关于福州市淤泥夹砂层渗透性研究

王璐佳

【摘要】淤泥夹砂层的渗透系数在勘察工程中很难通过现场或室内试验直接获得其渗透系数，然而渗透系数对地铁设计施工有着重要的影响，本文以福州地铁某车站淤泥夹砂层的渗透系数为背景，阐述了淤泥夹薄层砂的渗透系数的确定原则，可作为同类地层的参考。

【关键词】淤泥夹砂层；水平渗透；垂直渗透

1、研究背景

在地铁建设过程中，土层的渗透系数对土建的设计施工有着重要作用，主要体现在基坑支护设计中工况的选择，影响土压力的计算；渗透系数是基坑涌水量及基坑降水设计最为重要的参数；地层的渗透系数还对隧道盾构施工具有指导作用。因此地层的渗透系数确定尤为重要。

砂层的渗透系数目前各地层的渗透系数的确定主要为两种，一种为现场抽水试验，该方法主要正对渗透性较强的底层如砂层、卵石层等，对于淤泥及淤泥夹砂层的作用较小。另一种主要为室内试验，该方法可对于渗透性较差土层有较厚的作用如粘性土、软土层等，但该方法一般受制样限制，对于均质土层可确定其水平及垂直渗透系数，但对于淤泥夹砂层通过室内试验渗透试验确定水平及垂直渗透系数不具有代表性。

淤泥、淤泥质土的渗透系数一般在0.001m/d～0.01m/d（1.2×10-8～1.2×10-7）属于不透水层，而淤泥夹砂层的渗透渗透系数却较难确定。本文根据福州地铁某车站线地层资料以及各地层的试验资料为背景，阐述通过统计计算确定淤泥夹砂层的平均渗透系数的方法，以其作为同类地层的参考。

2、地層特征

福州某车站为地下两层车站，车站全长约203米，标准段宽为19.7米。标准段主体基坑深度约为20.5m。车站主要地层有：填土层、淤泥质土层、淤泥夹砂层、淤泥质粉细砂层、含泥中粗砂层、粉质黏土层、风化岩层。

其中淤泥夹砂层为为长乐组地层，主要特征为：呈深灰色，流塑～可塑，饱和，以粘粒为主，多混粉细砂团或夹2～20mm粉细砂层，层状砂与淤泥厚度比为1/10-1/5，局部含有腐烂植物碎屑，有腥臭味，摇振反应中等，无光泽，干强度及韧性低，钻孔风干后沿砂层段裂开。

3、砂层渗透性研究[1]

成层土的渗透性研究

1、与地层层面平行的渗流情况

对于渗透性不同成层土其渗透性总体的渗透性受每层土的影响。如图：所示，在渗流场中截取渗径长度为L的一段与层面平行的渗流区域，各层图的水平渗透系数分别为k1、k2、k3、……kn、厚度分别为H1、H2、H3、……Hn，总厚度为H。若通过各土层的渗流量为q1x、q2x、q3x、……qnx，则通过整个土层的总流量为qx应为个各层土渗流的总和，即：

根据达西定律总流量可表示为：

对于这种条件下的渗流，通过各土层相同距离的水头顺势均相等。因此，个土层的水利梯度以及整个土层的平均水利梯度宜应相等。于是任一土层的流量为

整理得：

即：

对于成层土的渗透系数为各层土在岩厚度的加权平均值。

对于淤泥夹砂层，垂直渗透系数： ，可见于层面垂直的图的渗透系数将取决于最不透水的渗透系数和厚度。

根据以上公式可见：淤泥夹砂层的水平渗透系数可根据淤泥层及夹薄层砂厚度进行初步统计，根据砂层及淤泥层的渗透系数计算出淤泥夹砂层平均渗透系数。

根据土工试验结果：

土层 渗透系数（m/d）

垂直KV 水平KH

淤泥质土 0.0012 0.0029

淤泥质粉细砂 5.0

由于该图层主要有两个地层，影响渗透系数的因素主要为这两层的厚度比和各层渗透系数，将各层渗透系数代入公式计算得：淤泥夹砂层的水平渗透系数KV=0.457m/d ～0.836m/d。垂直渗透系数KH=0.0030m/d～0.0032 m/d。垂直渗透系数与淤泥淤泥质土渗透系数基本相同，但水平垂直渗透系数却提高较多，接近中等透水层。

4、结论与建议

（1）对于淤泥加砂层的渗透系数可根据室内渗透试验确定淤泥质土层的渗透系数，再据现场统计和计算基本确定其水平和垂直渗透系数。

（2）淤泥夹砂层通过钻探取芯时，芯样外经常包裹泥皮影响对地层和薄层砂的统计，因此在现场编录应特别注意。

参考文献

[1] 卢延浩.土力学（第二版）.河海大学出版社[M]，2005

[2] 周志芳.王锦国.地下水动力学.河海大学出版社[M]，2009

[3] GB50021-2001 土工程勘察规范[S]