中国沿海全新世软土的工程地质特征

如题所述

随着我国全新世的环境和海岸演变研究的加强,详细的第四纪研究资料不断出现。目前要紧的是将工程地质研究与第四纪研究有机地结合起来,以加深对沿海软土的认识,从而更好地为国家建设服务。

一、软土的概念

软土的概念或判别是新中国成立以后在工程地质界和土力学界逐步形成的,它是以形成的地质过程和存在的物理状态两个方面加以规定的,且后者是主要的。《软土地区工程地质勘察规范》( 1992)对软土的规定具体化为3条:①外观以灰色为主的细粒土;②天然含水量大于或等于液限;③ 天然孔隙比大于或等于1.0。《岩土工程勘察规范》(1995)将软土规定为“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,其压缩系数宜大于0.5M Pa-1,不排水抗剪强度值小于30K Pa。”这两本规范对软土在概念和判别上的规定基本一致,但也有微小的差别。从物理力学指标看,前者指出了天然含水量不仅大于液限,也可等于液限;后者指出了力学指标,但说得灵活,只是“宜”,而它的两项物理指标则是必须满足的判定指标。从地质因素来看,前者指出了以灰色为主的细粒土的外观特征来显示沉积环境;后者直接使用了淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等的地质名词。这里需要讨论一下软土与淤泥、泥炭两类名词的概念及其相互关系。软土是土力学、工程地质学上的一个名词,淤泥、泥炭是沉积岩石学上的一个名词,两者既有区别又有联系。两者的区别在于两个学科的研究目的和任务不同,一个主要研究地质体的强度和变形等特征;另一个主要研究地质体的成分和结构等特征:联系在于它们都是研究同一个地质体,在浅层的条件下,两个名词几乎指的是同一东西,大体上可以互相预示。也正是这种预示,才能架起工程地质研究和第四纪研究的桥梁。

二、沿海全新世软土的分布

赵希涛教授在《中国沿海全新世海面变化的基本特征》一文中有关泥炭层的一段:“在我国沿海地区与近岸陆架地区下数米或二三十米,往往发现全新世潟湖相或与海水有某种水力联系的湖沼相(或河漫滩洼地型)泥炭或富含有机质淤泥。它们紧贴第一海相层之下或之上分布,上、下泥炭层向陆逐渐合一。下泥炭层多形成于距今10000~8000a间,上泥炭层多形成于距今5000~2000a间,在海侵影响区之外,全新世泥炭发育时期几乎连续,而以中全新世发育最好”。这里指的泥炭或富有机质淤泥,以及第一海相层都可初步判别为软土,可见沿海全新世的软土分布较广,成因和地层也多样。这些第四纪地质研究成果可作为工程地质研究的基础。

三、沿海全新世软土的工程地质

1.一般物理力学性质指标

淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等一般可初步判别为软土,但最终判定还要靠物理指标。因此,将我们多年来在编制规范过程中所积累起来的工程地质资料,主要是生产实践资料,结合我们能够掌握的第四纪地质资料,经过分析和判断,列出我国沿海全新世软土的一般物理力学指标(表1),供建设中参考。

表1 中国沿海全新世软土一般物理力学指标

2.全新世沉积物的工程地质特点

早全新世甚至晚更新世已有软土存在。但中全新世是暖期,有利于软土的发育,是形成软土的主要时期,且其距今较近,地层埋藏甚浅,是工程建筑经常作用的不良地层。至晚全新世时,气候变成干凉,在软土之上逐渐形成了一层较密实的地层。这在气候带的变迁下,在东北、华北、华中的沿海一带更为明显,工程界称之为“硬壳层”。此层在地表分布甚广,是沿海地区一层较好的持力层,“轻基浅埋”就是针对这种地层的特点总结出来的经验。所谓轻基就是基础及其上部结构物采用轻型结构,浅埋即基础埋置深度应尽量放浅。有时硬壳层很薄,但也不宜全部挖除,可以作为保护层而保留,以防止施工时其下的软土扰动。

四、结语和讨论

1)软土是一种特殊土,在一定的自然条件下形成,具有一定的物理力学性质。如果单以判别指标判定,饱和黄土和饱和红土都可以达到判别指标,但不能成为软土,因为它们形成的地质过程不同,呈现的工程地质特点也不同。用以灰色为主的外部特征来表征软土,会很容易将具有同样物理指标的以黄色为主的饱和黄土和以红色为主的饱和红土迅速区别开,这对软土的判别无疑是有意义的。

2)中全新世软土,因其埋藏甚浅,是工程建筑普遍作用到的不良地层。由于其压缩性高,透水性低,具有触变性、流变性和不均匀性,除应正确判别沉积物、评价其具体特点外,更重要的是如何将其改良加固,以满足工程建设的需求。晚全新世的沉积物,覆盖在地表,与工程建筑的活动更加密切。由于它是一层中压缩性或低压缩性的黏质砂土等较密实的地层,它不仅能够作为一层较好的持力层,而且可以作为保护层,以免其下的软土扰动、丧失软土的结构强度和出现稀释状态。

3)沿海的第四纪研究,对软土的工程地质意义重大。随着测年资料的增多、古环境的重建,第四纪研究成果会有效地应用于工程建设中。以往沿海软土的工程地质研究,因生产要求的时间紧迫,常习惯于用工程措施,深入考虑第四纪地质较少,常造成不必要的损失和遗憾。两者的相互结合和渗透定会产生好的效果。

参考文献

[1]建设部.1992.软土地区工程地质勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.

[2]建设部.1995.岩土工程勘察规范.北京:中国建筑工业出版社.

[3]赵希涛.1984.中国沿海全新世海面变化的基本特征.中国海岸演变研究.福州:福建科学技术出版社.

[4]孙更生,郑大同.1984.软土地基与地下工程.北京:中国建筑工业出版社.

(本文原载:《中国应用第四纪研究——全国第二届应用第四纪学术会议论文集》,成都:成都科技大学出版社,2000年5月,94~97页)

温馨提示:答案为网友推荐,仅供参考
相似回答