南通地区浅层老粘土的特征、分布及其意义-精品文档

南通地区浅层老粘土的特征、分布及其意义
一、序言
南通市位于江苏省东南部长江北侧，东临黄海，南临长江。

工程地质条件比较复杂，普遍具有多元地质结构的特点，包括了河漫滩、河口三角洲、冲击平原、低洼沼泽、低山孤丘等地貌单元。

在南通地区西北部较浅的地基土中常发育一层粘性土，由于资料的积累及一些工程施工的经验，使我们逐步开始认识该层老粘土。

那么究竟什么是老粘土？其岩土特性及工程参数又如何？本文重点就该层老粘土的特征、形成机理、分布规律及其意义展开讨论。

二、老粘土的概念
老粘土的沉积年代应为第四纪全新世以前，其共有特征：矿物成份以粘土矿物为主，天然含水率低，低或中等偏低压缩性，承载力高，硬塑为主，无层理构造。

南通地区的该层粘土特征为：以粘土为主，层顶黑色，含较丰富有机质，其下为锈黄色混杂灰色，含少量钙核，不具层理，层顶软塑，其下硬塑，其特征属老粘土范畴。

三、老粘土的形成机理
老粘土系指全新世以前在特定的气候条件下，大量的细小的粘土颗粒在河流、风等动力作用下，经不断的风化、剥蚀、长途搬运后，在遥远的滨海湖泊中缓慢堆积，在连续的漫长的堆积过
程中，当堆积物厚度达到一定程度时，便同时又开始漫长的密实、排水、固结的过程，最终形成了该层老粘土。

四、老粘土的分布范围
据我院40多年工程勘察实践发现，南通地区西北部（海安全境、如东大部及如皋局部）浅部地基土发育一层粘性土，其沉积时代为第四纪上更新世沉积物，空间分布具有一定的规律与范围。

其具体分布范围及变化详见南通地区老粘土分布及埋藏图（图1）。

从图1可看出，总体上该层老粘土的分布具有一定的规律：水平方向上，其分布主要沿古海岸线分布；垂直向上，该层粘土层顶面自东向西缓倾，即自陆地向海洋缓倾，倾角极小，约为0.008～0.011度，地势平坦，厚度亦由陆地向海洋逐渐变薄，直至尖灭。

当然，该层老粘土的分布在局部区域缺失此层，像如东县新店乡与岔南镇之间的南荡河一带等。

这些正也反映了南通古地理复杂的一面。

五、老粘土的参数特征
南通地区的老粘土埋深从十几米至三十米左右，厚度≤6米，各项参数离散性较小，以粘土为主，硬塑状态，中偏低压缩。

由于在该层老粘土形成之后环境因素的不同，在不同的场地其性质也有一定的差异。

下面举例来说明其参数特征。

如东县洋兴线公路拓宽工程岔河镇桥。

本工程位于如东县岔
南镇东首，为横跨如泰运河及省道317线的立交桥。

拟建桥净宽17米，五跨（32m+25m+25m+32m+20m），设计桥面荷载为汽-20、挂-100，上部结构采用预应力砼空心板，下部采用桩径φ=1000mm 的钻孔灌注桩基础，单桩容许荷载要求≥1700kN。

场地地基土共发育有8层土及一个透镜体层，代表性剖面如图2，各地基土层的岩土特性参数见表1。

表1
层次土层名称天然含水率密度比重
孔隙比粘聚力内摩擦角压缩系数压缩模量标贯击数
锥尖阻力侧壁阻力承载力容许值
% g/cm3 kPa 度 MPa-1 MPa 击 MPa kPa kPa
1 素填土 36.1 1.83 2.7
2 1.0
3 17.5 13.5 0.42 5.3 5.0 1.6 32
2 亚砂土与淤质亚粘 34.
3 1.8
4 2.71 0.98 13.4 22.1 0.33 6.1 6.4 2.8 39 120
3 粉砂夹亚粘土 32.1 1.86 2.68 0.91 5.5 29.5 0.21 9.1 11.0 4.8 53 150
4 亚砂土夹亚粘土 33.4 1.84 2.69 0.9
5 8.5 26.0 0.27 7.1 7.2 2.8 4
6 125
5 粉砂 26.7 1.94 2.68 0.75 3.5 35.0 0.10 17.4 24.4 9.9 110 235
6 粘土 26.6 1.91 2.74 0.81 59.0 11.3 0.15 11.6 12.0 2.0
65 230
7 粉砂夹亚粘土 28.1 1.92 2.68 0.79 4.5 32.5 0.12 14.7 23.2 9.2 125 220
T 粘土夹亚砂土 3.1 171 215
8 亚粘土与亚砂土 29.1 1.90 2.71 0.84 16.3 25.0 0.17 10.7 21.8 6.0 221 210
根据表1，场地内层1～层4强度较低，工程性质较差，层5及其以下土层工程性质较好。

若以层5粉砂作桩端持力层，桩底端置于-16.0米（1956年黄海高程，下同），单桩竖向容许承载力[P]=1080kN，≤1700kN，不能满足单桩设计荷载要求。

层7粉砂夹亚粘土强度高，埋藏较深，若以层7作桩端持力层，桩底端置于-27米，单桩竖向承载力[P]=2370kN，远大于1700kN。

层6粘土是否能作桩端持力层？若作桩基持力层是否满足单桩设计荷载要求？层6的各项参数统计值见表2。

表2
天然含水率密度比重孔隙比液限塑限塑性指数液性指数压缩系数压缩模量粘聚力内摩擦角承载力基本值% g/cm3 % % MPa-1 MPa kPa 度 kPa
最小值 26.0 1.91 2.74 0.80 40.5 23.2 17.3 0.18 0.14 10.8 56 11 220
最大值 27.6 1.92 2.74 0.83 40.9 23.8 17.5 0.29 0.17 12.8 63 12 240
样本数 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13 13
平均值 26.6 1.92 2.74 0.81 40.7 23.4 17.4 0.21 0.15 11.9 59 11.3 230
变异系数 0.03 0.00 0.00 0.02 0.01 0.01 0.01 0.09 0.10 0.09 0.06 0.05
据表2可看出，层6最少试验数量按公式计算，η=13，满足统计要求。

层6粘土天然含水率低，孔隙比较小，强度高，土质均匀，离散性小，根据区域地质资料，层6粘土为老粘土，其工程参数可较一般粘性土适当提高取值，可作桩端持力层，若桩端置于-22米，经计算，单桩竖向容许承载力[P]=1840kN，
≥1700kN，满足设计要求。

六、意义
1、根据南通地区的该层老粘土特征，其单一的成份，反映出粘土矿物其沉积环境应是当时的滨海湖泊或低洼地，碎屑物来源一致，同时其分布范围及变化规律亦说明当时南通地区的西北部区域为沿海区，地势西高东低，向海洋缓倾。

2、层顶富含有机质，颜色为黑色，反映了其沉积期间湿润的气候条件，有利于植物生长，其下颜色为锈黄色混杂灰色，以氧化环境为主，混有短时的还原环境。

这些反映出当时的该区已成陆出水，间有阶段性的海进。

3、从若干个工程实例的物理力学参数统计中可看出老粘土的稳定性，在最少试验量满足要求的前提下，可采用其算术平均
值作推荐值，由于该层土的形成年代久远，在工程参数的取值时，可比一般粘性土适当提高取值。

同时对单一工程场地而言，该层老粘土层位及层厚较为稳定，在中小型桥梁及一般高层建筑桩基础工程中，其为较理想的桩基持力层，在工程基础建设中可节省投资，具有较高的指导作用及经济价值。