连云港徐圩新区软土工程地质特性研究

（江苏省地质矿产局第六地质大队 江苏连云港222023)

（江苏省地质矿产局第六地质大队 江苏连云港222023)

通过对区域地质研究结合连云港地区大量的工程地质勘察资料，本文以连云港徐圩新区软土为代表，讨论了连云港徐圩新区软土的物质成分、粒度成分、物理力学性质及工程地质特性，最后介绍了软土地区地基与基础类型的合理选择，对工程建设提供了相关处理措施与建议，对以后的工程建设具有十分重要的指导意义。

连云港徐圩新区软土工程地质特性沉积特征

连云港徐圩新区是连云港市“一体两翼”产业布局中的核心区域之一，本区位于华北地台南缘，郯庐断裂带东部，基底构造以北东向为主，郯庐断裂带是东亚大陆上的一系列北北东向巨型断裂系中的一条主干断裂带，在我国境内延伸2400多公里，切穿中国东部不同大地构造单元，规模宏伟，结构复杂。本文依据该区软土丰富的土工试验成果及钻孔资料，对该区软土的沉积特征、物质成分、粒度成分、物理力学性质、工程地质特性进行了探讨分析与研究，并阐述了该区软土应力史、压缩特性以及塑性指数与液限之间、压缩系数与含水量之间的相关关系，以助于对该区软土的合理开发和利用，对以后其它地区提供相关参考。

1 工程地质概况

根据工程勘察大量的钻孔资料得知，按土层的地质时代、成因类型、岩性及工程地质特性；将场地土在勘察深度范围内自上而下划分为16个工程地质层，分述如下：

1.1 层素填土

灰褐色,松散,稍湿,以黏性土为主,夹少量贝壳碎片和植物根系，均匀性较差。场区普遍分布，厚度:0.40-4.00m,平均1.12m;层底标高: 0.71～2.65m,平均1.82m;层底埋深:0.40-4.00m,平均1.12m。压缩性一般，工程性能差。

1.2 层黏土

灰黄色,软-可塑,土质均匀,切面光滑,干强度高,韧性高。场区普遍分布，厚度:0.50-2.30m,平均1.31m;层底标高:-0.42～1.28m,平均0.51m;层底埋深:1.50-5.00m,平均2.44m。压缩性较高，工程性能偏差。

1.3 层淤泥

浅灰色,流塑,土质较均匀,中下部夹薄层粉土,干强度高,韧性中等,有轻微淤臭味。场区普遍分布，厚度:13.10-16.20m,平均14.31m;层底标高:-15.02～-12.58m,平均-13.80m;层底埋深:14.90-18.90m,平均16.74m。压缩性高，工程性能极差。

1.4 层粉质黏土夹粉土

黄褐色,可-硬塑,土质均匀较差,夹粉土薄层,干强度中等,韧性一般。场区普遍分布，厚度:0.60-2.30m,平均1.23m;层底标高:-16. 62～-13.71m,平均-15.02m;层底埋深:16.00-20.00m,平均17.97m。压缩性中等，工程性能一般。

1.5 层粉质黏土

黄褐色,可塑,土质均匀性一般,夹粉土或粉砂薄层,干强度较高,韧性较好。场区普遍分布，厚度:0.70-2.10m,平均1.38m;层底标高: -19.14～-15.91m,平均-17.23m;层底埋深:18.50-22.50m,平均20.17m。压缩性中等，工程性能一般。

1.6 层黏土

黄褐色,可-硬塑,土质较均匀,干强度高,韧性好。场区普遍分布，厚度:0.90-2.70m,平均1.50m;层底标高:-20.84～-17.41m,平均-18.73m;层底埋深:19.90-23.90m,平均21.68m。压缩性中等，工程性能一般。

1.7 层粉质黏土夹粉土

黄褐色,可-硬塑,土质均匀性一般,夹粉土或粉砂薄层,干强度较高,韧性较好。场区普遍分布，厚度:0.90-7.20m,平均2.58m;层底标高:-27.15～-20.52m,平均-22.90m;层底埋深:23.40-31.70m,平均25.84m。压缩性中等，工程性能较好。

1.8 层粉砂夹粉土

褐黄色,中密-密实,级配较差,颗粒大都为亚圆形,夹大量粉土和少量贝壳碎片,饱和。场区大部分区域有分布，厚度:0.60-6.90m,平均4.73m;层底标高:-29.16～-26.01m,平均-27.49m;层底埋深: 28.20-32.80m,平均30.36m。压缩性较低，工程性能较好。

1.9 层粉质黏土

黄褐色,可塑,土质均匀性一般,夹粉土薄层,干强度较高,韧性较好。场区局部有分布，厚度:0.60-4.10m,平均1.48m;层底标高:-30. 06～-25.11m,平均-28.16m;层底埋深:29.20-34.30m,平均31.50m。压缩性中等，工程性能较好。

1.10

层粉质黏土夹粉土:黄褐色,可-硬塑,土质均匀较差,夹大量粉土薄层,干强度中等,韧性一般。场区大部分区域有分布，厚度: 0.70-4.40m,平均1.78m;层底标高:-34.36～-30.91m,平均-32.36m;层底埋深:33.10-37.00m,平均35.05m。压缩性中等，工程性能较好。

1.11

层粉质黏土:灰褐夹灰黄色,可塑,土质均匀性一般,夹粉土薄层,干强度较高,韧性较好。场区普遍分布，厚度:3.20-8.50m,平均6.42m;层底标高:-42.19～-39.18m,平均-40.32m;层底埋深:42.10-44.60m,平均43.00m。压缩性中等，工程性能一般。

1.12 层粉砂

灰褐色,中密-密实,级配较差,颗粒大都为亚圆形,夹大量粉土,饱和。该层未钻透最大揭露约1.0m。压缩性较低，工程性能较好。

本文着重分析和讨论6层黏土，11层粉质黏土夹粉土，12层粉质黏土的粒度成分、物质成分、物理力学性质和工程地质特性。

2 连云港徐圩新区软土的物质成分

2.1 粒度成分及颗粒组成

表1 连云港徐圩新区软土不同深度的颗粒组成（%）

从表1可以得知：连云港徐圩新区软土粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）及粘粒（<0.005mm）所组成。并且呈现从上而下粘粒含量逐渐减小，粉质含量逐渐增多的趋势。

2.2 软土的物质成分

该区软土的物质成分基本均匀，软土的静力触探曲线的特征为无明显的峰谷，中稍偏斜的直线状低值（Psmax）表明，软土的物质成分基本均匀。软土的主要成分是粘土矿物和粒砂以下的碎屑。借助于扫描电子显微镜（SEM）观察，观察结果是：研究区软土中的粘土矿物是伊利石和绿泥石，碎屑矿物主要是石英和长石。借助X射线衍射分析，定量分析粘土矿物结果是：伊利石占70.4%，绿泥石占29.6%。

3 连云港徐圩新区软土的物理力学性质

根据岩土工程勘察规范，软土的主要特征值中压缩性系数高（a1-2>0.5MPa-1）；孔隙比大（一般e>1.0）；天然含水量高（W>WL）。连云港徐圩新区垂向剖面中的徐圩新区软土是一种高压缩，较高孔隙比，低强度软土。其压缩性系数为0.5～1.20MPa-1，孔隙比为1.0

根据区内近千个软土的物理力学指标，通过作相关关系图，笔者得出该区软土的塑性指数（Ip）与液限WL(%)之间存在相关关系（正相关），液限值越大，塑性指数越大，反之亦然。相关公式为：

公式1：当WL(%)=30～50时

IP=0.698WL-15.1

力学指标压缩系数（a1-2）与天然含水量（W）之间也存在相关关系，通过作相关关系图，得知：压缩系数与含水量成正比，天然含水量越大，孔隙比越大，压缩系数也越大，压缩性越高，强度越低。反之，天然含水量越小，孔隙比也越小，压缩系数亦越小，强度越高，其相关公式为：

公式2：当W（%）=31～49时

a1-2=0.036W-0.83

得出这两个相关公式，在实际工作中具有重要的意义。土的塑性指数是土的定名的重要指标，土的液限WL在土工试验中一般容易测准确，而土的塑限WP在联合测定法及搓条法中均不易测准，该指标受人为因素影响较大。因此在准确测出土的液限（WL）值后，利用相关公式1，可以大致求得土的塑性指数IP。相关公式2在实际工作中意义更大，因为软土易扰动，拔动后其力学指标往往变小，而天然含水量受土的扰动影响较小，容易测得准确。利用公式2，就可以根据土的天然含水量大致求出土的压缩系数值，对实测的压缩系数值进行校正或对比。以便得出扰动土的压缩系数的准确值。

4 连云港徐圩新区软土的工程地质特性

4.1 软土的应力史

据研究区软土沉积物中14C年龄值为6190±260年—3310年±120年，为第四纪中全新世—晚全新世产物。推测连云港徐圩新区软土系现代沉积物。由于该相的顶面标高直接暴露或接近地表，使该区处在接受沉积的季节性间歇增量加荷阶段，即小增量加荷。并在单一的土的自重应力作用下发生压缩固结现象，成为一种缓慢堆积起来的欠固结土。土的应力史表明，在开发利用时，要考虑其自重应力和外加荷载引起的附加应力等两方面因素。

4.2 软土的压缩特性

对徐圩新区软土进行有侧限的固结试验，e-logP曲线形态较陡（与本区的第四纪更新世（Q3）阶地上的下蜀土较缓的特征有明显的差别），在低压区体积变小，速度较快；而在高压区速度明显变慢。最后接近下蜀土（Q3）的孔隙比。曲线的形态与一般粘性土对比，缺失加荷初期阶段短的平缓段。只有坡降段和下部的渐缓段，表明软土的前期所承受的固结压力较低，原始结构连结强度低，无弹性变形，低压的压密固结在高压下被潜在的塑性变形——流变取代。

4.3 软土的抗剪特性

对连云港徐圩新区软土不同层位的土层进行直接快剪，发现上层粘性土抗剪强度较高，一般为C=9～30KPa，内摩擦角φ=6° -18°，中层的淤泥质粘性土抗剪强度很低，天然不排水抗剪强度一般小于20KPa，其变化范围约在4～20KPa，内摩擦角较小，一般在4°～15°下层粉质粘土中部分夹粉细砂的软土内摩擦角稍高，可达15°～24°。内摩擦角φ与塑性指数成反比，IP越高φ值越低，IP越低φ值越大。

4.4 软土的渗透特性

对连云港徐圩新区软土进行渗透试验，得出，该软土的渗透性很小，渗透系数很低，一般垂直方向为1.54×10-6～4.55×10-8，水平方向为1.20×10-6～8.20×10-7，因此，该区软土在荷重作用下固结速率很慢，在软土层上的建筑物基础沉降往往拖延很长时间才能稳定，这对于改善地基土的工程特性十分不利。

5 结论

连云港徐圩新区软土中粒度成分主要由粉粒（0.065～0.005mm）和粘粒（<0.005mm）所组成，物质成分基本均匀，粘土矿物种属单一，矿物以伊利石为主（占70.4%），绿泥石次之（占29.6%）。连云港徐圩新区软土的塑性指数IP与液限WL之间，压缩系数a1-2与天然含水量W之间存在着相关关系，其相关公式分别为：当WL（%）=30～50时IP=0.698WL-15.1；当W（%）=31～49时a1-2=0.036W-0.83。此相关公式是根据大量数据得出的，可作为该区软土的经验公式。连云港徐圩新区软土具有明显的触变性和不均匀性，在该区进行工程勘察和地基处理时，一定要考虑这两方面因素。

[1]江苏省地质矿产局.江苏省及上海市区域地质志 [M],地质出版社，1984.

[2]郑军，阎长虹，夏文俊等.江苏盱眙特殊软土的工程地质特性研究 [J],地质评论，2007.

[3]工程地质手册编写委员会，工程地质手册（第四版） [M]，中国建筑出版社，2007.

连云港徐圩新区软土工程地质特性研究

■刘彦华

P62[文献码]B

1000-405X（2016）-10-98-2

刘彦华（1981～），女，实验测试专业中级工程师，研究方向为土工试验工作。