福建沿海高速公路軟土參數(shù)相關(guān)性研究

姚仲泳

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

福建沿海高速公路軟土參數(shù)相關(guān)性研究

姚仲泳

(福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院 福建省交通規(guī)劃設(shè)計(jì)院)

采集了福泉高速公路擴(kuò)建工程福州段室內(nèi)土工試驗(yàn)所得的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，運(yùn)用現(xiàn)代數(shù)理統(tǒng)計(jì)技術(shù)，建立各指標(biāo)間的相關(guān)方程，從而揭示其相互之間的規(guī)律，為福建沿海地區(qū)高速公路工程軟土參數(shù)指標(biāo)快速估算提供依據(jù)。

福建沿海高速；軟土；線性回歸；相關(guān)性

1 概述

福泉高速公路擴(kuò)建工程福州段位于閩東南沿海沖海積平原地貌區(qū)，沿線軟土較發(fā)育，多為硬殼軟土路段，巖性為黑色、灰色淤泥，質(zhì)地細(xì)膩，厚度大，許多在10m以上，最厚20m。

本次研究主要通過采集福泉高速公路路擴(kuò)建工程福州段沿線軟土試樣室內(nèi)土工試驗(yàn)所得的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)數(shù)據(jù)，運(yùn)用數(shù)理統(tǒng)計(jì)，建立各指標(biāo)間的相關(guān)方程，并驗(yàn)證方程的相關(guān)性，從而得出各指標(biāo)間相關(guān)性較好的方程，作為工程實(shí)踐中快速估算軟土指標(biāo)的依據(jù)，既能提高工作效率，又能節(jié)約工程費(fèi)用。

2 軟土工程性質(zhì)特點(diǎn)

通過鉆探鉆取原狀土樣，進(jìn)行了室內(nèi)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)，樣品總數(shù)為400多組。試驗(yàn)內(nèi)容包含其基本的物理試驗(yàn)、力學(xué)試驗(yàn)，本次研究未對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行舍棄，統(tǒng)計(jì)時包含了所有試驗(yàn)樣品，分為淤泥和淤泥質(zhì)土分別統(tǒng)計(jì)，其物理力學(xué)試驗(yàn)結(jié)果見表1。

由表1可以看出福州盆地地區(qū)高速公路沿線軟土具有高含水率、高孔隙比的特征，而且參數(shù)變異系數(shù)較小。淤泥的含水率和孔隙比平均值分別達(dá)63.5%、1.702；淤泥質(zhì)土的含水率和孔隙比平均值分別達(dá) 50.6%、1.362。同時該地區(qū)軟土還具備高壓縮性、低強(qiáng)度的特征，其中室內(nèi)直接剪切試驗(yàn)結(jié)果變異性偏大。

表1 福州盆地地區(qū)軟土物理力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表

3 軟土參數(shù)相關(guān)性分析

3.1 相關(guān)性分析

通過分析軟土物理力學(xué)參數(shù)，可以得出某些參數(shù)間具有相關(guān)性，現(xiàn)將壓縮系數(shù)、壓縮模量、凝聚力、內(nèi)摩擦角與含水率、濕密度、孔隙比、液限、塑限、液性指數(shù)、塑性指數(shù)之間的關(guān)系進(jìn)行擬合。其部分相關(guān)關(guān)系圖見圖1-6。并得出它們間的回歸方程，對方程的相關(guān)性進(jìn)行檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)部分參數(shù)間的相關(guān)性遠(yuǎn)高于相關(guān)系數(shù)臨界值，見表2。

由回歸方程的相關(guān)性檢驗(yàn)可知。軟土的天然密度與含水率之間有很好的相關(guān)性，且為負(fù)相關(guān)關(guān)系；壓縮系數(shù)與孔隙比有較好的相關(guān)性，為正相關(guān)關(guān)系；另外壓縮模量與孔隙比、液性指數(shù)的相關(guān)性也較好；它們的回歸方程有意義。此外，軟土的壓縮系數(shù)、壓縮模量與液限、塑限、塑性指數(shù)相關(guān)關(guān)系不顯著，回歸方程無意義，本文就不一一羅列。

圖1 淤泥天然密度與含水率關(guān)系圖

圖2 淤泥壓縮系數(shù)與孔隙比關(guān)系圖

圖4 淤泥質(zhì)土壓縮模量與空隙比關(guān)系圖

圖3 淤泥壓縮模量與液性指數(shù)關(guān)系圖

表2 軟土物理力學(xué)參數(shù)部分回歸方程匯總表

3.2 相關(guān)關(guān)系結(jié)果分析

含水率越大，單位體積土中水的含量越多，而水的密度較土粒密度要小，單位體積的土的質(zhì)量越小，因此土的天然密度與含水率成負(fù)相關(guān)關(guān)系。天然孔隙率越大，軟土越容易被壓縮，一定應(yīng)力情況下孔隙率變化也大，壓縮系數(shù)就越大，因此壓縮系數(shù)與孔隙比正相關(guān)。根據(jù)土的液性指數(shù)可以直接判定土的軟硬狀態(tài)，它與土的天然含水率正相關(guān)，而土的天然含水率與壓縮系數(shù)正相關(guān)，因而土液性指數(shù)越大，壓縮系數(shù)就越大，壓縮模量就越小，因此壓縮模量與液性指數(shù)成負(fù)相關(guān)關(guān)系。以上擬合的回歸曲線規(guī)律與土力學(xué)中相關(guān)理論相吻合。

4 結(jié)論

（1）福泉高速公路沿線軟土具有高含水率、孔隙比大、高壓縮性、低強(qiáng)度的工程特性，且含水率、孔隙比等參數(shù)變異性小。

（2）福泉高速公路沿線軟土的天然密度與含水率，壓縮系數(shù)與孔隙比，壓縮模量與孔隙比、液性指數(shù)，粘聚力與含水率、壓縮系數(shù)之間的相關(guān)性較好，經(jīng)相關(guān)性檢驗(yàn)，它們間的回歸方程有意義。

（3）對于相關(guān)性較好的一些軟土物理力學(xué)參數(shù)，可以利用它們間的相關(guān)方程進(jìn)行指標(biāo)數(shù)值的估算，如天然密度與含水率之間，天然密度數(shù)值的獲取時間短，利用相關(guān)方程，用天然密度來估算含水率，既節(jié)省了費(fèi)用又提高了效率。

[1]馬正文.昆山軟土工程特性及參數(shù)相關(guān)性分析[J].科技創(chuàng)業(yè)月刊，2011（2）

[2]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學(xué)[M]北京 清華大學(xué)出版社 2011

U45

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1007-6344（2016）07-0038-01