软粘土物理力学特点分析
高速公路软土路基工程地质问题
高速公路软土路基工程地质问题刍议摘要：随着我国高速公路的大规模建设,工程中遇到的软土问题越来越突出,已成为影响工程质量关键性因素之一。
本文主要阐述了如何加强高速公路软基处理进行讨论。
关键词：高速公路；路基处理1 软土路基特点分析1．1软土路基的分布软土一般分布在江、河、湖、塘、盆地、海岸和山间洼地等处，但在丘陵低洼和山区谷地处也有分布。
由于其成因类型不同，厚度不一，性质各异，因此不能一律对待，首先应查明各地区特点和地质、土质条件，有针对性地采取有效对策，做出合理的处理。
1.2软土的分类与性质软土可划分为软粘性土、淤泥质土、淤泥、泥炭质土等类型。
习惯上常把淤泥、淤泥质土、软粘土总称为软土，其物理力学性质如下。
1．2．1天然含水量高、孔隙比大由于软土中的粘粒及有机质含量大，吸水能力强，加之地处常年积水的洼地，土层厚度大，多呈软塑或半流塑状态，天然含水量达40％-70％，有时甚至达200％；孔隙比一般大于1.0，大多在1.0-2.0之间，在某些地区可达6.0；饱和度一般大于95％；液限在35～60之间；塑性指数为1o～30，天然重度约为1.5dm3~1.9dm3。
1.2.2透水性差软土亲水性强而透水性弱且有明显的方向性，渗透系数水平方向略大于垂直方向，软土中的粘粒含量、有机质含量和液限愈大，渗透系数就愈低。
因此，软土的固结时间长，同时在加载初期，地基中孔隙水压力较高，影响地基强度，施工中表现为压实困难且不便行车，不便于施工作业。
1.2.3压缩性高软土由于孔隙比大，土粒间连结结构不稳定，具有高压缩性的特点，且随液限的增加而增高。
1.2.4抗剪强度低软土的抗剪强度很低，并与加载速度及排水固结有密切的关系，不排水剪切时，内摩擦角接近于零，内摩擦剪应力小于19.92kpa，排水剪切时，抗剪强度随固结程度增加而增大。
1.3软土地区对路基的基本要求1.3.1路基的稳定性在天然的软土路基上修筑路堤，当路堤填高超过极限高度(极限高度的大小取决于路基的特性及填料的性质，通常为3m～5m)时，对路堤或路基必须采取加固处理措施，才能保证路堤的安全填筑和正常使用。
土力学—软土
软土【soft soil】
1
简介
2
软土的特性
3
软基常用的处理方法
软土【soft soil】 简介
软土【soft soil】一般指外观以灰色为主，天然孔隙 比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土。包括 淤泥、淤泥质土（淤泥质粘性土粉土）、泥炭、泥炭质土 等。主要是由天然含水量大、压缩性高、承载能力低的淤 泥沉积物及少量腐殖质所组成的土。软土是指滨海、湖 沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性 高、抗剪强度低的细粒土。
软土【soft soil】 特性
具有天然含水量高、天 然孔隙比大、压缩性高、抗剪强 度低、固结系数小、固结时间长、 灵敏度高、扰动性大、 透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物 理力学性质相 差较大等特点。 由于软土强度低，沉隐量大，往往给道路工程带来很大 的危害，如处理不当，会给公路的施工和使用造成很大影 响。选用软土作为路基应用，必须提采取出切实可行的技术 措施。 这种土质如果在施工中出现在路基填土或桥涵构造物基 础中，最佳含水量不易把握，极难达到规定的压实度值，满 足不了相应的密实度要求，在通车后，往往会发生路基失稳 或过量沉陷。其危害性显而易见,故禁止采用。 在软土地基上修筑路堤，特别是桥头引道，如不采取有 效的加固措施，就会产生不同程度的坍滑或沉陷，导致公路 破坏或不能正常使用。
软土【soft soil】 处理方法
（2）挤密砂桩法 采用类似沉管灌注桩的机械和方法，通过冲击和振动，把 砂挤入土中而形成的。挤密砂桩的主要作用是将地基挤实排水 固结，从而提高地基的整体抗剪强度与承载力，减少地基的沉 降量和不均匀沉降。这种方法一般能较好地适用于砂性土，不 适用于饱和的软粘土地基处理。挤密砂桩用砂标准要求与袋装 砂井的砂基本相同，不同的是挤密砂桩也可使用砂和角砾的混 合料，含泥量不得大于5%。
2.3黏性土的物理特征讲解
（一）胀缩性：粘性土具有吸水膨胀和失水 收缩的两种变形特性。主要与粘土所含粘土 矿物类型有关。通常用自由膨胀率 ef 表示。
VW V0 ef 100% V0
（二）湿陷性：土在荷载作用下，受水浸湿 后，结构迅速破坏而发生显著的附加下陷 特征。主要原因是黄土存在多孔隙结构造 成的。有自重湿陷性黄土和非自重湿陷性 黄土。通常用湿陷系数 表示。
目的：便于研究、交流及应用 依据：能反映土的物理力学性质－
土的组成 土的状态 土的结构
建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法
公路桥涵地基土的分类法-JTJ024-85
§1.7 土的分类 建筑地基基础设计规范-GB50007-2002分类法 岩石 碎石土 砂土 粉土 粘性土 人工填土
土
中砂 细砂
粉砂
§1.7 土的工程分类 粉土
建筑规范分类法
粒径大于0.075mm的颗粒含量小于全质 量50%而塑性指数Ip≤10的土
粘性土
塑性指数Ip>10的土 10<Ip≤17的土 Ip>17的土 粉质粘土 粘土
§1.7 土的工程分类
建筑规范分类法
JTG E40-2007公路土工试验规程 公路桥涵地基与基础设计规范JTG D63-2007
• 低灵敏度土：1< St ≤ 2 • 中灵敏度土：2< St ≤ 4 • 高灵敏度土： St > 4 土的灵敏度愈高，结构性愈强，受扰 动后土的强度降低就多，所以在基坑施工 时应注意保护基槽，尽量减少土结构的扰 动。 • （二）触变性：粘性土抗剪强度随时间恢 复的胶体化学性质。
§1.6 土的胀缩性、湿陷性和冻胀性
测定黏性土的液限WL
锥式液限仪
软土地基处理在低路堤中的应用
软土地基处理在低路堤中的应用摘要：近几年来，软粘土地基的加固理论及其施工技术获得了很大的发展，然而在对于相对好处理的低路堤软粘土问题上，关注度确没有太高。
这往往导致了不必要的经济损失，本文通过对低路堤软粘土加固问题做了系统总结，并提出应对策略。
关键词：低路堤软粘土地基处理监测加固中图分类号：tu4 文献标识码：a 文章编号：随着经济发展速度越来越快，人们对如何节约时间也越来越关注。
高速公路是节约时间促进社会发展的重要桥梁之一，近年来我国对高速公路的建设更为重视。
其高速公路对地基变形的要求甚高，既要保证在路基填筑过程中及路堤永久荷载作用下地基的稳定性，更应减少或消除工后沉降量。
避免桥涵与路段连接处出现过大的沉降差和沿路段纵向、横向的不均匀沉降、防止运行后出现桥头跳车、路面不平整和开裂损坏等现象。
在路基设计和施工中经常遇到软土地基的问题而在软土地基处理时，处理方法不当，有可能造成路面不均匀沉降而影响到道路的正常使用，因而在实际工程中遇到软土问题时，需要谨慎对待。
软粘土的基本物理力学特性软粘土的特性和一般粘性土不同，根据大量的工程实践，可对沿海地区软土的主要物理力学性质有以下分析。
天然含水量高，天然软粘土的含水量一般在34%~72%之间，其值一般大于液限，属于流动状态，故而一般属于淤泥或淤泥质土。
压缩性大，压缩系数一般在0.005~0.02cm2/n 之间，属于高压缩性土。
渗透性小，渗透系数大部分为10-8~10-7cm/s之间，所以在荷载作用下固结很慢，强度不易提高。
抗剪强度低，一般在快剪情况下，粘聚力在10kpa左右，内摩擦角0°~5°。
之间。
软土的强度大小与排水条件有密切关系。
在荷载作用下，如果土层有良好的排水条件，那么经过固结后，它的强度随有效应力的增大而增加。
软土的另外一个特点是它的流变性十分显著。
低路堤软粘土出现的问题软土地基上的低路堤（路基高度小于2~2.5m）一般不存在高路堤情况下容易出现的不稳定状态或产生较大的侧向位移，而且在施工中也不会出现大的沉降问题。
软土地基及处理方法
真空预压处理旳优点
(1)加固过程中土体除产生竖向压缩外，还伴随侧向收缩，不会造成侧向挤 出，尤其适于超软土地基加固。 (2)一般膜下真空度可达600mmHg，等效荷重为80kPa，约相当于4.5m堆 土荷载；真空预压荷重可与堆载预压荷重叠加，当需要不小于80kPa旳预 压加固荷重时，可与堆载预压法同步使用，超出80kPa旳预压荷重由堆载
五、流变性：是指在一定旳荷载连续作用下，土旳变形 随时间而增长旳特征。使其长久强度远不大于瞬时强 度。这对边坡、堤岸、码头等稳定性很不利。所以， 用一般剪切试验求得抗剪强度值，应加合适旳安全系 数
六、不均匀性：软土层中因夹粉细砂透镜体，在平面及 垂直方向上呈明显差别性，易产生建筑物地基旳不均 匀沉降。
（二）排水固结法
土体在一定载荷作用下排水固结，使孔 隙比降低，强度提升，以到达提升地基承载 力，降低工后沉降旳目旳。
本法涉及：加载预压法、超载预压法、砂 井法（一般砂井、袋装砂井和塑料排水带 法）、真空预压与堆载预压联合作用以及降 低地下水位等。
真空预压软基处理
真空预压属于排水固结法，真空预压法是在地 基表面铺设密封膜，经过特制旳真空设备抽真空， 使密封膜下砂垫层内和土体中垂直排水通道内形成 负压，加速孔隙水排出，从而使土体固结、强度提 升旳软土地基加固法。
软土地基
软土地基：系 指由淤泥、淤 泥质土、松软 冲填土与杂填 土，或其他高 压缩性软弱土 层构成旳地基。
软土地基旳物质构造、物理力学性质等具有
下列旳基本特点：
—、高压缩性：软土因为孔 隙比不小于1，含水量大， 容重较小，且土中含大量 微生物、腐植质和可燃气 体，故压缩性高，且长久 不易到达国结稳定。在其 他相同条件下，软土旳塑 限值愈大，压缩性亦愈高。
连云港海相软土特性研究
连云港海相软土特性研究章定文;刘松玉;于新豹【摘要】基于在连云港地区收集到的大量软土土样的试验结果,对连云港海相软土的基本物理力学性质指标进行了统计与分析,得到了其主要物理力学性质指标之间的相关关系.并根据室内试验结果,分析了连云港海相软土的强度特征、固结变形特征和蠕变特征.【期刊名称】《土木工程与管理学报》【年(卷),期】2003(020)004【总页数】4页(P71-74)【关键词】海相软土;回归分析;抗剪强度;固结变形;蠕变【作者】章定文;刘松玉;于新豹【作者单位】东南大学,交通学院,江苏,南京,210096;东南大学,交通学院,江苏,南京,210096;东南大学,交通学院,江苏,南京,210096【正文语种】中文【中图分类】TU447近年来，随着软土建设的迅速发展，饱和软粘土物理力学特性的研究受到了极大重视.目前国内一些地区已对软土工程特性进行了系统分析研究[1～3]，作者基于连云港地区历年来多项工程的试验资料，系统分析了连云港海相软土的基本物理力学性质指标分布特征，总结了该地区海相软土主要物理力学性质指标之间的相关关系，这些相关关系式可以用于软土力学性质指标的估算，对工程应用有较大的实际意义.1 基本物理力学性质分析1.1 成因及分布规律[4,5]连云港地区位于鲁中南丘陵与淮北平原结合部，整个地势自西北向东南倾斜，平均海拔高度1～4 m，密布大中小河流和渠道.在地质历史中广泛沉积了一套灰～灰绿色流塑淤泥及淤泥质粘土的软土，随第四纪新构造运动、河流作用及海侵地质作用形成了一套广泛分布的典型的以海积作用为主，以冲海积、残坡积为辅的软土层(图1).冲海积软土层，多见有粉土、粉砂薄层，具(水平交错)不规则交错层理，呈山楂薄饼状，同时夹层见有典型冲积形成的褐色粘土薄层，粘粒含量中等；海积软土呈灰～灰绿色，见有少量不规则交错层理，粘粒(<0.005 mm)含量较高，超过60%.图1 连云港软土典型工程地质纵断面示意1.2 基本物理力学性质指标统计表1列出了连云港海相软土的主要物理力学性质指标.由表1可知：a. 连云港海相软土具有高含水量、高液限、低密度、低强度、高压缩性及高等灵敏度等特点.因此连云港海相软土的压缩沉降量大，排水固结缓慢，地基稳定性差.b. 各指标变异系数都不随统计单元变化，而是随着指标类型不同，有所差异.含水量、孔隙比的变异系数一般在20%左右，压缩指标及剪切指标的变异系数一般在30%～40%左右，固结系数的变异系数达到90%，变异系数较大时对指标的取值已有一定的影响.1.3 指标间的相关关系实际工程中经常建立土体物理力学性质指标之间的相互关系式，从而根据容易测定的物理性质指标估算难以准确测定的力学性质指标.因此，可以用数理统计的方法建立软土主要物理力学性质指标之间的相关关系，供工程应用参考.采用一元线性回归方法，对连云港海相软土的主要物理力学性质指标之间的相关关系进行统计分析，回归结果见表2.表3[6～10]列出了我国部分地区软土物理力学性质指标的回归关系.由表2和表3可知：a.天然含水量w与孔隙比e、湿密度ρ、粘聚力ccq、摩擦角φcq和压缩系数a1-2都具有良好的相关性，因此可以用天然含水量w估算软土的其它物理力学性质指标.表1 连云港海相软土的物理力学性质指标统计项目含水量/%孔隙比饱和度/%液限/%塑限/%塑性指数液性指数固结系数压缩系数/MPa-1粘聚力/kPa摩擦角/°平均值58.71.59898.849.3625.3823.981.4170.5841.33910.254.95最大值87.42.17310066.734.733.52.362.2342.88188最小值37.11.0419528.418.99.51.010.10.402.71.4标准差10.60.2501.1698.7213.6085.6070.2780.5240.5043.5251.485变异系数/%18.115.651.1817.6614.2223.3819.6289.6737.6337.3830.04统计个数9797979797979781976868注：固结系数单位为10-3cm2/s．表2 连云港海相软土物理力学指标的统计关系因变量自变量样本容量回归方程相关指数Rew97e=2.65w+0.0890.99ρw97ρ=-0.7w+2.070.97ccqw68ccq=-32.8w+29.60.94φcqw68φcq=-12.34w+12.20.89a1-2w97a1-2=4.24w-1.1560.91IpWL97Ip=0.62(wL-10.7)0.96注：w的范围为35%≤w≤90%;ccq单位为kPa；a1-2单位为MPa-1.表3 国内部分地区软土物理力学性质指标的统计关系[6～10]回归方程统计地区回归方程统计地区e=2.73w+0.027现代黄河水下三角洲Ip=0.78(wL-18.2)上海e=2.74w-0.013厦门港湾Ip=0.68(wL-12.5)天津e～we=2.65w-0.068浙江沿海Ip=0.55(wL-10.9)福建e=2.40w-0.160汕头市区Ip=0.56(wL-8.1)广东沿海a1-2=3.36w-0.7湖北仙桃Ip～wLIp=0.59(wL-11.0)浙江沿海a1-2～wa1-2=4.31w-1.006浙江沿海Ip=0.61(wL-12.6)珠江三角洲a1-2=3.62w-0.808汕头市区a1-2=2.71w-0.381珠江三角洲b.孔隙比e与天然含水量w的回归关系、压缩系数a1-2与天然含水量w的回归关系，都具有极大的相似性，反映了软土的这几项基本物理性质指标具有明显关系.c.塑性指数与液限的回归方程为Ip=0．62(wL-10．7)，结合其它各地的塑性图可见，不同地区土性有一定的差异性.这些塑性图和《公路土工试验规程》[11]中的塑性图(Ip=0．73(wL-20))又有所区别，这表明不同地区软土的实际塑性图并非完全相同，存在一定差异，因此进行土的分类时应考虑土体的区域性.2 力学特性2.1 抗剪强度特征室内试验采用直剪快剪、固结快剪、三轴UU和CU试验、无侧限抗压强度试验等方法，野外现场采用十字板剪切试验、静力触探(CPT)试验等方法，取得了较为全面的抗剪强度指标.室内外试验结果表明：连云港海相软土的抗剪强度指标在浅部(<3 m)比较离散，大于3 m后指标变化规律性明显，静力触探(CPT)、十字板、无侧限抗压强度试验确定的力学指标明显随深度增加而增加，线性关系显著.十字板抗剪强度cu随深度h的回归方程为cu=1.571h+5.50，h>3.0 m.(1)2.2 固结变形特征连云港海相软土为第四纪沉积物，沉积年代较短，固结程度低，淤泥及淤泥质粘土呈絮状结构，具有较大的孔隙，因而压缩性大，渗透系数较小，并且具有一定的流变性.由不同深度海相软土的典型压缩模量与竖直压力关系曲线(图2)可见：压缩模量Es随应力水平的增大而增大，并且基本呈线性增长，曲线的斜率较大.在低应力水平下，土的压缩模量很小，随着应力水平的增加，模量增加很快.这表明连云港软土的具有很低的承载力，但是经过预压之后，其承载能力能够获得较大的提高.各深度的压缩模量与压力关系曲线基本重合，表明其变形特性的相似性质.图2 压缩模量Es与竖直压力关系固结系数与荷载的关系见图3，固结系数随荷载的增大而减小，反映出土体在高应力水平下，土的孔隙比减少、渗透性变弱，固结速度将会变慢.软土层的这一变形特性，对于地基的沉降分析预测具有重要意义.图3 固结系数Cv与竖直压力关系2.3 蠕变特征通过海相软土的室内多级加荷一维固结蠕变试验，得出了不同应力条件下的软土随时间的变形发展规律，求出各种蠕变参数来评价连云港软土的蠕变特性.这为模拟连云港海相软土在多级堆载预压下的变形规律，正确地预测地基沉降随时间的变化规律提供了科学的依据.由等时曲线(图4)和不同深度土样的应变和曲线(图5，6)，可以分析得到如下特性. 图4 不同时刻的应力应变关系图5 100 kPa下轴向应变与时间曲线图6 600 kPa下轴向应变与时间曲线a.不同时刻的应力-应变曲线是不同的，而且一般均不是直线，为一簇曲线，说明蠕变是非线性的，与时间相关，且不可逆.b.应力-应变等时曲线有一明显拐点式转折点，可以认为与此转折点相对应的应力水平即为屈服应力.当应力水平小于此屈服应力时，土体为粘弹性体，处于弹性流变阶段；大于屈服应力时，为粘塑性体，处于塑性流变阶段；土体粘弹性阶段近似是线性的，且时间较短，较快就进入粘塑性阶段，从各图可见，粘弹性应变和粘塑性应变约各占总应变一半，应力水平较低时，粘弹性应变所占比例更大.c.当应力水平较低时，蠕变是衰减稳定的，最终的变形是一常数.在这种情况下，蠕变变形较小，而且较快能达到稳定值.当应力水平较大时，蠕变成为非稳定的等速蠕变.软土次固结系数的准确测定是一项费时费力的工作，因此，用其它易于测定的量来估算次固结系数的大小是一项有实际意义的课题.一些学者常根据压缩系数来估算次固结系数.连云港海相软土次固结系数与压缩系数的比值为0.018，这比国内外的一些统计结果稍小.Mesri[12]和Leroueil[13]推荐许多种类的土的比值的取值范围在0.02～0.07之间.3 结论a.连云港海相软土的主要类型为淤泥和淤泥质土，具有高含水量、高液限、高孔隙率、低强度及高压缩性等特点.b.主要物理力学性质指标具有较好的线性相关性，这些回归方程可用于连云港地区软土力学性质指标的预测和估算，对工程应用有较大的实际意义.c.连云港海相软土力学性质指标明显随深度增加而增加，线性关系显著.d.Es随应力水平增大而增大，并基本呈线性增长，曲线的斜率较大.并且各深度土体的压缩模量与压力关系曲线基本重合，表明其变形特性相似.主固结系数随荷载的增大而减小.e.粘弹性应变和粘塑性应变约各占总应变一半，蠕变非线性，与时间相关，且不可逆.应力水平较低时，蠕变是衰减稳定的，最终的变形是常数，蠕变变形较小，而且能较快达到稳定值.应力水平较大时，蠕变成为非稳定的等速蠕变.参考文献[1] 孙更生，郑大同．软土地基与地下工程[M]．北京：中国建筑工业出版社，1989.[2] 候钊，等．天津软土地基[M]．天津：天津科学技术出版社，1987.[3] 陈晓平，黄国怡，梁志松．珠江三角洲软土特性研究[J]．岩石力学与工程学报，2003，22(1)：137-141.[4] 东南大学岩土工程研究所．连徐高速公路连云港A1～A7标段软土地基加固设计与施工评价研究报告[R]．南京：东南大学，2001.[5] 东南大学岩土工程研究所．连盐高速公路软土地基处理设计方案评估报告[R]．南京：东南大学，2003.[6] 冯秀丽，等．现代黄河水下三角洲沉积物工程地质特性[J]．青岛海洋大学学报，1994，24(增刊)：36-41.[7] 王海鹏，陈峰．厦门海湾软土的工程地质特性的研究[J]．台湾海峡，1998，17(3)：235-242.[8] 梁国钱，等．浙江沿海地区软土工程特性[J]．中国矿业大学学报，2002，31(5)：435-441.[9] 陈慕杰．汕头市区软土的工程地质特性[J]．桂林工学院学报，1998，18(3)：261-265.[10] 白冰，肖宏彬．软土工程若干理论与应用[M]．北京：中国水利水电出版社，2002.[11] JTJ 051-93，公路土工试验规程[S]．[12] Mesri G, Castro A. Cα/Cc concept and K0 during secondary compression[J]. Journal of Geotechnical Engineering Division, ASCE, 1987, 113:230-247.[13] Leroueil S, et al. Embankment on soft clays[M]. England: Ellis Horwood, 1990.。
对软土地基的岩土勘察要点的概述
对软土地基的岩土勘察要点的概述软土是指滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土。
具有天然含水量高、天然孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低、固结系数小、固结时间长、灵敏度高、扰动性大、透水性差、土层层状分布复杂、各层之间物理力学性质相差较大等特点。
主要为饱和软粘土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等。
在工程应用上表现为：地基沉降量大，一般可达数十厘米甚至到数百厘米；地基沉降时间长，一般达数十年甚至到数百年，特别是沿海一带的软土地基，由于厚度大，固结速度较慢；地基沉降不均匀，由于上部结构的特点与荷载差异，常常引起地基不均匀沉降；地基抗剪强度低。
由于软土地基具有上述特征，常常影响公路、铁路工程质量，引发地质灾害。
其危害性主要表现为：软土地基的过大和不均匀沉降将严重影响路面的平整度，制约路面通行能力、行车安全度和舒适度；路基、路堤可能会随着软基一起产生滑移，引起公路、铁路路面的整体破坏。
由于软土地基的危害性，高速公路及铁路对于软基的处理标准要求高，而这同时也对软基工程地质勘察的深度和广度提出了很高的要求。
2.软土地基岩土勘察的基本流程2.1确定等级在等级上，需要通过现场、地基设计等的难易程度以及规范标准与工程的实际情况进行划分。
2.2确定勘察措施和工作量在实际的软土地基勘察之时，首先要对总体的工作量进行确定，进而选择好勘察的具体措施。
例如：在勘察点的布置上，应在建筑物或高层地下室的周边进行布置，按照勘察规范将间距与孔深设定好，并合理布置钻探取样孔、静力触探孔和标准贯入测试孔等，最后将工程的钻孔数量以及总进尺统计出来。
另外，需要规范化的设定钻孔的标准与深度，最终将整个工程的基本采样与工程量进行汇总，进而制定出详细的勘察方案，确保勘察的高质量。
2.3确定取样的数量考虑到前期工程的工作量，需要将取样的数量标准确定，从而制定出一个完善的流程，确保试验的充分，并且将具体的时间加以明确，为了后续的工程开展提供一定的参考数据。
软粘性土在交通荷载作用下的动三轴强度试验
软粘性土在交通荷载作用下的动三轴强度试验作者：谢国忠段利峰来源：《城市建设理论研究》2013年第19期摘要: 本文选取某原状软土，根据一系列动三轴试验结果，分析了土体的轴向应变以及孔隙水压力随时间的变化规律，提出适合于交通荷载作用下粘性土破坏时的动剪强度判别标准，得出不同标准下粘性土的动剪强度变化规律。
关键词:岩土工程；交通荷载；软土；结构性；动强度中图分类号：TU447 文献标识码：A 文章编号：0引言由于地震荷载作用引起的破坏比较严重，损失也比较大，因此，以砂为主开展地基液化的研究在国内外已进行的很广泛。
其中，土体的动强度问题通常被定义为，在一定的动应力振动次数下，产生某一指定破坏应变所需的动应力。
如果振动次数可以按照不同震级提出的等效循环次数来确定的话，破坏应变的标准不同，相应的动强度也不同。
以往的试验结果说明，绝大多数粘土都或多或少的具有结构性。
静力试验表明，由于结构屈服应力的存在，使得土体静强度变化规律呈现阶段性的变化。
1试验条件试验选取某地区典型的淤泥质粉质粘土的原状土，埋深4~13 m，试验用土的基本物理力学指标见表1。
表1试验用土的基本物理力学指标通过单向压缩试验结果，显示本文所涉及的结构性软粘土的前期固结压力和结构屈服应力分别为105 kPa和128 kPa。
本次试验仪器采用DDS-70电磁式振动三轴仪。
动力加荷部分采用电磁式激振器，频率选择范围为0~10 H z，最大轴向动荷载为70 kg。
所用土样为高80 mm、直径39.1 mm的圆柱体。
进行试验之前，测得试样的孔隙水压力系数B均大于0.95。
在试验过程中，以结构屈服应力作为界限值，分别采用围压100、150、200 kPa进行等压固结，采用振动频率为1 Hz的正弦波来模拟交通工具施加的交通荷载，重点探讨了结构性软土的动力特性变化规律。
2轴向应变特性分析原状软土在不同固结压力下的轴向动应变与振动次数之间的变化关系如图1所示。
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软粘土物理力学特点分析
１前言
当前，开发和利用沿海滩涂资源实行的围垦工程成为解决我国沿海地
区用地紧张、推动区域进展的重要战略之一。
近年来，沿海地区围垦
工程表现逐步向深水、低涂、超软地基进展的特点［１］。
沿海地区
多有深厚的淤泥、淤泥质软土层，这类软土一般具有高含水量、高压
缩性、低渗透性、低抗剪强度、显著的结构性与流变性等特点，这些
基本特性对工程会产生潜在的不利影响，其中以土体的结构性最甚。
沈珠江院士早已指出粘性土结构性问题研究的重要性［２］。
吕海波
与汪稔等［３－４］对琼州海峡南北港防波堤区软土的结构性实行了
初步的机理分析。
研究结构性土的物理、力学性质指标及其相关性对
于土体特性的判定、工程特性的分析及其为工程提供可靠的设计参数
具有重要的有用价值。
通过指标间的相关性分析，利用常规的土性参
数预测变形与强度参数也有一定的工程价值［６］。
不过当前对结构
性粘土物理力学性质指标的变化规律及其相关性的研究并不多见［７］。
所以，有必要对结构性存有条件下软粘土的物理、力学性质
指标及其相关性展开统计分析。
浙江漩门三期围垦工程是至今该省最大的围垦工程，总围垦面积４５．３ｋｍ２。
实体工程位于玉环县楚门半岛与玉环岛之间的漩门港湾，海堤总长５３１４ｍ。
本试验重点研究最长的中段珠港海堤范围
内的深厚淤泥质软土的物理力学特性，珠港海堤地基主要由Ⅰ层淤泥
夹粉土、Ⅱ层淤泥、Ⅲ层淤泥质粉质粘土、Ⅳ层粘土夹粉细砂等组成。
本研究钻探取样位置选择在海堤建筑影响范围外（编号ＢＺＫ），取
土最大深度为５９．８ｍ，所取土样主要为Ⅱ、Ⅲ层，兼有部分Ⅰ层。
３土层的物理力学特性指标
根据研究内容，我们设计了相关的室内试验方案，实行基本物理性质
试验，同时还实行了一维固结试验与无侧限抗压强度试验。
以上试验
的操作方法均按照《土工试验规程》［８］严格实行。
土层的物理力
学性质指标统计分析见表１，其随土层深度的变化见图１。
从表中能
够看出，漩门湾海相软粘土的天然含水率高，孔隙比大。
液性指数范
围１．１５～１．９４，土体全部处于流塑状态。
各物理力学特性指
标的变异系数较小，表明该地区各土层的性质空间分布的差异较小，
在设计中可将每一土层的设计参数取作常量。
从图中能够看出，只有
灵敏度与土层的深度呈近似线性关系，其他各指标与土层深度并非线
性关系，而在Ⅱ层中出现突变，表明该层土与上下土层物理力学性质
存有较大的差异，原状土与重塑土的无侧限抗压强度试验的结果表明，该层土的结构性强、灵敏度大，表明该土层物理力学指标的变化与结
构性相关。
该地区软土的灵敏度在２～４之间，与已有文献调查台州
地区的软土灵敏度的数据吻合［９］，按照该指标评价此次试验软土
为中等结构性土。
４结构性粘土的物理力学性质指标相关性分析
土体的工程特性与其物理力学特性指标紧密相关，所以，对漩门海相
软粘土各项物理力学指标实行相关性分析，对于该地区土性的理解与
工程实践经验的积存具有重要的参考意义。
本文采纳最小二乘法对各
项指标间的相关性实行回归分析，为了便于工程应用，这里仅采纳一
元线性关系对其实行分析。
其物理力学指标相关性见图２和图３，获
得对应的回归方程式见表２。
从图表中能够看出，土体的密度ρ、塑
限ｗＰ与含水率ｗ之间线性相关性较差；而孔隙比ｅ与含水量具有良
好的线性相关性，同时液限ｗＬ与ｗ、ｅ具有较好的相关性，这些表
明土体的微观结构与粘粒含量对土体含水量与液限均产生较大的影响。
塑性指数ＩＰ与含水量的相关性较好，而与孔隙比ｅ的相关性稍差，
表明天然含水量对ＩＰ影响更大。
压缩系数ａ１－２与ｗ相关性较好，而与ｅ相关性稍差，因为该层土体结构性较强，使得该层的压缩系数
与孔隙比的相关性较差。
压缩系数随着ｅ的增加而增大，在Ⅱ层增大
的速率上升，表明该层土的压缩系数较大，强度较低，在建筑堤坝的
过程中易破坏，故不宜作为持力层。
另外，因为含水量与ａ１－２的
相关性较好，故可根据基本物性试验，通过经验公式推得ａ１－２，
具有一定的工程意义。
从图中能够看出，土体灵敏度与孔隙比的相关
性较差，表明灵敏度与土体的孔隙比没有明显的线性关系，也可能因
为样本较少造成分析存有误差，需要进一步的研究才能做出合理的推断。
通过现场原位取样与室内土工试验对漩门湾海相软粘土实行了物理力
学特性指标的统计分析，得到以下基本结论：（１）该地区各土层的
物理力学特性指标的变异性较小，空间分布差异性不明显，可忽略空
间变异性的影响，取常量作为设计参数。
（２）土层的物理力学指标
与土层深度呈非线性关系，各指标沿深度的变化与土体结构性的强弱
紧密相关。
（３）软粘土的ρ、ｗＰ与含水率ｗ之间线性相关性较差；而ｅ、ｗＬ、ＩＰ、ａ１－２与ｗ具有良好的线性相关性。
液限ｗＬ、ＩＰ、ａ１－２与ｅ具有较好的相关性，而Ｓｔ与ｅ的相关性较差。
根据含水率ｗ的变化，结合经验公式能够获得土体的变形参数ａ１－２，可为该地区工程评价提供一定的经验依据。
软粘土物理力学特点分析。