對于軟土地基的巖土工程勘察的相關研究

李森

在進行工程建設時，往往會遇到軟土類型的地基。這類地基通常會對整個工程造成阻礙，需對軟土地基進行巖土工程勘察取得詳實的勘察資料才能為工程建設施工質量及施工順利進行提供保障。本文從軟土地基的特點出發對軟土地基巖土工程勘察要點進行分析，并提出相關注意事項。

在對軟土地基進行巖土工程勘察工作時，管理工作至關重要，科學、有效的管理可以提高軟土地基巖土工程勘察第一手資料的可靠度和準確度，進而使軟土地基工程的有效性得到充分地發揮。但是在實際工作中，軟土地基的巖土工程勘察的管理工作還不夠完善，一是因為對軟土地基的認識不足，抓不住勘察重點，二是因為勘察范圍過于廣泛，所以缺乏針對性，直接導致了勘察效率及勘察質量的低下。企業如果想提高勘察工作的效率及質量，就必須將巖土工程勘察的各項工作完善化、科學化和規范化，并注重相關環節管理，同時企業還應加強新技術的運用，在軟土地基巖土工程勘察中，只有積極采用新技術才能使勘察質量得到進一步的提高。所以，企業應及時發現自身的不足之處并進行改善，積極引進先進的勘察技術并使相關管理工作趨于完善，為勘察工作的順利實施奠定良好的基礎，創造有利的條件。本文首先對軟土地基的特點進行了闡述，同時對軟土地基的巖土工程勘察要點進行了詳細地歸納和總結，提出了相關建議，希望可以為相關企業及行業工作者提供參考。

一、軟土地基特點

1.觸變性

軟土地基最為顯著的特點便是它的觸變性，具有這一特點的原因便是因為在外力的作用下，特別是在工程施工的過程中遭到了擠壓或振動等作用力的情況下，軟土地基在受到此類力的作用下導致其結構發生了變形或是遭到了損壞，從而使得軟土層出現沉降或是整體滑坡現象，進而對整個軟土層的穩定性造成影響。因為軟土地基自身的結構便不穩定，所以當其本來的土壤結構受到破壞后就會極大程度的使土層承載力降低，甚至強度喪失。軟土地基是極靈敏性土或高靈敏土，一旦軟土地基中出現了震動便有可能引發擠出或滑動。

2.流變性

土質結構疏松是軟土地基的一大特點，其具有偏低的土壤密度并且土壤中含有大量的水分。因為這種特點的存在，所以會導致軟土會隨著水分結構的不斷變化而產生變化。在外力的作用下軟土會根據水分的出現持續出現，出現時而分散時而集中。但此類程度的形狀變化通常會使地基展現出一定程度的剪切力，從而使得軟土地基發生剪切或是變形的現象。再者，因為軟土地基長期都會受到荷載力的影響，地基極容易出現變形或剪切變形。雖然有時候這種變形不甚明顯，但是因為其持續時間較久，無法確定其是否可以有效的承載，更甚可能會出現孔隙水壓力，進而對建筑工程的地基承載力造成巨大影響。

3.高壓縮性

與其他的土質層相比，軟土地基的結構十分松散并且含水量較大，在外界作用力的影響下，十分容易使軟土層的結構產生變化，從而使其穩定性持續下降，假如不加以防護則會在作用力的不斷影響下導致軟土層的變形壓縮，進而可能會導致地基上方建筑物出現過大沉降的狀況，對整個建筑工程的安全性和穩定性造成影響。隨著液限的增大軟土的壓縮性也會增加，所以軟土也是一種高壓縮土。通常狀況下軟土的壓縮系數為0.5——1.5MPa-1，壓縮性較高的軟土甚至可以達到4.5Mpa-1，壓縮指數一般為0.35——0.75 之間。鑒于此，建造于軟土地基之上的建筑工程有可能會出現地基過大沉降事故。

4.低強度

一般情況下，建筑物普遍對于地基有著較高的要求，特別是對于地基的穩定性要求，地基需要具有相應的承載能力來保證整個建筑物的安全穩定，但是因為地基中具有較多水分并且很難排除干凈，同時尚無有效方法使軟土地基的抗剪能力得到有效提升，所以便會使軟土地基的強度發生持續下降，軟土地基的承載能力和穩定性都無法滿足工程施工的具體要求。即使是在這種地基上進行施工作業同樣也會發生邊坡移位或塌方的現象，是一種極大的隱藏風險。

5.不均勻性

軟土層的結構過于復雜并且呈不規律性，也正是因為這一特點會使軟土層的強度形成不規律分布的狀況。對于結構較大的建筑施工工程來說，這類問題因為建筑物擁有一定的空間跨度，荷載較大、分布不均，從而使地基受到的剪切力愈發不穩定，使得全部地基不具備穩定性。換言之，由于沉積環境的復雜性導致軟土層的物理力學性質及空間分布極易發生改變，具體表現在地層的不均勻性方面。在進行施工作業時，建筑工程極易因為結構的不均勻而對建筑工程的地基承載力造成影響。

二、軟土形成原因及分布規律

1.軟土的成因類型

在軟土分布地區進行巖土工程勘察時，應對軟土的成因類型進行詳細地分析，不同成因類型的軟土，其分布范圍、土層厚度和土的均勻性是不一樣的。軟土的成因一般包括以下幾種類型：湖沼相、溺谷相、濱海相和內陸型的山間盆地或河灘沖洪積相等，其中濱海和湖沼沉積是軟土的主要成因。軟土的沉積時代也被劃分為第四系更新統時代和全新統時代。軟土層通常具有較大的厚度，分布范圍也十分廣泛，并且因為長期受到海水入侵的影響，在海水入侵時潮水會給陸地帶來較多淤泥并逐漸沉積下來，通過這一過程形成了三層海相軟土，例如我國的杭嘉湖地區的軟土，它的第四系標準剖面便可以直觀顯示此類軟土分為三層。

2.軟土的分布規律

此部分對軟土的分布規律進行集中的探討和分析。在我國，軟土主要分布在沿海地區，特別是東部沿海區域的軟土分布最為廣泛，如福建省沿海的福州、莆田、泉州、廈門和漳州臨近海岸線的區域就廣泛分布有軟土（淤泥），而浙江海岸線相對較長，所以浙江軟土本來應該分布在臨近海岸線的區域，但浙江軟土實則分布于一些平原地區，例如寧紹平原、杭嘉湖平原以及溫州平原和臺州平原地區。正是因為如此的地理位置對沿海區域許多高速公路及建筑在軟土地基上修建產生影響，而浙江沿海區域的軟土路基的長度和厚度在全國來看都是極為特殊的。除了浙江沿海區域的軟土路基外，我國的軟土路基還分布在其他諸多著名城市，例如上海、廣州、溫州、杭州、無錫、蘇州、青島、大連、港澳等，分布范圍極為廣泛。

三、軟土地基巖土工程的勘察要點

1.確定軟土的力學性質

勘察是為建設工程的設計、施工服務的，就勘察對設計而言，設計方關注更多的是地基巖土層的力學性質，因此，在對軟土地基進行巖土工程勘察時應對其力學性質進行合理的判斷。軟土的力學性質與其固結度有關，軟土的固結程度不同，那么它產生的性能、壓力及變形程度也會有所不同，查清軟土的固結歷史對工程建設具有重要的意義，所以在勘察時應著重探測軟土的固結歷史，對軟土的超固結、欠固結及正常固結情況進行分析評價。軟土地基的性質因地而異，因層而異，不可預見性大，勘察時應通過鉆探結合原位測試、軟土成因、上下地層、室內試驗、當地經驗等方法確定軟土的力學性質指標。確定軟土的力學性質指標時，當場地施工條件許可，宜采用靜力觸探代替鉆探鑒別孔，用十字板剪切試驗測定軟土的無側限抗壓強度和靈敏度，用靜載荷試驗、扁鏟側脹試驗等確定軟土的承載力、變形模量和壓縮模量等巖土參數，通過室內試驗確定軟土的先期固結壓力、固結系數、回彈指數、壓力系數、固結壓力、壓力指數、抗剪強度、無側限抗壓強度等。

2.探測土層分布

查明建筑物范圍內軟土的成因類型、分布范圍、埋深、厚度、水平和垂直向的均勻性、結構破壞對強度和變形特征的影響，地表硬殼層的分布與厚度，下伏硬土層或基巖的埋深和起伏，是軟土地基巖土工程勘察的又一要點。查清軟土的分布范圍、厚度、均勻性等，是評價軟土工程地質性能的基本條件，也是對軟土層進行地基處理時需考慮的因素之一。山區或山前地帶，其軟土的成層條件較復雜，受下臥基巖頂板的坡度和起伏控制，土層厚度和層理在水平、垂直分布上變化大，是影響場地地基的抗滑穩定性和造成地基不均勻沉降的主要因素。

3.判別軟土震陷和地基液化

軟土是一種具有觸變性和流動性的特殊性土，在抗震設防烈度等于7 度或7 度以上地區，當場地分布有較厚軟土時，應判別軟土產生震陷的可能性和估算震陷量，這既是國家相關勘察規范的規定，也是軟土地基巖土工程勘察的又一要點。軟土產生震陷的因素很多，如振動作用下的觸變，振動破壞土的加固黏著力、地震作用產生的動剪應力、振動下的排水、排氣造成的土體體積減少以及豎向地震力使地基中應力增加等均可引起軟土的震陷。評價軟土是否會震陷的條件應當根據其等效剪切波速、承載力特征值、上覆非軟弱土層厚度、軟土厚度等綜合確定。

軟土分布區往往同時分布有飽和砂土和粉土，對這些飽和砂土、粉土層應根據規定進行液化判別，確定液化指數和液化等級。當采用標準貫入試驗法進行液化判別時，宜采用泥漿護壁、回轉鉆進，嚴格遵守標準貫入試驗的現場操作規定，以確保標準貫入試驗錘擊數能客觀反映地層的實際狀況，保證液化判別的準確性。

4.地下水

地下水是巖土工程勘察、設計、施工中一個極為重要的問題，地下水作用常常直接影響巖土的工程性狀。因此，在巖土工程勘察時應根據工程設計和施工的需要，提供設計、施工所需的各種地下水資料，評價地下水的作用和影響，預測可能產生的后果，提出可行的工程措施和建議。軟土本身雖不是含水層，但軟土地區一般多處于地下水位較高的地段，軟土的物理力學性質及工程特性與地下水密切相關，如在進行工程降水或大量抽取地下水時，往往會改變軟土的應力狀態、強度和壓縮性，易造成地基基礎的不均勻沉降，給建設工程帶來安全隱患，甚至破壞；再比如，在有水頭壓差的粉細砂、粉土地層中，當進行基坑開挖時，也會往往產生潛蝕、管涌、流沙等現象，給施工安全帶來影響。因此，軟土地基巖土工程勘察工作中，查明地下水的埋藏條件、類型和水位變化規律，并根據需要測定相關水文地質參數，是一個勘察要點。

5.勘察技術的合理選擇

在對軟土地基進行勘察時需要結合場地條件、勘察目的任務要求等具體情況選擇合適的勘察方法和手段，常采用的勘察手段和方法有：工程地質測繪與調查、鉆探、靜力觸探、十字板剪切、標準貫入試驗、室內試驗等。

（1）工程地質測繪與調查

此種方法通常是在可行性研究勘察階段和初步勘察階段采用。主要是對勘測區及其周邊的地形地貌特征、地質構造、不良地質作用、氣象水文條件、土的標準凍結深度、周邊環境條件等進行調查，以達到對勘測區的整體情況有宏觀把控。

（2）鉆探技術

鉆探技術在巖土工程勘察中是一種較為常用的技術，它是利用鉆機或專用工具，以機械或人力作動力，向地下鉆孔以獲取地質資料的方法。通過鉆探取芯觀察可以較直觀、準確地揭示軟土的顏色、狀態、包含物、厚度、分布規律、土的結構等物理性質；通過鉆探取樣進行室內試驗可以測定軟土的含水量、重度、孔隙比、先期固結壓力、壓縮性、抗剪強度等物理力學性質指標。此外，通過鉆探還可以探明地下水埋藏條件、類型、水位變化情況等。這些直觀的第一手資料將為對軟土的工程地質性能評價及軟土處理提供可靠依據。

（3）靜力觸探技術

靜力觸探技術在巖土工程勘察中也是一種較為常用的技術，尤其是在軟土地基的勘察中運用更為廣泛。靜力觸探是通過靜探機靜力將標準規格的探頭勻速地壓入土中，以測定探頭阻力和土的力學特性。通過靜探曲線，結合鄰近鉆孔地層可以劃分地層，利用靜探曲線和當地經驗還可估算土的密實度、強度、壓縮性、地基承載力等。

（4）現場檢測技術

軟土具有流變性和觸變性，在取樣、運輸、室內試驗的土樣制備等過程中，常因為擠壓或振動而造成土樣的水流失，導致室內試驗數據失真，試驗數據不能很好地反映現場的客觀實際。為此，在進行軟土地基勘察時，可采用現場檢測方法對軟土的物理力學性質進行檢測。常用的現場檢測方法有：十字板剪切試驗、靜力觸探試驗、輕型動力觸探試驗和標準貫入試驗等。

（5）工程物探技術

軟土分布區常臨河、臨海，場地常常不適合鉆機等大型設備進場施工，或是常規的原位檢測技術無法滿足軟土地基勘察要求時，就可根據現場實際采用工程物探結合常規的原位檢測方法進行勘察。常用的工程物探有：地震波勘探法、電法、面波勘探法等。選用時應根據場地條件、周圍介質、探測目的、土層情況等進行。

（6）室內實驗

室內試驗是獲取軟土物理力學性質指標和化學指標的重要手段之一。軟土室內試驗主要測試項目包括：含水率、密度、比重、液限和塑限、壓縮系數和壓縮模量、內摩擦角和粘聚力、抗壓強度及靈敏度、側壓力系數和腐蝕性等。力學性質的測試方法主要包括固結試驗、直剪慢剪、三軸不固結不排水剪（UU）、三軸固結不排水剪（CU）、無側限抗壓程度和易溶鹽試驗等。

四、勘察過程中需注意的問題

1.保證勘察數據的準確性

勘察數據真實、準確、可靠，既是我們勘察人必須秉持的職業操守，也是正確評價場地地基巖土層工程地質性能，基礎方案選型，為設計、施工提供可靠巖土參數和建議的重要依據。軟土地基勘察數據所涵蓋的內容較多，包括自然地理方面的，比如地形地貌、水文氣象、周邊環境等，也包括地質方面的，比如區域地質構造、地層巖性、水文地質、新構造運動和地震等諸多數據，當然更重要的數據是軟土本身的物理力學性質方面的數據。必須保證這些數據的準確性。

2.對軟土的力學性質進行分析

在確定軟土力學性質時，應充分考慮其固結歷史：是正常的固結還是在外力作用后經過變化才產生的固結。因為這兩種固結類型有著較大的差異，相應的應力也有著不同方面的差異，所以對其歷史進行了解十分必要，這樣才能對固結的實際情況進行確定，保證測試數據的精準性。

五、結語

綜上所述，在進行軟土地基巖土工程勘察時，軟土自身的特點對整個工程勘察工作有著較大的影響。勘察時，應結合場地條件、工程特點、規范要求、軟土特點和勘察目的任務要求，選用合理的勘察手段和方法，科學組織，精心施工，提高各環節的工作效率，加強勘察人員的責任意識，保證勘察工作的真實準確。