對上海地區泥炭化土特性研究

【摘 要】本文對上海地區的泥炭化土的研究，泥炭化土是指有機質土、泥炭質土、泥炭。而且闡述這種土體的分布規律及演變過程、泥炭化土在土工試驗中特殊的物理力學性質、泥炭化土層的地質特征。

【關鍵詞】泥炭化土；灼熱損失；物理力學性質；有機質含量

0 前言

在上海鄰交青浦，松江低洼地區，瀉湖沼澤相Q43頂部與基底埋藏泥炭化土，埋深較淺，一般在0.8m～4.0m左右，局部發育，變化不穩定。而位于長江三角洲入海口，東南前緣的上海，地形平坦，河港密布，富含有機質，在全新世濱海平原Q41基底，暗綠色硬土層上局部分布泥炭化土，它與暗綠色土層一般呈突變接觸，縱向埋深在24m、36m、40m左右，泥炭化土層埋深隨著暗綠色硬土層的起伏而變化，形成年代也隨之增大。

上述兩種不同類型的沉積環境，泥炭化土的物理力學性質有著一定的共性和差異性，因此，針對該特殊土體展開全面的分析。

1 泥炭化土的成因

泥炭化土是一種特殊土地，是在一定的自然環境中的堆積物，是沒有空氣分解的植物遺體的堆積物，植物碎屑大，分解性差。這種堆積物因受到不同程度不同性質的改造，伴隨機械沉積作用，化學沉積作用（碳酸鈣的沉積，腐植酸的沉積），形成了特殊的土體，因土體隨縱向和水平向應力狀態的差異，分布具有局部性。

從沉積環境來分析。瀉湖沼澤平原，地表水充足，生植物茂密，氣候潮濕，湖沼洼塘密布，由于不同氣候區，河水的流泄和蒸發狀況差異，因而產生了植物大量死亡的堆積物，從而形成了地表淺部埋藏了大量的泥炭化土體。濱海平原，水量充沛，各種元素的活動性較強，伴隨著地質運動，泥炭化土處于溺谷的深積環境中，一般埋深在20m以下，植物遺體堆積在溺谷底，經過一系列的氧化一還原作用，形成了灰黑色泥炭化土，呈局部分布。

2 泥炭化土的測定以及定名

泥炭化土的測定方法，本文介紹常用的兩種方法：第一種：灼燒減量法：灼熱減量法是指試樣在一定適宜的溫控范圍下，按規范要求，在65℃～70℃的溫控下，把該式樣的水份烘干后，再磨碎把該試樣放入950℃高溫灼燒后失去的重量百分比；第二種：重鉻酸鉀容量法：用重鉻酸鉀標準溶液測定有機質含量。當有機質含量ζ≥5%時，可按下列原則定名：5%≤ζ≤10%時，定為有機質土；10%<ζ<60%時，定為泥炭質土；ζ≥60%定為泥炭。

經過大量試驗認為：采用灼燒減量發測定結果偏高，偏高大小與土中存在的結合水和揮發性鹽類的多少有關；而采用中重鉻酸鉀法測得有機質偏低，與熔液的化學反應過程有關，因此，只適用于有機含量不大于15%的土。

3 泥炭化土的物理力學指標

泥炭化土在上海地區是一種特殊的土體，分布具有區域性，因此，做了大量的收集資料工作，并進行篩選整理。分別給出了兩種沉積環境下泥炭化土的含水率試驗，密度試驗，比重試驗，固結試驗，剪切試驗，無側限試驗，有機含量的室內試驗的物理力學成果。（注：含水率試驗：對于有機質超過5%的土體，規定烘干溫度在65℃～70℃；此次收集工作未收集到泥炭）

泥炭化土有機含量與天然狀態下物理性指標的相關性。從表1，表2可知：兩種不同沉積環境天然狀態下物理性指標，都隨著有泥炭化土機含量的升高，密度、比重、飽和度逐漸減小；而含水率、孔隙比隨之增大；有機含量的多少直接影響泥炭化土體的礦物顆粒組成，結構狀態以及土體的強度的變化。

4 兩種不同沉積環境物理性質比較（表3）

5 兩種不同沉積環境力學性質分析

5.1 壓縮曲線特征分析

固結試驗是測定土體在壓力作用下的壓縮特性，所得各項指標用以判斷土的壓縮性可計算出建筑物地基沉降。從圖1可知，固結試驗e～p曲線，可知泥炭化土的初始空隙比大，壓縮系數大，a0.1～0.2≥0.5MPa-1，因此，兩種不同沉積環境的泥炭化土都屬于高壓縮性土，沉降量大，穩定性差，所需固結時間長；取相同密度相同有機含量試樣做固結試驗比較，瀉湖相e-p曲線比濱海相的e-p曲線要陡，說明瀉湖相的壓縮沉降量比濱海相的壓縮沉降量更大。從表1，表2可知：隨著泥炭化土體有機含量的升高，壓縮系數變大，壓縮模量變小。

5.2 抗剪強度特征分析

抗剪強度是土體的一個重要力學指標，估算地基承載力，評價地基穩定性，庫侖定律S=C+Ptgφ

固結快剪試驗是測定凝聚力和內摩擦角一種重要試驗方法。從圖2中可知：泥炭化土具有一定的凝聚力，顯示粘性土的特征，瀉湖相泥炭化土處于流塑-軟塑狀態，而海濱相泥炭化土處于軟塑-可塑狀態，因此，海濱相的泥炭化土抗剪程度指標明顯高于瀉湖相的抗剪強度指標。但兩者都屬于軟弱土體的抗剪強度指標。從表1表，2可知：兩者都隨著泥炭化土有機含量的升高，抗剪程度指標變小。

5.3 應力應變曲線特性分析

從圖3可知：瀉湖相泥炭化土屬塑性破壞，隨著試樣荷載增大，應力—應變曲線不出現明顯峰值，應變破壞可達10%-20%，破壞變形量較大，沒有明顯破壞面，受壓土樣呈中部膨出的桶形；而濱海相泥炭化土屬脆性破壞，剪切破壞面呈50°-60°傾斜，應力應變曲線具有明顯的峰值，破壞變形量一般在5%-10%左右，瀉湖相的無側限抗壓強度小于濱海相無側限抗壓強度。從表1表，2可知：而兩者都隨有機含量的升高，無側限抗壓度變小，靈敏度變大。

6 結束語

泥炭化土層的分布特點反映了海面變化的真實信息。上海地區分布著多層泥炭化土，瀉湖相地區近地表淺部埋藏泥炭化土，埋深較淺，此期泥炭化層形成時間距海岸較遠，所以當時海平面位置略高。濱湖平原相地區，在全新世基底，泥炭化土層與頂板暗綠色粘性土層，一般呈突變接觸，縱向埋深較深。由于沉積環境不同，泥炭層的頂層板起伏較大，地質年代比瀉湖相也要早，表明全新世早期海面上長升過程有波動變化。

泥炭化土一般呈灰褐色～灰黑色，含水率極高，密度較小，空隙比大，有機含量高，壓縮性高，壓縮變形量大，壓縮穩定所需的時間長，靈敏度高，抗剪強度低，屬軟弱土體。

在工程中，該土層經常夾層構造存在于粘性土層中，且局部分布，有時在構造中層透晶體的形式出現，在工程勘察中，布孔具有一定的間距，有時會出現對泥炭化土層漏層現象，對工程十分不利，因此，在工程勘察中必須引起足夠的重視。

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[責任編輯：湯靜]