软土地基的岩土工程勘察研究

李田芬 高贺佳

1.江苏省核工业二七二地质大队，江苏南京 210003；2.江苏省徐州市泉山区中石化管道储运有限公司，江苏徐州 221000

1 软土

软土是在海滩、三角洲、河口湾、潟湖、湖泊、沼泽等地区的淡水或盐水中沉积而成的。软土颜色多为灰绿、灰黑色，摸上去比较滑腻，带有腥臭味；具有典型的海绵状或蜂窝状结构，孔隙比大、含水率高、透水性小、压缩性大、强度低。

软土分布范围极广，面积极大。在长江中下游地区，从连云港到温州，从洞庭湖、洪湖到广州湾，从上海到厦门， 都广泛分布着大量软土。

软土地基主要包括内陆湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质黏性土，由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。

软土受到外部干扰时，结构性会发生破坏，强度大幅降低。在承载压力后，软土会发生变形，软土中的空隙会逐渐变小。软土的压缩系数大，稳定性差，强度低。虽然软土含水量很高，但软土的透水性却较差，且软土分布极不均匀。

2 软土地基病害

软土肥沃，天然含水量大，适宜种庄稼，但它的压缩性高、承载力低、透水性差，软塑到流塑状态，黏性饱和，抗剪强度低，灵敏度高，不适宜充当建筑、路桥的地基[1]。这种人与自然的内在矛盾决定了生活在软土上、离不开软土的人们不得不面对软土地基造成的种种危害——路堤失稳，路、桥结合部出现3cm甚至0.5m的沉降，造成路面开裂、错台（“错台型”“马鞍型”），车辆行驶发生跳车；路桥出现沉降缝、不规则裂纹、八字墙；边坡出现坍塌，甚至延伸到道路内部，造成路面开裂或塌陷；路面无法恢复疲劳，产生永久性变形积累形成的带状车辙；还有路面出现大面积的“蜂窝”“麻面”等。

处理软土地基，必须想方设法地降低土质中的含水量，成本非常高，耗时又长。目前，国内外对于软土地基都没有科学、经济、快速、高效的处理方法。因此，必须加强对软土地基的岩土工程勘察，尽可能地避开软土地基。

3 软土地基岩土工程勘察

3.1 软土地基勘察的内容

软土地基岩土工程勘测必须摸清软土地基分布地区的地形、地貌、软土的成因、软土的类型、软土的具体分布范围、软土的渗透性能、基底地层的性质、软土层的深度、厚度；地下水水位、排水与补水情况、软土的强度、软土的变形特征、软土随着应力变化而变化的规律以及软土地基含水量、容重、孔隙比、液限、塑限、成分等。

3.2 软土地基勘察方法

对软土地基勘察必须采用综合方法，要进行钻探取样、原位测试（包括静力触探、十字板剪切试验）和室内土工试验、室内水土腐蚀性试验。以计算出软土地基分层土的压缩系数、压缩模量、固结系数、渗透系数、e-p曲线、快剪黏聚力及内摩擦角、固结快剪黏聚力及内摩擦角、无侧限抗压强度、分层土的侧壁摩阻力、分层土的地基承载力等物理、力学、化学、水理性质[2]。

3.3 钻探

钻探前，必须根据现场的实际情况合理确定钻探点间距，最大间距应在30～50m区间，最小间距应在2～3m区间；要根据地质条件、建筑物（或高速公路）的特点以及可能的基础类型来确定钻探深度。

为避免破坏软土地层性质、避免振动，一般采用干钻法；对软土取样，宜采用薄壁取土器静压法。对细砂层采样，可采用贯入器进行采样。

3.4 静力触探

静力触探可以减少钻探取样的工作量，节约勘察时间，提高勘察质量。静力触探的静探孔孔位、孔口高程必须与钻探孔相同，孔深则应穿过软土层，深入持力层3m。静探孔位置应布置于软土层厚度出现较大变化的地方、软土层内砂夹层的尖灭带，以确定软土与砂夹层的边界、厚度、性质。若要对钻探孔的地质划分进行检验，则静探孔位置应布置于钻探孔附近5m内。

进行静力触探前，必须平整场地，将触探主机对准孔位，用分度值为1mm的水准尺校准机座，并将机座紧固在反力装置上。然后将穿入探杆内的传感器引线连接到量测仪器上，打开电源，预热并调试至正常工作状态；再试压探头，检查顶柱、锥头、摩擦筒工作是否正常（若测孔隙压力时，应使孔压传感器透水面饱和）；若各部件工作一切正确，将连接探头的探杆插入导向器，调整垂直并紧固导向装置，保证探头垂直贯入土中。

3.5 十字板剪切试验

十字板剪切试验可以快速测定软土层快剪强度，简便易行，且极为可靠。用这种方法不需要采取土样，也可以得到天然土层不排水抗剪强度。因此，在沿海软土地区广泛采用十字板剪切试验。十字板剪切试验的原理是：对软土施加一定的扭转力矩，剪坏土体，测定土体对抗扭剪的最大力矩，再换算出土体的抗剪强度值。十字板插入深度不应小于钻探孔直径的3～5倍，间距应超过0.75～1m，十字板插入土体后应停留2～3min。

3.6 室内土工试验

在现场采样完成后，就要对土样进行室内土工试验，分析软土的物理性质、力学性质、化学形式。要对样本进行无侧限抗压强度试验、固结不排水抗剪试验、固结和直剪试验。进行土工试验，要充分考虑软土的颗粒大小不同、软土的矿物成分差别较大、软土的三相间数量比例不同问题。

3.6.1 土的含水量试验

在土样中，选取碎土30g，砂土与有机土50g，放进称量盒内，盖上盒盖，质量。然后打开盒盖，将样品放进烘箱，用恒温烘干，细土的烘干时间要超过8h，砂土的烘干时间要达到6h。有机质超过5%的土，要在70℃下进行恒温烘干。烘干后，取出样品，放进干燥器冷却0.5～1h，最后盖上盒盖，称量重量，精确度保持在0.01g左右[3]。

3.6.2 土的密度试验

将土样风干，摊成薄薄的一层，放置在空气中1～2d，让水分彻底的自然蒸发，然后进行试验。如果样品出现结块，应用棒子在磁钵中进行研磨，把结块捣成颗粒。若采用环刀法，要进行2次平行测定，取平均值，平行差不能超过0.03g/cm3。

3.6.3 测定土的液性和塑性

测定土的液塑性时，直接用肉眼观察样品是否含有较多的沙粒。若沙粒过多必须用0.5mm的筛筛分砂砾。

4 软土地质岩土工程勘测的数据处理

4.1 土工试验数据处理

进行土工试验后便可获取数据，但要保证室内试验项目设计必须从工程性质、岩土类型出发，并结合工程分析计算的要求确定试验方式与数据处理方法，这样才能最终确定软土的基本性质。由于现场地层情况复杂，土工试验数据不能作为现场分层的唯一依据。

4.2 原位测试的数据处理

在进行原位测试时，必须根据地层的情况选择具体的技术参数，这样可以获得更精确的数据资料。然后对原位测试获得的数据进行分析、归纳，形成统计表，最后产生分析结果。

4.3 地下水影响分析

必须将地下水的水文情况也纳入勘察数据数据处理之中。要考虑地下水的补给方式（若地下水补水方式为降雨，还要考虑现场的年降雨量），地下水是否存在周期性波动、地下水水质是否会发生酸性变化。地下水的变化会改变软土的物理力学性质，所以必须认真研究地下水水文情况。

4.4 施工影响分析

由于施工作业要进行打桩，会引起软土应力状态、软土强度、软土压缩性的变化。所以，进行勘察数据处理时必须考虑施工影响。

5 软土地基岩土工程勘察的注意事项

（1）要根据工程性质、现场的复杂程度，以及相关规范，对岩土勘察的等级进行划分，确定工程等级。

（2）施工前，必须明确勘探工作量与具体的勘察措施。要确定勘察点的具体位置、间距、孔深，以及钻孔数量，并对孔的参数制定明确规范，最后确定工作量。为节约勘察成本，工作量不宜过大；为提高勘察质量，必须适当增大钻孔的密度，增加钻孔的数量。

（3）在明确勘探工作量与具体勘察措施后，就要确定取样的具体数量。根据取样的数量制定勘察流程与时间表，以提高勘察效率。

（4）评定软土的力学性质时，必须查明软土的固结历史。确定软土究竟属于欠固结、正常固结，或是超固结。

（5）在勘察中，为降低勘察人员的工作压力，应尽可能选用国内外先进技术。

6 结语

软土是江河泥沙千万年沉积形成的产物。人类的生存、生活离不开江河，现代工业经济的发展离不开海洋贸易，当今中国经济最繁荣、最富庶的地区都在软土地带（日本的情况也完全如此）。这种不以任何意志为转移的自然现实，决定了我们必须适应软土、研究软土。所以，我们有必要做好软土地基岩土工程的勘察，取样、土工试验、数据处理，为项目设计提供可靠的依据。