沉積環(huán)境對沉積軟土工程性質(zhì)的影響研究

王培旭

摘 要：沉積軟土分布廣泛，由于取材方便與建設(shè)用地日益緊缺，許多地基工程與填海造陸工程采用沉積軟土作為建筑材料。需要注意的是，沉積環(huán)境的不同會引起沉積軟土微細(xì)觀結(jié)構(gòu)的變化，進(jìn)而影響其工程性質(zhì)，本文總結(jié)分析了國內(nèi)部分地區(qū)的濱海相沉積軟土和內(nèi)陸湖相沉積軟土的微細(xì)觀結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)，對各沉積環(huán)境對沉積軟土的影響機理進(jìn)行研究，希望對后續(xù)工程起到指導(dǎo)作用。

關(guān)鍵詞：沉積軟土 沉積條件

引 言

由于我國人口密度大、用地緊缺，大量沉積軟土地帶都被用做城市建設(shè)和基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)，沉積軟土地基的處理問題越來越重要，而沉積軟土在我國分布極廣，不同區(qū)域的沉積軟土由于所處的沉積環(huán)境不同，其具體的物理力學(xué)特性與組構(gòu)特征也各不相同，由此，沉積環(huán)境對沉積軟土的影響需引起重視。

1 沉積軟土的分類

沉積軟土（淤泥）一般指在緩慢的水流或靜水中以細(xì)顆粒為主的近代沉積物，可看作是由孔隙液、孔隙氣、固體顆粒和土顆粒間的膠凝物（膠凝狀氧化物、有機質(zhì)等）等物質(zhì)組成的多相介質(zhì)，主要分布在湖泊，海灘和河流等低洼地區(qū)。因河流、海洋和湖泊的物理化學(xué)環(huán)境和動力學(xué)環(huán)境迥異，沉積軟土按沉積環(huán)境及成因分為四大類[1]：（1）濱海沉積：濱海相、溺谷相、瀉湖相及三角洲相；（2）河灘沉積：牛軛湖相、河漫灘相；（3）湖泊沉積：湖相、三角洲相；（4）沼澤沉積：沼澤相。我國軟土多為濱海相和內(nèi)陸湖相，下面對這兩類軟土進(jìn)行工程性質(zhì)歸納。

2我國各類沉積軟土工程性質(zhì)差異歸納

天然含水量：濱海相沉積軟土的天然含水量一般超過60%，大于液限，多屬于流動狀態(tài)；而內(nèi)陸湖相沉積軟土含水量一般為30%～40%之間，根據(jù)地區(qū)的不同，或為流動狀態(tài)，或為可塑狀態(tài)。

容重、孔隙比：濱海相沉積軟土孔隙比一般大于1.8，容重介于15～16.2 kN/m3之間；內(nèi)陸湖相沉積軟土基本介于1左右，總重一般大于18 kN/m3，。可見，濱海相沉積軟土密度較小，孔隙較大，對建筑工程的沉降影響較大。

壓縮性：濱海相沉積軟土壓縮系數(shù)a1-2一般大于1.8 MPa-1，屬于高壓縮性土；內(nèi)陸湖相沉積軟土除個別地區(qū)外壓縮系數(shù)一般為0.5 MPa-1左右，屬于中高壓縮性土?？梢姡瑸I海相沉積軟土受力后沉降比內(nèi)陸湖相沉積軟土大。

抗剪強度：濱海相沉積軟土的粘聚力為8 kPa～10 kPa之間，內(nèi)摩擦角一般小于10°；內(nèi)陸湖相沉積軟土的粘聚力至少大于10 kPa，一般都在20 kPa左右，內(nèi)摩擦角在10°～20°之間。抗剪強度低是影響地基承載力和邊坡失穩(wěn)的主要原因，因此在濱海相沉積軟土和內(nèi)陸湖相沉積軟土修筑土壩、路堤以及深基坑開挖等工程，都需要進(jìn)行地基處理或基坑支護(hù)。

流變性：濱海相沉積軟土由于其含水量較高、孔隙較大且結(jié)構(gòu)性較差，因此比內(nèi)陸湖相沉積軟土具有更大的流變性。軟土除排水固結(jié)引起變形外，在剪應(yīng)力作用下，土體還會發(fā)生緩慢而長期的剪切變形，軟土流變性除了表現(xiàn)為蠕變和應(yīng)力松弛外，還伴有粘性流動和長期強度的降低。對建筑物地基的沉降有較大影響，對堤岸、碼頭等地基的穩(wěn)定也極為不利。

3 我國各類沉積軟土特點成因分析

我國幅員遼闊，沉積軟土種類眾多，河口、海灣、湖盆底部以至丘間谷地都有軟土沉積。沉積軟土的組構(gòu)特征和工程性質(zhì)主要受沉積的物理化學(xué)環(huán)境條件和動力學(xué)環(huán)境條件的影響。

電解質(zhì)溶液的濃度影響沉積軟土顆粒的沉積速度，從而影響顆粒的排列方式。在淡水中進(jìn)行的湖相沉積軟土，易溶鹽含量低的環(huán)境使顆粒形成片架結(jié)構(gòu)（以邊-邊或邊-面接觸的結(jié)構(gòu)），中小尺度孔隙較多，大孔隙較少；在含鹽量高的近海沉積環(huán)境中，細(xì)顆粒易沉淀為絮凝結(jié)構(gòu)，大孔隙較多，結(jié)構(gòu)性差，形成的軟土具有高孔隙比和高含水率的特點，因此當(dāng)沉積時間相近時，近海沉積環(huán)境中的軟土比淡水環(huán)境中的軟土流變效應(yīng)要大，使用該類軟土?xí)r需注重固結(jié)工序。

水動力作用的激烈程度影響沉積軟土顆粒的粒徑大小，水動力作用越激烈，顆粒受到的沖擊越大使其被磨的越細(xì)，反之則越粗，因此受到潮汐作用和洋流作用的濱海相沉積軟土比安靜、低能環(huán)境下的內(nèi)陸湖相沉積軟土顆粒粒徑要小。在河口處的沉積軟土由于受到較激烈的水動力作用，粉粒含量較多，含水量和孔隙比均較小，內(nèi)摩擦角相對較??；在安靜和低能的環(huán)境下的沉積軟土如潮坪-瀉湖沉積軟土，其沉積物以細(xì)顆粒物質(zhì)為主，含水量、壓縮性和孔隙比均較大，內(nèi)摩擦角相對較大。另外，低能環(huán)境沉積的軟土其顆粒級配較優(yōu)，更有潛在工程價值。

有機質(zhì)（礦物、動植物殘骸等）含量影響沉積軟土顆粒的孔隙特征、持水性和微結(jié)構(gòu)，有機質(zhì)的比表面積大、孔隙比大、吸附性強且作為膠結(jié)物質(zhì)促使顆粒形成團(tuán)聚體（具有多孔性）[2]，因此沉積軟土有機質(zhì)含量越高，其含水量越高、強度越低、靈敏性越高。

總的來說，不同沉積環(huán)境下的沉積軟土其工程性質(zhì)和組構(gòu)特征差異較大，若處理不當(dāng)，極易導(dǎo)致一些環(huán)境巖土工程問題，甚至?xí)l(fā)生地質(zhì)災(zāi)害，造成工程事故，工程師們應(yīng)根據(jù)不同沉積環(huán)境下的沉積軟土針對性地對其工程性質(zhì)進(jìn)行改善，以保證后續(xù)工程的順利進(jìn)行。

參考文獻(xiàn)

[1] 喬正壽. 軟土研究五十年[J]. 鐵道工程學(xué)報，2005，S1：379-386.

[2] 馬成澤. 有機質(zhì)含量對土壤幾項物理性質(zhì)的影響[J]. 土壤通報，1994，02：65-67.