天津不同區(qū)域軟土性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析

孫佳銳

(天津市勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，天津 300191)

軟土在我國(guó)遍布，其中海相軟土廣泛分布于沿海地區(qū)及區(qū)域，具有明顯的地域性及差異性，因此對(duì)不同地區(qū)的軟土進(jìn)行針對(duì)性的研究很有必要。陳曉平[1]統(tǒng)計(jì)分析了珠江三角洲軟土的土性指標(biāo)；闕金聲[2]對(duì)廣州大學(xué)城的軟土性質(zhì)參數(shù)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，并評(píng)價(jià)其工程地質(zhì)特性；尹利華[3]對(duì)天津軟土土性指標(biāo)概率分布進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，研究了該地區(qū)軟土物理力學(xué)指標(biāo)的變化范圍、相互關(guān)系及各指標(biāo)的概率分布模型；夏銀飛[4]研究了珠江三角洲軟土的物理力學(xué)指標(biāo)間的變化范圍及指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分布規(guī)律；梁師俊等[5]對(duì)杭州瀉湖相軟土層土性指標(biāo)進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)分析，分析了變異性及指標(biāo)的概率分布模型。

綜合以上研究成果可以看出，目前對(duì)軟土的物理力學(xué)性質(zhì)的統(tǒng)計(jì)分析主要集中在某些地區(qū)的單一區(qū)域，并未對(duì)同一地區(qū)的不同區(qū)域的軟土之間的土性指標(biāo)進(jìn)行比較與差異分析，缺乏系統(tǒng)性與完整性。本文通過大量數(shù)據(jù)對(duì)天津地區(qū)的不同區(qū)域的軟土土性指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)并分析不同區(qū)域軟土的力學(xué)性質(zhì)間的差異及聯(lián)系，為地區(qū)軟土土工參數(shù)取值提供參考和依據(jù)。

1 天津軟土土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)

本文主要針對(duì)天津沿海不同區(qū)域中全新統(tǒng)中組淺海相沉積層(地層代號(hào)Q42m)的淤泥質(zhì)黏土層(地層編號(hào)⑥2)土性指標(biāo)進(jìn)行分析統(tǒng)計(jì)，分別選取寧河、塘沽、大港、東麗四個(gè)區(qū)域的軟土進(jìn)行比對(duì)分析。其土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)見表1～表4。

表1 寧河軟土土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表2 塘沽軟土土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表3 大港軟土土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

表4 東麗軟土土性指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

通過大量樣本數(shù)對(duì)比四個(gè)不同區(qū)域的淤泥質(zhì)黏土層(地層編號(hào)⑥2)的土性指標(biāo)，可以看出：

1.1 天然含水量高、天然容重小

四個(gè)區(qū)域的天然含水量均值均大于40.0%，其中寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然含水量均值較接近，為43.0%～44.7%，大港區(qū)域軟土的天然含水量均值較其他三個(gè)區(qū)域較低，為40.3%。軟土的天然容重均值均≤18 KN/m3，其中寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然容重均值較接近，為17.6～17.7 KN/m3，大港區(qū)域軟土的天然容重均值較其他三個(gè)區(qū)域較高，為18.0 KN/m3。

1.2 壓縮性大、抗剪強(qiáng)度低

四個(gè)區(qū)域的軟土壓縮模量均值為2.6～3.0 Mpa，其中寧河、大港、東麗區(qū)域軟土的壓縮模量均值較接近，為2.9～3.0 Mpa，塘沽區(qū)域軟土的壓縮模量均值較其他三個(gè)區(qū)域較低，為2.6 Mpa。軟土的直剪快剪及直剪固結(jié)快剪強(qiáng)度較低，其中寧河、大港的淤泥質(zhì)黏土的粘聚力C均值一致，均為8.3 Kpa，塘沽、東麗的淤泥質(zhì)黏土的粘聚力C均值較為接近，分別為10.7 Kpa和10.8 Kpa。對(duì)比塘沽與東麗區(qū)域軟土的不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)(UU)的粘聚力C均值較為接近，分別為15.7 Kpa和14.8 Kpa。

1.3 黏粒含量高

對(duì)比四個(gè)區(qū)域的淤泥質(zhì)黏土的塑性指數(shù)，寧河與大港區(qū)域的淤泥質(zhì)黏土的塑性指數(shù)平均值較為接近，分別為17.9與17.7。塘沽與東麗區(qū)域的淤泥質(zhì)黏土的塑性指數(shù)平均值較上兩個(gè)區(qū)域較大，分別為19.3與18.7。塑性指數(shù)越大，表明土的顆粒越細(xì)，比表面積越大，土的黏粒或親水礦物(如蒙脫石)含量越高，由此表明，塘沽和東麗區(qū)域的軟土相比寧河和大港區(qū)域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細(xì)，黏粒含量越高。

上述四個(gè)區(qū)域淤泥質(zhì)黏土的統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中，含水量、容重、孔隙比及塑性指數(shù)的變異系數(shù)均小于0.1，數(shù)值波動(dòng)范圍較小，因此在工程設(shè)計(jì)參數(shù)取值時(shí)，可以認(rèn)為在特定區(qū)域中的這四項(xiàng)物理性質(zhì)指標(biāo)是基本不變的，可以統(tǒng)一取值。其他土性指標(biāo)變異系數(shù)一般來看都大于0.1，在工程設(shè)計(jì)參數(shù)取值時(shí)需要考慮指標(biāo)變異性的影響。

2 土性指標(biāo)相關(guān)性分析

綜合對(duì)比四個(gè)不同區(qū)域的軟土土性指標(biāo)，各土性指標(biāo)間具有相關(guān)性，且部分指標(biāo)間具有高度線性相關(guān)性。通過選取相同深度內(nèi)的不同區(qū)域的軟土土性參數(shù)，進(jìn)行相關(guān)性分析。

通過對(duì)比不同區(qū)域各土性指標(biāo)間的相關(guān)關(guān)系，可以得出一些指標(biāo)間具有一定的線性相關(guān)性，且部分指標(biāo)之間具有高度的相關(guān)性。按照相關(guān)系數(shù)R的大小可將相關(guān)性分為三個(gè)等級(jí)：

當(dāng)R<0.4時(shí)為低密度相關(guān)性；0.40.7時(shí)為高度線性相關(guān)。將不同區(qū)域的土性指標(biāo)相關(guān)關(guān)系列表如表5。

由圖1～圖8及表5可以看出，總體來看，各物理性質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)程度較高，相關(guān)系數(shù)0.51≤R≤0.99，具有高度線性相關(guān)及顯著線性相關(guān)性，而物理性質(zhì)指標(biāo)與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)間，相關(guān)系數(shù)0.12≤R≤0.71，為顯性線性相關(guān)及低密度相關(guān)性。

表5 軟土土性指標(biāo)間相關(guān)關(guān)系

圖1 寧河區(qū)域 圖2 塘沽區(qū)域

2.1 含水量ω與孔隙比e

圖3 大港區(qū)域 圖4 東麗區(qū)域

2.2 含水量ω與塑限WL

圖5 寧河區(qū)域 圖6 塘沽區(qū)域

圖7 大港區(qū)域 圖8 大港區(qū)域

3 結(jié)語(yǔ)

(1)通過大量樣本數(shù)對(duì)比天津沿海四個(gè)不同區(qū)域的淤泥質(zhì)黏土層(地層編號(hào)⑥2)的土性指標(biāo)，寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然含水量均值較接近，大港區(qū)域軟土的天然含水量均值較其他三個(gè)區(qū)域較低；寧河、大港、東麗區(qū)域軟土的壓縮模量均值較接近，塘沽區(qū)域軟土的壓縮模量均值較其他三個(gè)區(qū)域較低；寧河、大港的淤泥質(zhì)黏土的粘聚力C均值一致，塘沽、東麗的淤泥質(zhì)黏土的粘聚力C均值較為接近。

(2)塘沽和東麗區(qū)域的軟土相比寧河和大港區(qū)域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細(xì)，黏粒含量越高。

(3)各不同區(qū)域各物理性質(zhì)指標(biāo)間相關(guān)程度較高，具有高度線性相關(guān)及顯著線性相關(guān)性，而物理性質(zhì)指標(biāo)與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)間，為顯性線性相關(guān)及低密度相關(guān)性。