宁波地区典型淤泥质粘土工程特性_刘用海

明, 重度 C与孔隙比关系曲线呈线性, 见图 2, 其关 系式为( 相关系数 0. 909 8) :
e= - 0. 3005 C+ 6. 54 。
( 2)
图 2 宁波地区软土重度- 孔隙比关系曲线 Fig. 2 Relation curve between unit weight and void ratio
Engineering characteristics of typical mucky clay in Ningbo area
LIU Yong- hai1 , ZHU Xiang- rong1, 2 , WANG Wen- jun2 ( 1. Key Laboratory of Sof t Soils and Geoenvironmental Engineering, Ministry of Education, Zhejiang University , Hangzhou 310027, China ; 2. Ningbo Institute of Technology , Zhejiang University , Ningbo 315100, China)
收稿日期: 2007- 05-08 作者简介: 刘用海( 1976) ) , 男, 江 西安义人, 博士研究生, 主要从事土工试验、本构关系及其工程 应用研究1
第6期
刘用海, 朱向荣等: 宁波地区典型淤泥质粘土工程特性
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表 1 宁波地区典型土 层的物理力学性质指标
Table 1 Physical and mechanical properties of typical strata in Ningbo area
34. 4~ 51. 4
17. 0~ 18. 6
94. 5~ 98. 6 1. 001~ 1. 421 29. 3~ 46. 6
9. 1~ 17. 0
1. 02~ 1. 94
力 学 性质 指标
渗透 系 数
压缩
aPMPa- 1
E sPMPa
直剪
CPkPa
5P(b )
固 结 快剪
CcPkPa
5cP(b)
图 3 宁波地区淤泥质软土塑性图
Fig. 3 Plasticity chart of mucky soft soil in Ningbo area
a ) ) ) IP = 0. 6784( W L- 13. 87) ; b ) )) IP = 0. 73( WL - 20)
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图 1 宁波地区软土含 水量- 孔隙比关系曲线
Fig . 1 Relation curve between water content and void ratio
由于土粒体积质量( 即直线斜率) 变化幅度很小, 因
此对于宁波地区的淤泥质饱和粘土, 可根据此经验 公式求出孔隙比这个较复杂参数。
b. 重度与孔隙 比的关系 统计分析结 果表
和土体孔隙比与含水量应呈线性关系。图 1 即为宁
波淤泥软粘土含水量与孔隙比的关系曲线。其线性
拟合程度非常高, 关系式为( 相关系数 0. 972 4) :
e= 0. 027 X+ 0. 0507 。
( 1)
当土体饱和时, Sr = 1, 根据 e = ds X/ Sr 可知土
粒体积质量 d s= e/ X, 即图 1 中直线的斜率为0. 027。
K VP10- 7cm#s- 1 K HP10- 7cm#s- 1
0. 49~ 1. 58 1. 69~ 4. 97 3. 62~ 33. 0 0. 9~ 9. 4 7. 8~ 32. 6 6. 2~ 13. 6 0. 34~ 5. 13
1. 47~ 9. 12
0. 20~ 1. 17 2. 08~ 8. 48 8. 3~ 28. 2 0. 5~ 19. 4 8. 0~ 33. 9 7. 0~ 28. 0 0. 22~ 4. 31
岩土 名称 淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土
岩土 名称
淤泥质粘土 淤泥质粉质粘土
物 理性 质指 标
含水量 XP% 37. 5~ 58. 1
重度 CPkN#m- 3 饱和度 S rP%
孔隙比 e
16. 5~ 18. 1
95. 6~ 99. 4 1. 068~ 1. 498
液限 WLP% 塑性指数 I PP% 液性指数 IL 32. 8~ 50. 2 19. 6~ 24. 0 1. 10~ 1. 59
土试验参数统计结果可靠度较高。
2. 1. 1 物理力学指标
宁波地区典型淤泥质软粘土的物理力学指标见
表 1。从表 1 可以看出, 宁波淤泥质软粘土 天然含
水量高, 土体几乎完全饱和, X 大于 WL , I L 大于 1, 呈流塑状态; 压缩系数 a 均值为 0. 762 MPa- 1, 压缩
模量 Es 均值为 2. 87 MPa, 属于高压缩性软土; 抗剪
工程土的变形特性非常复杂, 由于受应力路径、 强度发挥度以及所处状态、组成、结构、温度等因素 影响, 不同地区土的特性彼此存在差异, 即土性具区 域性。目前有关天津、连云港、上海、杭州、温州、广 州、深圳等软粘土地区软土工程性状的研究成果很 多, 但对宁波地区软粘土工程性状的相关研究仍然 比较缺乏。本文根据宁波地区历年共 120 项工程的 地基勘察报告, 结合室内土工试验成果, 通过与其他 软土地区土性对比, 系统分析了宁波地区淤泥质软 粘土的工程特性。
强度低, 粘聚力 C 和内摩擦角 5 离散性较大; 渗透 性小, 垂直 方向渗透 系数 K V 均 值为 2. 123 @ 10- 7
cmPs, 水 平方向 渗透 系数 K H 均值 为 3. 941 @ 10- 7
cmPs 。
宁波淤泥质软粘土灵敏度约为 3~ 5, 为中等灵
敏度土, 弱于温州软土( 4~ 6) 。地基承载力特征值
Abstract: Generalized test results of 120 soft foundation projects all around Ningbo area and by adopting methods of mathematical statistic and geotechnical test, the physical and mechanical indexes, relationship between these indexes and major parameters of consolidation of typical mucky clay in Ningbo area were systematically analyzed. Unique features of engineering characteristics were illustrated by compared Ningbo soft clay with other soft clays in China. Conclusions were obtained from the results that correlation between water content and void ratio, unit weight and void ratio and liquid limit and plastic limit were considerable perfect. Empirical formula for soft clay in Ningbo which based on these relation curves were different from other areas. Besides, structural characteristics has rather large effect on engineering properties of soft clay such as coefficient of consolidation and coefficient of secondary consolidation, also these effects were different from other areas. Key words: mucky clay; engineering characteristics; difference comparison
重度 C为土体天然密度 Q与重力加速 度的乘
积。 Q是土的基本物理指标, 测定方法非常简单。
c. 液限与塑性指数的关系 液限与塑性指数
关系曲线也称之为塑性图, 是细粒土分类的依据, 由
A. Casagrande 于 1948 年在大量的试验资料基础上首
先提出, 目前已被许多国家采用。我国也将此分类
方法列入 GBJ145 ) 905土的分类标准6。图 3 为宁波
21 浙江大学宁波理工学院, 浙江 宁波 315100)
摘要: 总结宁波地区 120 个软土地基工程的试验成果, 采用数理统计和室内土工试验方法, 系统分 析研究了宁波地区典型淤泥质粘土的物理力学指标特征、各指标间的相互关系以及固结主要参数, 并与我国其他地区软土相关工程特性进行比较, 揭示了宁波地区典型软粘土工程特性, 即: 天然含 水率与孔隙比、重度与孔隙比、液限与塑性比相关性非常好; 建立的宁波地区软土经验公式不同于 其他软土地区。此外, 结构性对该地区软土工程性状影响较大, 固结系数和次固结系数都受其影 响, 且影响程度异于其他地区。 关 键 词: 淤泥质粘土; 工程特性; 差异比较 中图分类号: TU411 文献标识码: A
地区淤泥质软土的塑性图。其关系式为( 相关系数
0. 894 9) :
I P= 0. 6784( XL- 13. 87) 。
( 3)
宁波地区淤泥质软土塑性图( a 线) 与5 土的工
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煤田地质与勘探
第 35 卷
虽取自不同深度, 但固结系数随固结压力变化影响 不大, 变化幅度较小, 可认为各重塑土的固结系数基 本相等。
0. 29~ 22. 50
结力弱。这种软土具有压缩性大、灵敏度高、透水性
差、固结慢等特点。
2 工程特性
2. 1 物理力学指标及其相互关系
本文收集了 120 个工程 8 738 个土样的试验结 果, 工程场地分布于宁波所属各县区, 各场地都存在
淤泥质软土层, 地貌类型绝大多数为滨海相淤积平
原, 因此根据岩土成因和空间分布进行概率统计, 岩
在 40~ 80 kPa, 当其结构全部受扰动后, 强度可降低
70% ~ 80% , 所以土的结构性对其工程性状影响很
大, 工程中应该考虑并避免土体受扰动。 2. 1. 2 各指标间相互关系
a. 天然含水量与 孔隙比的关系 根据表 1,
饱和度 Sr 近似为 1, 土中孔隙基本充满孔隙水。对
于饱和土体, 孔隙所占体积越大, 含水量也越大, 饱
第 35 卷 第 6 期 2007 年 12 月
煤田地质与勘探 COAL GEOLOGY & EXPLORATION
Vol. 35 No . 6 Dec. 2007
文章编号: 1001- 1986( 2007) 06- 0030- 04
宁波地区典型淤泥质粘土工程特性
刘用海1, 朱向荣1, 2, 王文军2 ( 11 浙江大学软弱土与环境土工教育部重点实验室, 浙江 杭州 310027;
1 工程地质特征
宁波位于杭州湾口南侧, 宁- 奉平原中部, 西与 四明山麓相连, 三面环山, 北面临海, 兼有山、海、平
原之利, 是白垩纪后期北东向构造断裂形成的地堑 盆地。基底主要为下白垩统的陆相岩屑沉积岩, 自 第四纪中期开始, 在多次海陆变迁中, 堆积了一套由 陆相到海陆交互相的松散沉积物, 它在市区厚约 90 ~ 100 m, 构成海陆 交错及海积粘性土超复沉 积模 式[ 1] 。根据宁波市工程地质图[ 2] , 区内土可划分为 11 个工程地质单元, 其中影响该地区建筑物沉降变 形的主要软土压缩层有两组: 第一软土组由全新统 海积淤泥质土组成, 厚度大, 天然含水量大, 呈流塑 状态, 压缩性高, 埋深 2~ 20 m; 第二软土组 为上更 新统海积层, 呈软- 流塑状态, 压缩性中高, 埋深 28 ~ 45 m。宁波软土主要是淤泥质粉质粘土与淤泥质 粘土, 该淤泥软土 呈典型的海绵结 构和层理结构。 由于粘粒多, 且含有机质, 结合水膜较厚, 颗粒间联