软土及其工程性质分析

26 1.94 24
软土的工程性质
1、抗剪强度低： 不排水抗剪强度均在5~20 kPa，一般低于20 kPa 。
2、压缩系数高 a12 0.1MPa1，为低压缩性土； 0.1MPa1 a12 0.5MPa1，为中压缩性土； a12 0.5MPa1，为高压缩性土。 软土的a12一般为0.5~1.5MPa1，最大者达4.5MPa1
泥炭、泥炭质土的概念
有机质含量达到或超过30%的松软沉积物，是湿地环境的特定产物。经过地质过程而 硬化成岩，便是褐煤。
泥炭是沼泽在形成过程中的产物，也是沼泽地形的特征之一。泥炭的主要来源是泥碳 苔（Peat Moss）或泥碳藓（Sphagnum），但除此以外其他的有机物质例如死去的沼泽植 物乃至于动物与昆虫的尸体，都有可能成为泥炭的形成来源。这些物质在死亡后沉积在沼 泽底部，由于潮湿与偏酸性 的环境，而无法完全腐败分解，因而形成所谓的泥炭层。
泻湖相沉积的软土以温州、宁波为代表； 溺谷相软土在福州、泉州一带； 三角洲相软土如上海地区、珠江下游的广州地区； 河漫滩相沉积软土在长江中下游、珠江下游、淮河平原、松辽平原等地 区； 内陆软土主要为湖相沉积，如洞庭湖、洪泽湖、太湖、鄱阳湖四周以及 昆明的滇池地区等。 沼泽相沉积软土主要分布在内蒙、东北大、小兴安岭、西南森林地区。
1.41 98 46 24 24
1.61 98 1.74 95 1.24 98
47 25 24 1.34 6.5 52 31 26 1.9 11 40 23 17 1.11
1.93
70
28 1.28 18.4
1.31
43 23 19
9.9
1.22
39
17 1.44
1.65 95 1.67
53 27 54 37
5、流变性 软土在长期荷载作用下，随时间增长发生缓慢而长期 的剪切变形，导致土的长期强度小于瞬间强度的性质。
1927年，昆士兰大学的Thomas Parnell教授 为了向学生证明某些形似固体的东西实际是 流体，把一些沥青放进漏斗。沥青每9年左 右落下一滴。首滴1938年滴下，现已滴出8 滴，下一滴可能在今年（2014年）。现在实 验由John Mainstone教授看管。
各地软土的物理性质指标
, , e, c,, a12, k,L, IP , IL, qu , St
区别
北部 地区
中部 地区
南方 地区
海陆 别
典型地区
沉积相
天津塘沽、连云港、 滨海
沿海
大连等
三角洲
温州湾、宁波、舟 山
滨海
沿海
温州、宁波地区 福州、泉州
泻湖 溺谷
长江下游（上海） 三角洲
昆明的滇池
g/c m3 1.78 1.79 1.71 1.67 1.63 1.76 1.54
1.74
1.75
1.63 1.58
物理性质指标（平均值）
孔隙 比
饱和 度
液限
塑 限
塑限 指数
液限 指数
有机 质含 量
％ ％％
％
1.23 93 1.11 97
42 22 19 1.25 7.5 35 19 16 1.35
<35
淤泥、淤泥质土的概念
在静水或缓慢的流水环境中沉积，经物理 化学和生物化学作用形成的，未固结的软弱 细粒或极细粒土。属现代新近沉积物。
淤泥按粒度组成可以是粉土质的或粘土质的，细砂质或极细砂质的极少。 海滨淤泥的粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，淡水淤泥则是以伊利石和高岭石为主。 淤泥含有较多的(2～3％)和多的(10～12％)有机质，其含量随深度而减少。 淤泥的主要特性是：天然含水率高于液限，孔隙比多大于1.0；干密度小,只有0.8～0.9 克／立方厘米;压缩性特别高,压力自9.8×10帕增加到19.6×10帕时，压缩系数为a1-2>0.05， 压力自9.8×10帕增加到29.4×10帕时压缩系数a1-3>0.1;强度极低，常处于流动状态，视为软 弱地基。 淤泥按孔隙比可再细分为淤泥（孔隙比大于 1.5）和淤泥质土（孔隙比为1～1.5）。 淤泥的自然结构变化十分敏感，结构及其强度受力破坏后能自动复原，这就是所谓的 触变性。 淤泥不宜作天然地基，因为它会产生不均匀沉降，使建筑物产生裂缝、倾斜、影响正 常使用。在淤泥上进行建筑时必须采取人工加固措施。如压密、夯实，用垂直砂井排水， 加速淤泥固结。有时可采用柱基，或在建筑物上部采用适应于不均匀沉降的刚性圈梁，沉 降缝等结构措施，以保证建筑物的稳定安全。
软土的成因
软土是在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形 成的饱和软弱淤泥、淤泥质粘性土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭 质土等。
软土按沉积环境及成因分为四类。 滨海相
滨海沉积软土
泻湖相 பைடு நூலகம்谷相
软土
湖泊沉积软土
三角洲相 湖相
河滩沉积软土
河漫滩相 牛轭湖相
沼泽沉积软土
沼泽相
软土的成因及分布
滨海相沉积为主的软土:如湛江、香港、厦门、舟山、宁波、连云港、 塘沽、大连湾等；
软土(Soft Clay)的概念
《软土地区工程地质勘察规范》: 1、外观以灰色为主的细粒土； 2、天然含水量大于或等于液限； 3、天然孔隙比大于或等于1.0。
《公路软土地基路堤设计与施工技术规范》中判别标准：
特征指标名称
天然含水量 （%）
天然孔隙比
指标值
≥35（或液限） ≥1.0
十字板剪切强度 （kPa）
沿海软土 东海、黄海、渤海、南海等，如上海、天津、宁波、温州等 内陆软土 长江中下游、淮河平原、松辽平原等，洞庭湖、洪泽湖、太 湖、鄱阳湖四周等 山区软土 昆明的滇池地区、贵州六盘水地区等
软土的层理构造：二元结构 1、厚度变化大：几米～几十米； 2、厚度变化较大的地区，地表一般有一个1～3m的硬壳层， 其下为5～30m的饱和软土（上海市一般为20～45m ）。
3、渗透系数小
透水性弱，垂向渗透系数在 106 ~ 108 cm / s 量级。
软土的工程性质
4、灵敏度高
触变性：粘性土受到扰动作用导致结构破坏、强度丧失，
当扰动停止后，强度逐渐恢复的性质。
触变性用灵敏度
St

qu qu
表示 。
软土一般，St 3 ~ 4 ，甚至达8~10或更大。
软土的工程性质
6、不均匀性 因沉积环境变化，常夹有厚薄不等的粘土层，使地层 在垂直和水平分布上不均匀。易产生差异沉降。
软土的基本特性 1. 具有高含水量、低密度、低强度、高压缩
性、低透水性和中等灵敏度的特点。 含水量：34%~72%， 液限：35%~60%， 孔隙比：1.0~1.9， 饱和度：大于95%， 塑性指数：13~20， 天然容重：15~19kN/m3, 抗剪强度：10~30kPa， 压缩系数：0.5~2.0MPa-1， 渗透系数：1×10-3~1×10-7㎝/s， 固结系数：（0.1~1.0）×10-3㎝2/s， 灵敏度：4~8。
1 、软土及其工程性质
什么是软土？ 软土有哪些特性？
软土(Soft Clay)的概念
《岩土工程勘察规范》: 软土是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、淤泥质粘土、淤泥质粉土、泥炭、泥炭质土等。
软土
淤泥类土 泥炭类土
淤泥 淤泥质土 泥炭 泥炭质土
孔隙比>1.5 孔隙比1.0~1.5 有机物含量10%~60% 有机物含量>60%
高原湖 泊
洞庭湖、洪泽湖、 平原湖
内陆
太湖等
泊
长江中下游、珠江 下游、淮河平原、
松辽平原等
河漫滩
湛江、香港、厦门 滨海 沿海
珠江下游（广州） 三角洲
土层 埋深
天然 含水 量
m
％
0～34 45 5～9 40
2～32 52
1～35 51 1~25 58 2～19 43
77
47
47
0～9 61 1～10
容重
软土的分布
我国软土按区域分为内 陆沿海软土、内陆软土和 山区软土。
我国软土的主要分布地 区按工程性质结合自然地 质地理环境，可划分为北 部、中部、南部三个地区。
北中部分界线：沿秦岭 走向向东至连云港以北的 海边；
中南部分界线：沿苗岭、 南岭走向向东至蒲田的海 边。
北部 中部 南部
软土的分布和层理
2.具有一定的结构性
除南方湛江一带有高结构土外，软土均 具有一定的结构性。结构性的主要作用 是增大土骨架的刚度，因此结构性的力 学特性与应力水平密切相关：
⑴应力水平较低时，土会呈现较好的力学 特性；
⑵应力水平超过某临界值后，土的结构性 破坏，使力学性质明显恶化，而且这种 恶化是不可逆的，短期内很难恢复；
泥炭呈块体，含水量一般为80～90%，泥炭的比重一般为1.20～1.60，中国泥炭的发 热量，多数为9.50～15.0兆焦/千克。泥炭质地松软，容易燃烧。
泥炭在自然状态下，组成物质横跨液相、气相和固相三种状态。其中固相物质的部分， 主要包含有机物质和矿物质两部分。而如果以组成物质的角度来看，泥炭主要的成分是有 机物质（也是碳元素的主要来源），而其中又以固相的有机物质比例最高。