天津地区软土地层土工试验方法的探讨
天津软土的结构性及其对工程特性影响的研究
天津软土的结构性及其对工程特性影响的研究摘要：土结构性对工程特性具有重要影响。
通过内、外因对天津软土结构性的成因进行分析以及单向固结试验、直剪试验和常规三轴固结不排水试验,对天津地区典型淤泥质软土试验结果的分析,系统对其结构性引起的压缩特性、剪切特性、孔压特性以及强度特性进行研究,以分析结构性对天津软土工程特性的影响关键词：天津地区淤泥质土结构性成因工程特性0 引言土结构性的概念最早由Terzaghi在1925年提出，它是指土中颗粒或土颗粒集合体以及它们之间的孔隙大小、形状、排列及联结等综合特征，表征天然土所具有的结构强度特性。
绝大多数天然土都有一定的结构性，但由于成因和所在环境不同,土的结构性存在较大的差异，因此各地区土的工程特性也不同。
土结构性研究的重要性正越来越受到学者们的认同，其不仅对认识黏土特性和本构模型方面具有重要的理论意义，而且对指导工程勘察和工程实践也具有实际应用价值。
因此，沈珠江院士将它称为21世纪岩土工程学科发展的核心问题[1]。
本文在分析天津地区软黏土结构性的形成原因的基础上，结合室内土工试验方法，系统研究结构性对压缩特性、剪切特性、孔压特性以及强度特性影响的差异，并就天津软土本构模型研究方面提出一些应考虑的问题。
1 天津软土结构性成因1.1 内因软土结构性主要受土中矿物成分影响，黏土中不同的矿物成分及其含量都会影响黏土的结构性尤其是黏土中存在高岭石等膨胀性黏土矿物时，膨胀和收缩会导致土结构性的消失和减少，其他矿物成分也会影响其结构性。
土中水的性质和成分也会对土的结构性产生影响。
对软土而言，由于黏土比表面积很大，土中液相对其性质影响也很大。
液化通过物理和化学作用来改变土颗粒之间以及土中固、液相之间的相互作用从而改变其结构性[2]。
此外,土的沉积过程对土体的结构性形成有较大的影响。
土在沉积过程中，若形成絮凝结构则可能形成结构性强的欠压密土；若形成散絮结构，则土体结构性不会太强。
天津港软黏土强度循环弱化试验研究及应用
Ｔ ｓ ｏ ｔｅ ｇｈＣｙ ｌ ｏｔｎｎ ｆ ｉｎｉ ｒ ｏ ｏｔ ｌｙ ｅｔ ｎＳｒ ｎ ｔ ｃｉ Ｓ ｆｅ ｉｇｏ ａ ｊｎＨａ ｂ ｒＳ ｆ Ｃ ａ ｃ Ｔ
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天津滨海新区吹填软土结构强度形成影响因素分析
间效应 以及蠕 变 条件 下对 吹填 软 土结 构 强度 形 成 的 影响 ，并对 实测 结果 进行 了灰预 测 ；成 玉 祥 ¨ Ｉ Ｉ 等 研 究 了结构 性 吹填 土剪切 破 坏 的微 观 结构 效 应 ，针
收稿 日期 ：２ ０ １ ２— ０ ８—１ ７ 作者简 介 ：杨 爱武 （ １ ９ ７ １一）男 ，安徽 桐城 人。教 授 ，博 士 ，主 要从事 软土地 基及 土 体微 观 结构 研 究。Ｅ ． ｍ ａ ｉ ｌ ： Ｔ ｕ ｌ ｉ ｌ ａ ｂ
仅施加 围压 时结构 强度增长 效果要 好 ，且偏 压越 大结构强度 的增 长越 快 ；在 有利 于结构 强度 形成 的 条件 下 ，沉积 时间的长短对吹填软 土结构 强度影响较 大 ，沉积 时间越 长 ，其结构 强度越 大。 关键 词 ：吹填软 土 ；结构 强度 ；排水条件 ；时间效应 中图分 类号 ：Ｔ Ｕ ４ ７ １ ． ８ 文献标志码 ：Ａ 文章编 号 ：１ ０ ０ ３—８ ８ ２ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ ３— ０ ０ ７ ９— ０ ４
杨爱武 ，等 ：天津滨海新 区吹填软土结构强度形成影 响因素 分析
・ ７ ９・
天 津 滨 海 新 区 吹填 软 土 结 构 强 度 形 成 影 响 因素 分 析
杨 爱 武 ，许 鹏 程 ，张静 娴 。
（ １ ． 天津城市建设学院 ，天津 ３ ０ ０ ３ ８ ４ ；２ ．天津市软土特性 与工程环境重点实验室 ，天津 ３ ．天津市建筑科学研究 院 ，天津 ３ ０ ０ ３ ８ １ ） ３ ０ ０ ３ ８ ４；
因素 ，而 吹填软 土结 构 强度 形成 是 一 个 多 因素影 响
形成 的过 程 。本 文从 不 同条 件下 吹填 软 土 的结构 强
度形成 出发 ，系统分 析其结构 强度 形成 的影 响因素 ，
天津滨海新区软土流变固结特性研究
天津滨海新区软土流变固结特性研究天津拥有悠久的围海造陆历史,自1939年塘沽新港始建以来,天津地区相继在沿海及海河沿岸进行了不同规模的围海造陆工程。
近年来随着天津滨海新区大规模的建设和开发,围海造陆已经为了滨海新区开发土地资源的主要途径。
大规模的围海造陆工程形成了大量由软土组成的建筑地基,由于软土的黏粒含量高,有机质含量高,亲水性强,使得地基在排水处理结束后较长时间内仍会产生沉降,也产生了诸如软土地基地面不均匀沉降、较长时间内产生的工后沉降量较大等一系列的实际工程问题。
大量科学研究与工程实践经验均表明,软土的流变性是产生这些问题的主要原因之一。
对于在围海造陆过程中形成的大量由软土组成的地基,这种流变特性产生的影响尤其显著。
软土地基的这种特性,不仅会影响建筑在其上的各种建筑物的结构稳定性和长期使用的安全性,围海造陆工程所形成的软土地基本身也会产生地面沉降开裂、填土标高损失、引发次生地质灾害等一系列严重的工程问题,从而造成巨大的经济损失。
因此,研究围海造陆形成的软土地基中土体的流变固结特性,寻找软土体的应力应变与时间的关系,分析其产生流变的本质机理,成为了目前土体研究和实际工程领域急需解决的问题。
为了解决围海造陆软土地基的流变性状在理论研究实际工程中所产生的问题,研究软土固结流变特性及其本质规律这一重要课题,论文结合国家自然科学基金项目(No.41172236),国家青年自然科学基金资助项目(41402243)和教育部博士点基金项目(20120061110054),以天津滨海新区软土地基作为研究对象,主要做了以下研究工作:根据取样地点的工程地质概况,对天津滨海新区软土的基本物理性质、易溶盐含量、pH值、阳离子交换和粒度分析等特性进行测试,以确定其基本特征,为下一步进行软土次固结试验提供研究基础。
在太沙基一维固结理论的基础上,建立了考虑次固结变形的一维流变固结微分方程。
并利用次固结系数和Singh-Mitchell经验蠕变方程,对一维流变固结微分方程的计算过程和参数进行了简化。
天津滨海地区软塑地质条件下不同深基坑支护形式设计与施工探讨.
天津滨海地区软塑地质条件下不同深基坑支护形式设计与施工探讨12丁伟祥，黄得建(1 武汉大学，湖北武汉 430072；2 天津经济技术开发区质量监督站，天津300457)0 引言2006年6月6日，国务院全文发布《国务院推进天津滨海新区开发开放有关问题的意见》，正式宣布天津滨海新区成为全国综合配套改革试验区，是继深圳经济特区、浦东新区之后，又一带动区域发展的新的经济增长极。
随着滨海新区经济的进一步发展，该地区的工程建设规模也将进一步扩大，超大、超深基坑工程也将越来越多。
本文结合在该地区的若干深基坑工程实例，对该地区几种典型的深基坑支护形式的设计与施工进行一些探讨。
1 天津滨海地区软塑地质情况介绍该地区海相淤泥质软土地区，上部回填土土层水平方向不均匀，填土成分复杂，土质情况较差，地下水位以潜水为主，地下水位埋深在0.5~1.5m之间。
基坑围护结构所处的土层主要为淤泥质土层，饱和的淤泥层及淤泥质粘土层具有高含水量（40%~60%）、高压缩性、低透水性（垂直及水平渗透性均为10‐7~10‐8级）、低抗剪强度等特点。
场地土层特征及分布规律大致如下：1）人工填土层（Qml）一般层厚为0.5~3.0m，层顶标高为2.5~4.5m，主要由杂填土组成。
2）全新统上组第一陆相层（Q43al）一般层厚为0.8~2.5m，层顶标高为0.0~3.5m，主要由粘土组成，可塑~软可塑，属高压缩性土，分布连续。
3）全新统上组第Ⅰ海相层（Q42m）一般层厚为14.0~17.0m，层顶标高为‐2.0~1.5m，从上到下依次由淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土、粉质粘土组成，流塑~软塑，属高压缩及中压缩性土，分布连续。
4）全新统下组沼泽相层沉积（Q41h）一般层厚为2.0~3.5m，层顶标高为‐17.0~‐13.5m，主要由粉土组成，可塑，属中低压缩性土，分布连续。
5）全新统下组第Ⅱ陆相河床—河漫滩相沉积层（Q41al）一般层厚为2.5~4.0m，层顶标高为‐20.0~‐17.5m，主要由粉质粘土组成，可塑，属中压缩性土，分布连续。
天津沿海地区软土的特性及处理措施(精)
天津沿海地区软土的特性及处理措施
全部作者：
刘年真
第1作者单位：
天津市塘沽区市政工程局
论文摘要：
本文介绍了天津沿海地区的自然地理概况，从研究该地区土体成因及特性出发，指出由于成土历史短，土的固结程度很差；接下来以有关的地质勘探资料为例对土体立体结构特性进行了具体分析；再进1步阐述了沿海地区浅层软土具高压缩性，在建造建筑物及构筑物时应引起重视的观点；最后以上述方面为前提，对软土地基的处理进行了探讨。
关键词：
古贝壳堤；轻亚粘土薄层；地基处理 (浏览全文)
发表日期：
2007年07月16日
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修改稿：。
天津软土地区地基承载力确定方法研究
不宜采用单一的方法计算确定 ， 而应 采用理论计 算与地 区建筑经 Ａ 为圆形基础底面积 ； ／ Ｎ１ 为承载力系数 。 ４ 验相结合的综合分析方法来确定。 偏心荷载 ：
１ 天津 软土地 区 工程地 质概 况
天津沿海软土地区（ 塘沽 、 大港 ） 浅部地基 主要为第 四系全新 统粉土 ， 粉质粘土和淤泥质 土。按 时代和成 因可分为上部 海陆交 互相冲积层 ， 中部湖沼相沉积层 和下部河 口三角洲相 冲积层 。上
第③层淤泥土经计算 ， 地基 临塑荷载 Ｐ ＝５ ．６ｋ ａ地基临 ４ ２ Ｐ ， 界荷载 Ｐ ／＝５ ． ９ ｋ ａ 中心荷 载 ） Ｐ１ ＝５ ． ａ 偏 心 荷 １ ４ ５４ Ｐ （ ， ／ ３ ５ ９ｌ （
载） 。
第①层杂填土不作为地基承载层 。
２ 软土层 承载 力 的确 定 ２ １ 按 土 的抗 剪 强度指 标确 定 ．
部海陆交互 相 冲积 层 ， 主要为 灰色 ， 灰黄 色淤积 土 ， 质粘 土； 粉 中
１
７ ＋ ｝ ６ ｃ ｔ５ ｃ ｙ ＋ ・ｇ ） （ ｃｊ
Ｐ ，＝— — — — ＝ — 一 ｌ ／ — — — ——— ３ ｃ ｊ ＋ｊ ｔ５ ｇ 一— ５ ＋ｌ Ｎ１ ＋Ｎａ ｄ ／ ３ ＋ （） ３
ｌ①杂填± Ｉ ｌ ②粉质粘土 Ｉ ｌ③淤泥土 Ｉ ２ ２５ ． ２１ ｌ 平均 １ ３ ． １． １ ｌ ９７ ｌ ． ０１ ０ ８ ｌ ４ ９ ． ００ ５ Ｉ 平均 Ｉ ３ ． ｌ １． ６５ ８２ ｌ ． ９ ０ ７ ｌ ９ ． ０ １ｌ ９ ｌ 平均 Ｉ ４ ． ｌ １． ３５ ７８ ｌ ． １１ ｌ ２ ｌ ． １ ８ ９
１
淤泥质粉土等… 。实践证 明， 软土 的诸多 物理力 学指 标 中， １ 在 含 水量对于确定其地基 承载力具有较为显著 的可靠性 ； 而抗 剪强度 主要 依靠 室内试验 和原 位测 试确定 ， 在不 同 的实 验条 件下 ， 但 同 类样 品得 出的抗剪 强度 指标 有差别 ； 因此 ， 采用 不 同试 验方 法得
天津滨海新区软土次固结特性研究
第20卷 第12期 中 国 水 运 Vol.20 No.12 2020年 12月 China Water Transport December 2020收稿日期：2020-10-13作者简介：李 岩，吉林省水利水电勘测设计研究院。
天津滨海新区软土次固结特性研究李 岩（吉林省水利水电勘测设计研究院，吉林 长春 130000）摘 要：为更准确的预测天然软土地区地表沉降量，减少工程建设损失及保证生产、生活，需对主要压缩层软土的次固结特性进行研究与分析。
对天津滨海新区软土进行不同压力分别加荷的无侧限变形下的蠕变试验。
结果表明：软土蠕变随竖向应力增大而增大，软土次固结系数在结构屈服应力附近存在峰值，次固结系数具有时效性，经分析得出在t=40t 1时刻后次固结系数趋于稳定。
关键词：软土；蠕变；次固结系数；时效性中图分类号：P642 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2020）12-0144-03一、引言软土在工程中被认为是不良土体，含水量一般大于液限，孔隙比大于1，高压缩性且强度低。
根据大量学者研究表明天然土体在竖向压力作用的固结涉及两方面过程，第一阶段为主固结（孔隙水压力的消散引起体积的变化），第二阶段为次固结（由于土体颗粒产生滑移蠕动而引起的体积改变）。
Mesri 等人以海积软土作为研究对象提出了堆载预压能有效减小土的次固结变形。
冯志刚等得出次固结系数受加荷比的影响。
曾玲玲、洪振舜等研究表明次固结系数与结构屈服应力存在较强的相关性。
雷华阳等对人工水泥固化软土进行研究得出，随水泥掺量增加，次固结系数变小。
国内外学者的大量研究表明，软土的次固结特性相对复杂，具有较大的研究意义。
天津的经济快速发展，吹填造陆项目为目前重要进程，这就意味着大量建筑物将以软土为地基。
因此，本文选用天津软土作为研究对象，进行次固结蠕变相关试验，同时进行原状土与重塑土的一维固结试验，结合结构屈服应力对比分析不同固结压力条件下次固结系数的变化规律，及其时效性特征。
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天津地区软土地层土工试验方法的探讨【摘要】许多工程施工中，如建筑、桥梁、公路、铁路，经常会遇到软土地层，因其具有含水率高，孔隙比大，抗压强度低，渗透系数小，且压缩性高，灵敏度高等特性，常常会给施工带来诸多不便，因此提供其准确可靠的土工试验各项指标，采用切实可行的土工试验方法，为以后的施工提供保障，是极其重要的。
【关键词】软土地层；工程特性；实验项目；试验方法。
一、概述
1 软土的概念
有关软土的定义，各专业技术部门的定义标准不尽相同，国内也暂无统一标准，一般来说，在岩土工程土工试验中，软土是指天然含水率大、压缩性高、承载能力低的一种软塑到流塑状态的黏性土，如淤泥、淤泥质土以及其它高压缩性饱和黏性土、粉土等。
在《岩土工程规范》（gb50021-2001）中规定，天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水率大于液限的土应定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于0.5mpa-1，不排水抗压强度小于30kpa，从外观上看，多数是以灰色或黑灰色为主的细黏性土。
2 软土在天津地区的分布
软土主要为细黏性土，其矿物成分以高岭石、伊利石、蒙脱石为主。
天津地区软土为海相层土，它主要分布在渤海湾的津沽地区。
3 软土的工程特性
⑴含水率高孔隙比大。
软土的含水率在35%～80%之间，孔隙比一般在1.0～2.0之间，软土的基本物理特征直接影响到土的压缩性和抗剪强度。
⑵抗剪强度低。
软土的天然不排水抗剪强度一般为5～25kpa。
⑶压缩性较高。
软土正常固结的压缩系数为0.5～1.5mpa-1，有时可达4.5mpa-1，其压缩性往往随着液压的增大而增加。
⑷渗透性较差。
软土的渗透系数一般为 k=10-6～10-8㎝/s。
⑸结构性明显。
天津地区海相软土呈现为絮凝结构，受到扰动后，絮状结构发生破坏，强度显著降低。
⑹流变性显著。
软土具有显著的流变性。
二、软土地层的土工实验项目
一般来说，要进行适合全部性状的土工实验，在通常的技术条件下是有困难的，所以施工方的技术人员会根据施工要求和事先参考的地层状况来要求我们进行一些必要的实验项目。
软土的土工实验项目分为以下两类：
1 软土的物理性试验（简称物性试验）
软土的物性试验项目有：密度试验、比重试验、含水率试验、界限含水率（液、塑限）试验。
它主要用于土的定名、工程分类及判定其状态等。
2 软土的力学性试验（简称力性试验）
软土的力性试验项目有：渗透试验、固结试验、剪切试验（包括固结剪切和直接剪切）、无侧限抗压强度试验、三轴剪切试验和
静止侧压力试验等，其主要目的是直接提供设计参数，如渗透系数、变性参数、固结系数、抗剪强度指标、静止侧压力系数等。
通常情况下，软土的常规试验只要求做前三项的力性试验。
工程有特殊要求时后三项的力性试验会少量地做一些，以加快工程的进度。
三、软土地层的土工试验方法
基于软土的一系列特性，其实验成果会因实验方法和实验技巧的熟练程度不同，有着很大差别，甚至不能反映出土的实际性状，因此，采用正确可行的实验方法来测定软土的各项指标是很重要的。
1 软土的物性试验方法
⑴密度试验
密度是土的基本物理性质指标之一，它可以反映出土体内部结构的松紧程度，是计算土的干密度、孔隙比、孔隙度、自重压力以及地基承载能力等的重要依据。
软土的密度试验我们采取的是环刀法，环刀的规格内径为61.8㎜，高为20㎜。
⑵比重试验
比重是计算土的孔隙度、孔隙比以及饱和度等的依据，它是指土在105～110℃温度下烘至恒量时的质量与同体积4℃蒸馏水质量的比值，根据软土的土粒直径，比重试验我们采用比重瓶法，比重瓶容积为100ml。
⑶含水率试验
含水率是指土在105～110℃温度下烘至恒量时失去的水质量和
达恒量后干土质量的比值，以百分数表示，它能够反映出土的状态和性质，是计算土的干密度、孔隙比、孔隙度、饱和度、液性指数和地基容许承载能力等的依据。
软土的含水率试验我们采用烘干法，主要设备为温控在105～110℃的恒温烘箱。
⑷液、塑限试验
液、塑限试验测定的是土的界限含水率，软土的液、塑限试验我们采用液、塑限联合测定法，仪器为dy—1型电动液限仪。
2 软土的力学性质试验方法
⑴渗透试验
渗透试验目的是测定土的渗透系数以了解土的渗透性能及分析基坑开挖时边坡的渗透稳定性和计算地基渗流量等。
根据本地区的软土土质特点，其渗透性较低，因此我们采用变水头法。
⑵固结试验
固结试验的目的是测定土在有侧限与径向排水及受稳定荷重作用下变形和压力及变形和时间的关系，所求得的各项固结试验指标用来分析、判别土的固结特性和天然土层的固结状态，计算土工建筑物及地基沉降，估算区域性的地面沉降等。
一般软土根据工程要求，我们采用标准固结和快速固结两种试验方法，所采用的仪器设备为全自动气压固结仪。
⑶剪切试验
通过剪切试验可以求得土的抗剪强度，它是土的重要力学性质指标之一。
根据排水条件和工程要求，剪切试验方法我们采用快剪
和固结快剪两种，所用仪器设备为应变控制式电动直剪仪。
⑷无侧限抗压强度试验
无侧限抗压强度试验采用应变控制式无侧限压缩仪，型号为py —3型。
⑸三轴剪切试验
根据试样在试验时排水条件的不同，本区的三轴剪切试验方法主要采用两种，一种是不固结不排水剪切（uu），另一种是固结不排水剪切（cu）。
所采用的试验仪器为应变控制式三轴仪系统和电脑采数系统。
⑹静止侧压力试验
静止侧压力试验采用应力控制式加荷装置，它只适用于砂、粉土及粉质粘土。
以上即为本地区针对软土地层土工试验所采用的一些实验测定方法。
通过某工程的土工试验我们选取了以下几种不同深度的软土，根据工程所要求的试验项目，采用上述试验方法测定后其各项指标见表3-2-1土工试验成果表。
根据《岩土工程规范》（gb50021-2001）和《天津市岩土工程规范》（db29-20-2000），a、b、c、d定为淤泥，e为淤泥质粉质粘土。
从表中可以看出，a、b两样品具有较高的含水率和很大的孔隙比，根据我们目前的仪器设备情况无法进行力性试验，对于c、d、e三类样品虽然做了力性试验，但测定时试验进行地很勉强。
因此，对于这类流性软土，要准确测定其物性和力性指标，采用我们通常的仪器设备和实验方法是很难达到目的的，这有待于我们在今后的长期实践中不断地学习探讨和开拓创新。
参考文献：
[1]《特殊地区基础工程》冯忠民编著.
[2]《土工试验方法标准》（gb/t 50123—1999）.
[3]《岩土力学试验》侍倩曾亚武编.
[4]《岩土工程规范》（gb50021-2001）.
[5]《天津市岩土工程规范》（db29-20-2000）.。