天津不同区域软土性质指标统计分析
2021-08-27孙佳锐
孙佳锐
(天津市勘察设计院集团有限公司，天津 300191)
软土在我国遍布，其中海相软土广泛分布于沿海地区及区域，具有明显的地域性及差异性，因此对不同地区的软土进行针对性的研究很有必要。陈晓平[1]统计分析了珠江三角洲软土的土性指标；阙金声[2]对广州大学城的软土性质参数进行了统计分析，并评价其工程地质特性；尹利华[3]对天津软土土性指标概率分布进行统计分析，研究了该地区软土物理力学指标的变化范围、相互关系及各指标的概率分布模型；夏银飞[4]研究了珠江三角洲软土的物理力学指标间的变化范围及指标的统计分布规律；梁师俊等[5]对杭州泻湖相软土层土性指标进行了统计分析，分析了变异性及指标的概率分布模型。
综合以上研究成果可以看出，目前对软土的物理力学性质的统计分析主要集中在某些地区的单一区域，并未对同一地区的不同区域的软土之间的土性指标进行比较与差异分析，缺乏系统性与完整性。本文通过大量数据对天津地区的不同区域的软土土性指标进行统计并分析不同区域软土的力学性质间的差异及联系，为地区软土土工参数取值提供参考和依据。
1 天津软土土性指标统计
本文主要针对天津沿海不同区域中全新统中组浅海相沉积层(地层代号Q42m)的淤泥质黏土层(地层编号⑥2)土性指标进行分析统计，分别选取宁河、塘沽、大港、东丽四个区域的软土进行比对分析。其土性指标统计见表1～表4。
表1 宁河软土土性指标统计表
表2 塘沽软土土性指标统计表
表3 大港软土土性指标统计表
表4 东丽软土土性指标统计表
通过大量样本数对比四个不同区域的淤泥质黏土层(地层编号⑥2)的土性指标，可以看出：
1.1 天然含水量高、天然容重小
四个区域的天然含水量均值均大于40.0%，其中宁河、塘沽、东丽区域软土的天然含水量均值较接近，为43.0%～44.7%，大港区域软土的天然含水量均值较其他三个区域较低，为40.3%。软土的天然容重均值均≤18 KN/m3，其中宁河、塘沽、东丽区域软土的天然容重均值较接近，为17.6～17.7 KN/m3，大港区域软土的天然容重均值较其他三个区域较高，为18.0 KN/m3。
1.2 压缩性大、抗剪强度低
四个区域的软土压缩模量均值为2.6～3.0 Mpa，其中宁河、大港、东丽区域软土的压缩模量均值较接近，为2.9～3.0 Mpa，塘沽区域软土的压缩模量均值较其他三个区域较低，为2.6 Mpa。软土的直剪快剪及直剪固结快剪强度较低，其中宁河、大港的淤泥质黏土的粘聚力C均值一致，均为8.3 Kpa，塘沽、东丽的淤泥质黏土的粘聚力C均值较为接近，分别为10.7 Kpa和10.8 Kpa。对比塘沽与东丽区域软土的不固结不排水三轴试验(UU)的粘聚力C均值较为接近，分别为15.7 Kpa和14.8 Kpa。
1.3 黏粒含量高
对比四个区域的淤泥质黏土的塑性指数，宁河与大港区域的淤泥质黏土的塑性指数平均值较为接近，分别为17.9与17.7。塘沽与东丽区域的淤泥质黏土的塑性指数平均值较上两个区域较大，分别为19.3与18.7。塑性指数越大，表明土的颗粒越细，比表面积越大，土的黏粒或亲水矿物(如蒙脱石)含量越高，由此表明，塘沽和东丽区域的软土相比宁河和大港区域的软土在颗粒组成上土颗粒越细，黏粒含量越高。
上述四个区域淤泥质黏土的统计项目中，含水量、容重、孔隙比及塑性指数的变异系数均小于0.1，数值波动范围较小，因此在工程设计参数取值时，可以认为在特定区域中的这四项物理性质指标是基本不变的，可以统一取值。其他土性指标变异系数一般来看都大于0.1，在工程设计参数取值时需要考虑指标变异性的影响。
2 土性指标相关性分析
综合对比四个不同区域的软土土性指标，各土性指标间具有相关性，且部分指标间具有高度线性相关性。通过选取相同深度内的不同区域的软土土性参数，进行相关性分析。
通过对比不同区域各土性指标间的相关关系，可以得出一些指标间具有一定的线性相关性，且部分指标之间具有高度的相关性。按照相关系数R的大小可将相关性分为三个等级：
当R<0.4时为低密度相关性；0.4
由图1～图8及表5可以看出，总体来看，各物理性质指标间相关程度较高，相关系数0.51≤R≤0.99，具有高度线性相关及显著线性相关性，而物理性质指标与力学性质指标间，相关系数0.12≤R≤0.71，为显性线性相关及低密度相关性。
表5 软土土性指标间相关关系
图1 宁河区域 图2 塘沽区域
2.1 含水量ω与孔隙比e
图3 大港区域 图4 东丽区域
2.2 含水量ω与塑限WL
图5 宁河区域 图6 塘沽区域
图7 大港区域 图8 大港区域
3 结语
(1)通过大量样本数对比天津沿海四个不同区域的淤泥质黏土层(地层编号⑥2)的土性指标，宁河、塘沽、东丽区域软土的天然含水量均值较接近，大港区域软土的天然含水量均值较其他三个区域较低；宁河、大港、东丽区域软土的压缩模量均值较接近，塘沽区域软土的压缩模量均值较其他三个区域较低；宁河、大港的淤泥质黏土的粘聚力C均值一致，塘沽、东丽的淤泥质黏土的粘聚力C均值较为接近。
(2)塘沽和东丽区域的软土相比宁河和大港区域的软土在颗粒组成上土颗粒越细，黏粒含量越高。
(3)各不同区域各物理性质指标间相关程度较高，具有高度线性相关及显著线性相关性，而物理性质指标与力学性质指标间，为显性线性相关及低密度相关性。
