浅谈淤泥质软土的工程特性

浅谈淤泥质软土的工程特性

摘要：淤泥质软土在我国沿海及沿河流域分布广泛，对工程建设危害极大。通过对其工程特性的介绍和分析，能更清楚地认识到淤泥质软土地基处理的重要性，以及在地基处理工程中应该把握的关键点。

关键词：淤泥质软土，固结时间，承载力

1．引言

淤泥质软土是淤泥和淤泥质土的统称。它是一种分布广泛的特殊岩土，对工程建设有很大的危害。为减少或消除淤泥质软土对工程建设的影响，就必须对其工程性质有全面的认识和了解，从而采取行之有效的治理方法。

2．定义

淤泥质软土是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。淤泥质软土按孔隙比可分为淤泥（e≥1.5，IL＞1.0）和淤泥质土（1.0≤e＜1.5，IL＞1.0）。

3．工程特性

淤泥质软土物理力学性质的最大特点是含水量高、孔隙比大、渗透性差、强度低、变形大、固结时间长、压缩性高,并有触变性、流变性和很强的不均匀性。

淤泥质软土主要的工程特性表现为三高两低：

①高含水量：天然含水量w=40~90%，甚至w>100%；

②高压缩性：a>0.5~3.0MPa-1；

③高流变性或蠕变：次固结随时间增加；

④低强度：不排水强度，Cu＝10~20kPa；

⑤低渗透性：渗透系数为10-6~10-8cm/s，固结过程很慢；

⑥不均匀性：由于沉积环境的变化，土质均匀性差。

因此在淤泥质软土发育地区进行工程活动时，常发生严重的工程地质灾害。主要表现是建筑物容易发生强烈的不均匀下沉，有时还因滑动变形造成地基或边

坡失稳。

4．工程特性分析

在工程实际中对淤泥质软土经常是能弃则弃，能避则避，然而在部分地区淤泥质软土沉积厚度较大，不可能弃用或避开。其实淤泥作为一种天然沉积成的土有其相应的工程性质，可以直接作为建筑物的地基，直接利用无法满足要求时也可经处理后作为建筑物的基础。

（1）淤泥质软土的极限承载力指标可以用太沙基公式的形式来表示，即

式中：Nr，Nq，Nc——为承载力系数，它们都是无量纲系数，仅与土的内摩擦角φ有关，可由太沙基公式承载力系数表查得。

对于淤泥质软土，φ≈0，所以查表得Nr=0，Nq=1.0，Nc=5.14则上式简化为

如果c=12kPa，φ=0，基础埋深1.0米，软土的容重取18kN/立方米，那么承载力：[P]=18×1+12×5.14=80（kPa）

如果淤泥质软土的φ指标有一定的数值的话（比如淤泥质粉质粘土等），则承载力指标可能会达到90~110kPa，这种承载力指标足够满足广大的中小建筑物的需要。

（2）淤泥质软土无法通过挤密达到增加其工程性质及承载力，原因是超孔隙水无法迅速消散，则孔隙比无法改变，固结度就无法改变，则什么都无法改变。单纯的压路机碾压、打夯机的打夯都无法提高淤泥质软土的工程性质，但强夯由于产生了无数竖向的微小排水通道，效果要好。在淤泥中插入塑料排水板使得土中产生了无数的竖向排水通道，固结效果也很好，所以，只有实质性的固结作用才能提高淤泥的工程性质。

（3）固结作用是时间的参数，其过程是漫长和缓慢的，所以建筑于巨厚层淤泥质软土上的重型建筑物沉降是惊人的。由于淤泥质软土的高含水量，通常作为饱和软黏土进行考虑。为求饱和土在任意时刻的变形，需要用太沙基一维固结理论计算，其中重要的的概念是固结度U

式中：sct——地基在某一时刻t的固结沉降；

sc ——地基最终的固结沉降。

假设土层为单面排水，起始空隙水压力为矩形分布时，固结度表达式为

K——渗透系数；

a——压缩系数；

e——空隙比；

γw——水的重度；

Es——压缩模量；

t——时间（s）；

H——空隙水最大渗径（cm），单面排水H为土层厚度，双面排水H为1/2土层厚度。

而基础达到最终沉降量时所需的时间可按下式足够准确地求出：

现在我们以某建筑作例子，假定软土厚度20米，软土的Cv取3.0×10-3cm2/s，则它的最终固结时间需要104年，那么在一开始的5年时间内它们的固结度达到多少呢？计算结果为25.33%，到第10年达到44%，到第20年，固结度达到69%，到第40年时达到90%，所以软土地区的非桩基础工程的建筑物的沉降稳定时间非常漫长。要缩短这个时间，可选用桩基，或深层搅拌桩、高压旋喷桩等作复合地基处理。

（4）淤泥质软土的灵敏度大，常用灵敏度St来表示，灵敏度是原状试样的无侧限抗压强度与相同含水量重塑试样的无侧限抗压强度之比。淤泥质软土土的St一般在3~4之间，个别可达8~9。由于淤泥的灵敏度高，触变性强，其强度恢

复的时间也较长。软土地基受震动荷载后，易产生侧向滑动、沉降或基础下土体挤出等现象。

（5）淤泥质软土多为欠固结土，其桩周极限侧摩阻力fi一般取10~20kPa。在计算单桩承载力时，淤泥质软土应考虑为负摩阻力。

5．总论

以上通过对淤泥质软土主要工程特性的介绍和分析，我们认识到淤泥质软土的承载力虽然低，但能够满足广大的中小型建筑物的需要，所以淤泥质软土对建筑物的危害主要是由于其固结时间长和不均匀性造成的，因此即使在满足承载力要求的情况下，也需要对淤泥质软土地基进行处理。使淤泥质软土加快固结的方法主要有：强夯法、插入塑料排水板等，其原理就是加快土中水分的排出。为消除淤泥质软土不均匀性对建筑物的影响，常采用桩基础，或采用高压旋喷桩、深层搅拌桩等作复合地基处理。

注：文章中涉及的公式和图表请用PDF格式打开