指標

表2 壓縮性指標

1.2.3 抗剪強度指標分析

從表3可以看出，泥炭質(zhì)土、泥炭的抗剪強度及地基承載力較低，穩(wěn)定性差。

表3 抗剪強度指標

1.2.4 靈敏度

泥炭質(zhì)土: St=4.6～6.8

泥炭: St=5.8～11.6

泥炭類土受輕微擾動后，上體結(jié)構(gòu)破壞大，強度易大幅度降低，為高靈敏軟土。

1.2.5 不均勻性

由于滇池周邊沉積環(huán)境的變化較大，土質(zhì)均勻性差，在豎向土層分布中，泥炭、泥炭質(zhì)土互夾粉土、粉質(zhì)黏土等。

1.2.6 透水性

泥炭質(zhì)土、泥炭的含水量高，但其透水性較差，且水平滲透性好于豎向滲透性，均屬微透水、不透水層，不利于排水固結(jié)。

2 昆明泥炭質(zhì)土、泥炭工程特性綜述

昆明泥炭類土與沿海軟土成因條件不同，軟土的差異較大。沿海軟土地區(qū)的主要土性指標，從天津到廣州等沿海城市，最大含水量均未超過73%，最大孔隙比未超過1.82，昆明地區(qū)泥炭最大含水量可達299%，孔隙比可達7。

我國沿海地區(qū)典型軟土的含水量多數(shù)低于70%，少數(shù)孔隙比超過2時，含水量才超過70%，而昆明地區(qū)泥炭的含水量可達60%，孔隙比超過10。該類土在全國極少分布，但在昆明盆地滇池區(qū)域卻大量分布著這一類特殊土層。

泥炭質(zhì)土及泥炭的主要物質(zhì)是植物殘體，有機質(zhì)含量可高達60%～80%，執(zhí)行規(guī)范中的軟土多為淤泥，淤泥質(zhì)為伴有微生物作用的結(jié)構(gòu)性土。兩類土有土質(zhì)區(qū)別，在該類土的工程運用中，應考慮相關(guān)規(guī)范規(guī)定對泥炭質(zhì)土、泥炭的適用性。

泥炭質(zhì)土、泥炭的靈敏度最大可達16，屬極高靈敏土，受輕微擾動，強度就易急劇下降，而且較難恢復。

泥炭質(zhì)土及泥炭的抗剪強度極低，地基承載力較低，邊坡穩(wěn)定性差，在邊坡、基坑工程中，極易發(fā)生沿深層泥炭類土的滑移破壞。

泥炭類土的均勻性較差，在江淮湖廣等沖擊平原，雖然軟土厚度較大，但平面均衡，沿海海相沉積軟土，縱橫向均較均衡，而昆明滇池區(qū)域?qū)俑咴介g盆地，泥炭類平面分布不均勻，同時豎向復雜多變，通常十多米深的軟土范圍，就可劃分5～6個土層，均勻性差，較易發(fā)生不均勻沉降。

泥炭類土的含水量很高，但透水性差，特別是豎向滲透性更差，屬微透水層或不透水層，地基土受力后排水固結(jié)不利，地基沉降的延續(xù)時間長。

流變性，在長期荷載作用下，除產(chǎn)生排水固結(jié)引起的變形外，還會發(fā)生緩慢而長期的剪切變形（昆明滇池路的長期沉降變形特別明顯）。

3 結(jié)語

由于昆明地區(qū)城市建設(shè)發(fā)展的需要，不得不在泥炭、泥炭質(zhì)土等不良地質(zhì)條件下進行工程建設(shè)。工程實踐中，既有成功經(jīng)驗，也有不少教訓。無論是建筑工程，還是市政工程，泥炭土的變形較大，設(shè)計計算與實際變形相差也存在較大差異。通過大量工程實踐，對泥炭質(zhì)土、泥炭的特殊性狀進行總結(jié)研究，可為該區(qū)域的工程建設(shè)選定合理的基礎(chǔ)形式，采用恰當?shù)?、有針對性的軟土地基處治方法提供一定參考，達到節(jié)省投資、控制工期、確保工程質(zhì)量的目標。

[1]GB 50021-2001（2009年修訂版），巖土工程勘察規(guī)范[S].

TU447

B

1009-7716（2017）09-0207-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.063

2017-04-28

劉敏（1960-），男，云南大姚人，高級工程師，總工程師，從事道路、交通設(shè)計工作。