福建沿海高速公路軟土參數相關性研究

姚仲泳

(福建省交通規劃設計院 福建省交通規劃設計院)

福建沿海高速公路軟土參數相關性研究

姚仲泳

(福建省交通規劃設計院 福建省交通規劃設計院)

采集了福泉高速公路擴建工程福州段室內土工試驗所得的物理力學性質指標數據，運用現代數理統計技術，建立各指標間的相關方程，從而揭示其相互之間的規律，為福建沿海地區高速公路工程軟土參數指標快速估算提供依據。

福建沿海高速；軟土；線性回歸；相關性

1 概述

福泉高速公路擴建工程福州段位于閩東南沿海沖海積平原地貌區，沿線軟土較發育，多為硬殼軟土路段，巖性為黑色、灰色淤泥，質地細膩，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建工程福州段沿線軟土試樣室內土工試驗所得的物理力學性質指標數據，運用數理統計，建立各指標間的相關方程，并驗證方程的相關性，從而得出各指標間相關性較好的方程，作為工程實踐中快速估算軟土指標的依據，既能提高工作效率，又能節約工程費用。

2 軟土工程性質特點

通過鉆探鉆取原狀土樣，進行了室內物理力學性質試驗，樣品總數為400多組。試驗內容包含其基本的物理試驗、力學試驗，本次研究未對試驗結果進行舍棄，統計時包含了所有試驗樣品，分為淤泥和淤泥質土分別統計，其物理力學試驗結果見表1。

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

表1 福州盆地地區軟土物理力學指標統計表

3 軟土參數相關性分析

3.1 相關性分析

通過分析軟土物理力學參數，可以得出某些參數間具有相關性，現將壓縮系數、壓縮模量、凝聚力、內摩擦角與含水率、濕密度、孔隙比、液限、塑限、液性指數、塑性指數之間的關系進行擬合。其部分相關關系圖見圖1-6。并得出它們間的回歸方程，對方程的相關性進行檢驗，發現部分參數間的相關性遠高于相關系數臨界值，見表2。

由回歸方程的相關性檢驗可知。軟土的天然密度與含水率之間有很好的相關性，且為負相關關系；壓縮系數與孔隙比有較好的相關性，為正相關關系；另外壓縮模量與孔隙比、液性指數的相關性也較好；它們的回歸方程有意義。此外，軟土的壓縮系數、壓縮模量與液限、塑限、塑性指數相關關系不顯著，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系圖

圖2 淤泥壓縮系數與孔隙比關系圖

圖4 淤泥質土壓縮模量與空隙比關系圖

圖3 淤泥壓縮模量與液性指數關系圖

表2 軟土物理力學參數部分回歸方程匯總表

3.2 相關關系結果分析

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，單位體積的土的質量越小，因此土的天然密度與含水率成負相關關系。天然孔隙率越大，軟土越容易被壓縮，一定應力情況下孔隙率變化也大，壓縮系數就越大，因此壓縮系數與孔隙比正相關。根據土的液性指數可以直接判定土的軟硬狀態，它與土的天然含水率正相關，而土的天然含水率與壓縮系數正相關，因而土液性指數越大，壓縮系數就越大，壓縮模量就越小，因此壓縮模量與液性指數成負相關關系。以上擬合的回歸曲線規律與土力學中相關理論相吻合。

4 結論

（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、低強度的工程特性，且含水率、孔隙比等參數變異性小。

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

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

[1]馬正文.昆山軟土工程特性及參數相關性分析[J].科技創業月刊，2011（2）

[2]陳仲頤，周景星，王洪瑾.土力學[M]北京 清華大學出版社 2011

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1007-6344（2016）07-0038-01