昆明泥炭及泥炭质软土的工程特性研究

刘敏

（昆明市政工程设计科学研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明泥炭及泥炭质软土的工程特性研究

刘敏

（昆明市政工程设计科学研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明地区的软土主要为淤泥质土、淤泥、泥炭质土、泥炭，其中强泥炭质土、泥炭全国少见，其极差的工程特性对建筑工程、道路工程、桥梁梁头接合部位等具有较大危害。对昆明滇池湖相沉积软土中较典型的泥炭质土、泥炭的成因，分布及特性，物理力学指标进行分析研究，为在昆明地区的工程建设选择合理的基础形式和恰当的地基处理方法提供参考。

昆明；泥炭类软土；成因；工程特性

0 引言

《岩土工程勘察规范》（GB 50021—2012）关于软土的定义为：“天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土应判定为软土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等”[1]。当天然孔隙比大于1.5时，称为淤泥；当天然孔隙比大于1.0小于1.5时，称为淤泥质土。当有机质含量大于10%小于60%时，称为泥炭质土；当有机质含量大于60%时，称为泥炭。该类泥炭类土天然含水量高（30%～360%），天然孔隙比大于1，液性指数0.6～2.4，大部分为软塑～流塑状态，泥炭多为流塑状态。此类土区域范围内进行的工程建设，出现了建筑物不均匀沉降，道路沉降大，沉降时间长，甚至出现失稳破坏等工程案例。根据该区域曾经出现的工程事故，在大量工程实践总结基础上，1995年建设部颁发的《岩土工程勘察规范》按有机质含量分类，把泥炭、泥炭质土列入规范内容。

1 泥炭质土、泥炭的成因，分布及特性

1.1 泥炭类土的成因

昆明临近近代滇池区域盆地及近代沼泽，主要分布在滇池滨线周围。由于受滇池海埂的阻隔，水生植物沼泽群落发展，随着近代大规模的沼泽化过程，水生、湿生植物及根、茎等，经过生物、物理化学的转变，逐渐形成泥炭，部分泥炭逐步变形为褐煤。在昆明盆地晚新代沉积物中，赋存多层泥炭类土，而淤泥类土是以极细黏土胶状物质为主，在静水缓慢的流水环境中沉积，并伴有微生物作用的一种结构土。泥炭、泥炭质土的主要物质是植物残体，部分泥炭的有机质含量为60%～80%。有机质含量低于10%的泥炭质土，其特性与淤泥质土相近，与全国其他地方软土存在较大差异，主要是中泥炭质土（25%＜WO≤40%）、强泥炭质土（40%＜WO≤60%）和泥炭（WO＞60%）。

昆明湖相沉积软土中，淤泥类土主要以细黏土质胶状物为主，而泥炭类土主要物质是植物残体，即有机质，两类土有本质区别。

除滇池近代湖滨线周围存在的泥炭、泥炭质土外，昆明地区尚有低洼、泥塘、地下水及地表水排泄不畅的区前地带、丘陵地带等形成的一种淤积相沉积物，也多伴有机质，为少量不连续分布的泥炭质土及泥炭。

1.2 泥炭质土及泥炭的物理力学指标

以昆明市南三环市政道路改扩建工程和滇池路改扩建工程等工程岩土勘察报告中的物理力学指标进行统计分析。

1.2.1 物理指标分析

表1统计值表明泥炭类土具有以下特性：

（1）泥炭质土部分为软塑状态，大部分为软塑～流塑状态，泥炭均为流塑状态；

（2）流塑状的泥炭容重极低，仅比水略重（全国少见）；

（3）含水量随有机质含量的增加而加大。

1.2.2 压缩性指标分析

软土的压缩性与土体结构有关，泥炭类土为第四系沉积物，沉积年代较新，固结程度低，呈絮状结构，具有较大的孔隙，为压缩提供了空间，因而压缩性较大，收缩速率也大（见表2）。

表1 物理指标

表2 压缩性指标

1.2.3 抗剪强度指标分析

从表3可以看出，泥炭质土、泥炭的抗剪强度及地基承载力较低，稳定性差。

表3 抗剪强度指标

1.2.4 灵敏度

泥炭质土: St=4.6～6.8

泥炭: St=5.8～11.6

泥炭类土受轻微扰动后，上体结构破坏大，强度易大幅度降低，为高灵敏软土。

1.2.5 不均匀性

由于滇池周边沉积环境的变化较大，土质均匀性差，在竖向土层分布中，泥炭、泥炭质土互夹粉土、粉质黏土等。

1.2.6 透水性

泥炭质土、泥炭的含水量高，但其透水性较差，且水平渗透性好于竖向渗透性，均属微透水、不透水层，不利于排水固结。

2 昆明泥炭质土、泥炭工程特性综述

昆明泥炭类土与沿海软土成因条件不同，软土的差异较大。沿海软土地区的主要土性指标，从天津到广州等沿海城市，最大含水量均未超过73%，最大孔隙比未超过1.82，昆明地区泥炭最大含水量可达299%，孔隙比可达7。

我国沿海地区典型软土的含水量多数低于70%，少数孔隙比超过2时，含水量才超过70%，而昆明地区泥炭的含水量可达60%，孔隙比超过10。该类土在全国极少分布，但在昆明盆地滇池区域却大量分布着这一类特殊土层。

泥炭质土及泥炭的主要物质是植物残体，有机质含量可高达60%～80%，执行规范中的软土多为淤泥，淤泥质为伴有微生物作用的结构性土。两类土有土质区别，在该类土的工程运用中，应考虑相关规范规定对泥炭质土、泥炭的适用性。

泥炭质土、泥炭的灵敏度最大可达16，属极高灵敏土，受轻微扰动，强度就易急剧下降，而且较难恢复。

泥炭质土及泥炭的抗剪强度极低，地基承载力较低，边坡稳定性差，在边坡、基坑工程中，极易发生沿深层泥炭类土的滑移破坏。

泥炭类土的均匀性较差，在江淮湖广等冲击平原，虽然软土厚度较大，但平面均衡，沿海海相沉积软土，纵横向均较均衡，而昆明滇池区域属高原山间盆地，泥炭类平面分布不均匀，同时竖向复杂多变，通常十多米深的软土范围，就可划分5～6个土层，均匀性差，较易发生不均匀沉降。

泥炭类土的含水量很高，但透水性差，特别是竖向渗透性更差，属微透水层或不透水层，地基土受力后排水固结不利，地基沉降的延续时间长。

流变性，在长期荷载作用下，除产生排水固结引起的变形外，还会发生缓慢而长期的剪切变形（昆明滇池路的长期沉降变形特别明显）。

3 结语

由于昆明地区城市建设发展的需要，不得不在泥炭、泥炭质土等不良地质条件下进行工程建设。工程实践中，既有成功经验，也有不少教训。无论是建筑工程，还是市政工程，泥炭土的变形较大，设计计算与实际变形相差也存在较大差异。通过大量工程实践，对泥炭质土、泥炭的特殊性状进行总结研究，可为该区域的工程建设选定合理的基础形式，采用恰当的、有针对性的软土地基处治方法提供一定参考，达到节省投资、控制工期、确保工程质量的目标。

[1]GB 50021-2001（2009年修订版），岩土工程勘察规范[S].

TU447

B

1009-7716（2017）09-0207-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.063

2017-04-28

刘敏（1960-），男，云南大姚人，高级工程师，总工程师，从事道路、交通设计工作。