某圍墾工程海堤地基土觸變性分析

◎ 章健 浙江中水工程技術有限公司

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某圍墾工程海堤地基土觸變性分析

◎ 章健 浙江中水工程技術有限公司

摘 要：土的觸變性是指土的結構受到擾動后，導致強度降低，但隨著靜置時間增加，土的強度逐漸恢復。在爆炸擠淤置換法施工中，土體受爆炸及堤心石擠淤作用影響，土體經歷結構破壞到強度恢復，再受壓縮固結作用強度得到進一步提高，每個土層的不同的物理力學指標在觸變性發揮過程中變化情況各有差異。

關鍵詞：圍墾工程 海堤 物理力學指標 觸變性

1.引言

土的觸變性是土的重要特性之一，即土的結構受到擾動后，導致強度降低，但隨著靜置時間增加，土粒、離子、水分子之間又組成新的平衡體系，土的強度逐漸恢復。觸變性是由于黏土顆粒表面吸附的膠體受到擾動后，從凝膠狀態變為流動的溶膠狀態，使強度迅速下降，但靜置后又能部分恢復，強度隨之增長的現象。

因此在爆炸擠淤置換法施工的整個過程中，圍堤地基土即使受到結構上的擾動破壞，又受到堤心石的擠壓作用。通過不同時間點對地基土物理力學指標的分析對比，分析海堤地基土在施工過程中物理力學指標的變化情況。

2.工程概況

某圍墾工程位于浙江東南沿海地區的海灣口南側，海堤堤型采用土石混合結構型式，斷面為寬平臺結構，堤頂高程8.3m（1985國家基準高程），防浪墻頂高程9.1m，堤頂寬度6.0m。內側布置有拋石子堤，頂高程2.5m。主堤地基采用爆炸擠淤置換法進行處理，爆填堤心石基底高程-17.0m～-11.7m，基底寬32.6m，最大腰寬50.0m～56.2m。

3.海堤工程地質條件

海堤地基土自上而下各土層工程地質特征如下：

Ⅰ1層淤泥，呈灰黃色～青灰色，流塑，高壓縮性，含少量粉細砂和貝殼碎屑，局部含有機質和腐殖質，表部夾粉粒；

Ⅱ1層粉質粘土，呈灰黃色～灰色，可塑，中等壓縮性，偶見鐵錳質斑點，常夾薄層粉土，含有機質，土質不均；

Ⅱ2層粘土，呈灰色，可塑～軟塑，中等壓縮性～高壓縮性，夾少量粉土和貝殼，含有機質；

Ⅱ夾層淤泥質粉質粘土，呈灰色～青灰色，飽和，流塑，高壓縮性，土質不均勻，見粉砂、粉土薄層，局部夾貝殼層，呈透鏡體分布在Ⅱ2層粘土層中；

Ⅲ1層粉質粘土，夾粉土，呈深灰色～灰色，很濕，軟塑～流塑，中等壓縮性，局部含少量貝殼和礫石；

Ⅲ3層粉質粘土、粉土互層，呈灰色～青灰色，濕，可塑，中等壓縮性，偶夾粘土團塊，局部夾粉細砂。

其中Ⅰ1層淤泥、Ⅱ1層粉質粘土、Ⅱ2層粘土和Ⅱ夾層淤泥質粉質粘土受爆炸擠淤影響最大的土層，Ⅲ1層粉質粘土和Ⅲ3層粉質粘土、粉土互層埋深相對較深，受爆炸擠淤影響小。

4.堤基土觸變性分析

該工程于2012年12月開工，并于2014年5月完成海堤爆填堤心石施工。為了分析土體在爆炸擠淤前后物理力學指標的變化，分別選取2012年7月完成的初步設計階段工程地質勘察資料、2014年7月完成的海堤拋石底界鉆孔探測及地質雷達探測分析資料以及2014年9月完成的施工階段海堤穩定復核勘察資料，共計3個時間點的土層參數指標進行對比分析。其中初步設計階段工程地質勘察的時間點代表爆炸擠淤施工前，探測分析的時間點代表爆炸擠淤后不久，穩定復核勘察時間點代表爆炸擠淤后相對的較長時間，對比如下。

表1 3個時間點海堤地基土層主要物理力學指標對比表

從以上表格中數據可分析得出：

（1）Ⅰ1層淤泥受爆炸擠淤作用的影響，局部存在固結作用，相變為淤泥質粘土。其物理指標中含水量（ω）變小、孔隙比（e）變小以及干密度（ρd）變大；力學指標的凝聚力（C快、C固快）與內摩擦角（φ快、φ固快）力學指標都變化不大。

（2）Ⅱ1層粉質粘土物理指標的含水量（ω）隨時間先變大然后基本不變、孔隙比（e）隨時間先變大然后變小、干密度（ρd）隨時間先變小然后變大；力學指標：凝聚力（C快、C固快）隨時間先變小然后變大，變化幅度較大；內摩擦角（φ快、φ固快）隨時間先變小然后變大，變化幅度較小。

（3）Ⅱ2層粘土物理指標的含水量（ω）隨時間先基本不變然后變小、孔隙比（e）隨時間先基本不變然后變小、干密度（ρd）隨時間先基本不變然后變大；力學指標的凝聚力（C快、C固快）隨時間先變小然后變大，變化幅度較大、內摩擦角（φ快、φ固快）隨時間先變小然后變大，變化幅度較小。

（4）Ⅱ夾層淤泥質粉質粘土物理指標的含水量（ω）變小、孔隙比（e）變小、干密度（ρd）變大；力學指標的凝聚力（C快、C固快）變小、內摩擦角（φ快、φ固快）變大。該層主要物理指標都有明顯改善，固結情況較好，但力學指標變化較為異常，凝聚力（C快、C固快）變小，內摩擦角（φ快、φ固快）變大，推測可能由于爆炸擠淤過程中上部荷載直接作用于該層，該層整體受排水固結作用，但局部存在結構破壞情況。

5.結論

由于土體具有的觸變性特征，土體經歷結構破壞后強度等指標隨時間逐步恢復，圍墾工程中受爆炸堤心石擠壓作用使得土體產生壓縮固結，強度在恢復原有數值的基礎上得到進一步提高。

分析不同時間點物理力學指標的變化過程，可以看出各種指標的變化還是相當復雜的，體現出各種差異性特點。地基土各層土的土性差異、分層特點、排水條件、含砂量以及受堤心石在不同位置的擠壓作用等各種因素都影響了土體觸變性發揮的時間效應。

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