天津不同區(qū)域軟土性質指標統(tǒng)計分析

孫佳銳

(天津市勘察設計院集團有限公司，天津 300191)

軟土在我國遍布，其中海相軟土廣泛分布于沿海地區(qū)及區(qū)域，具有明顯的地域性及差異性，因此對不同地區(qū)的軟土進行針對性的研究很有必要。陳曉平[1]統(tǒng)計分析了珠江三角洲軟土的土性指標；闕金聲[2]對廣州大學城的軟土性質參數(shù)進行了統(tǒng)計分析，并評價其工程地質特性；尹利華[3]對天津軟土土性指標概率分布進行統(tǒng)計分析，研究了該地區(qū)軟土物理力學指標的變化范圍、相互關系及各指標的概率分布模型；夏銀飛[4]研究了珠江三角洲軟土的物理力學指標間的變化范圍及指標的統(tǒng)計分布規(guī)律；梁師俊等[5]對杭州瀉湖相軟土層土性指標進行了統(tǒng)計分析，分析了變異性及指標的概率分布模型。

綜合以上研究成果可以看出，目前對軟土的物理力學性質的統(tǒng)計分析主要集中在某些地區(qū)的單一區(qū)域，并未對同一地區(qū)的不同區(qū)域的軟土之間的土性指標進行比較與差異分析，缺乏系統(tǒng)性與完整性。本文通過大量數(shù)據(jù)對天津地區(qū)的不同區(qū)域的軟土土性指標進行統(tǒng)計并分析不同區(qū)域軟土的力學性質間的差異及聯(lián)系，為地區(qū)軟土土工參數(shù)取值提供參考和依據(jù)。

1 天津軟土土性指標統(tǒng)計

本文主要針對天津沿海不同區(qū)域中全新統(tǒng)中組淺海相沉積層(地層代號Q42m)的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)土性指標進行分析統(tǒng)計，分別選取寧河、塘沽、大港、東麗四個區(qū)域的軟土進行比對分析。其土性指標統(tǒng)計見表1～表4。

表1 寧河軟土土性指標統(tǒng)計表

表2 塘沽軟土土性指標統(tǒng)計表

表3 大港軟土土性指標統(tǒng)計表

表4 東麗軟土土性指標統(tǒng)計表

通過大量樣本數(shù)對比四個不同區(qū)域的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)的土性指標，可以看出：

1.1 天然含水量高、天然容重小

四個區(qū)域的天然含水量均值均大于40.0%，其中寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然含水量均值較接近，為43.0%～44.7%，大港區(qū)域軟土的天然含水量均值較其他三個區(qū)域較低，為40.3%。軟土的天然容重均值均≤18 KN/m3，其中寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然容重均值較接近，為17.6～17.7 KN/m3，大港區(qū)域軟土的天然容重均值較其他三個區(qū)域較高，為18.0 KN/m3。

1.2 壓縮性大、抗剪強度低

四個區(qū)域的軟土壓縮模量均值為2.6～3.0 Mpa，其中寧河、大港、東麗區(qū)域軟土的壓縮模量均值較接近，為2.9～3.0 Mpa，塘沽區(qū)域軟土的壓縮模量均值較其他三個區(qū)域較低，為2.6 Mpa。軟土的直剪快剪及直剪固結快剪強度較低，其中寧河、大港的淤泥質黏土的粘聚力C均值一致，均為8.3 Kpa，塘沽、東麗的淤泥質黏土的粘聚力C均值較為接近，分別為10.7 Kpa和10.8 Kpa。對比塘沽與東麗區(qū)域軟土的不固結不排水三軸試驗(UU)的粘聚力C均值較為接近，分別為15.7 Kpa和14.8 Kpa。

1.3 黏粒含量高

對比四個區(qū)域的淤泥質黏土的塑性指數(shù)，寧河與大港區(qū)域的淤泥質黏土的塑性指數(shù)平均值較為接近，分別為17.9與17.7。塘沽與東麗區(qū)域的淤泥質黏土的塑性指數(shù)平均值較上兩個區(qū)域較大，分別為19.3與18.7。塑性指數(shù)越大，表明土的顆粒越細，比表面積越大，土的黏粒或親水礦物(如蒙脫石)含量越高，由此表明，塘沽和東麗區(qū)域的軟土相比寧河和大港區(qū)域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細，黏粒含量越高。

上述四個區(qū)域淤泥質黏土的統(tǒng)計項目中，含水量、容重、孔隙比及塑性指數(shù)的變異系數(shù)均小于0.1，數(shù)值波動范圍較小，因此在工程設計參數(shù)取值時，可以認為在特定區(qū)域中的這四項物理性質指標是基本不變的，可以統(tǒng)一取值。其他土性指標變異系數(shù)一般來看都大于0.1，在工程設計參數(shù)取值時需要考慮指標變異性的影響。

2 土性指標相關性分析

綜合對比四個不同區(qū)域的軟土土性指標，各土性指標間具有相關性，且部分指標間具有高度線性相關性。通過選取相同深度內的不同區(qū)域的軟土土性參數(shù)，進行相關性分析。

通過對比不同區(qū)域各土性指標間的相關關系，可以得出一些指標間具有一定的線性相關性，且部分指標之間具有高度的相關性。按照相關系數(shù)R的大小可將相關性分為三個等級：

當R<0.4時為低密度相關性；0.40.7時為高度線性相關。將不同區(qū)域的土性指標相關關系列表如表5。

由圖1～圖8及表5可以看出，總體來看，各物理性質指標間相關程度較高，相關系數(shù)0.51≤R≤0.99，具有高度線性相關及顯著線性相關性，而物理性質指標與力學性質指標間，相關系數(shù)0.12≤R≤0.71，為顯性線性相關及低密度相關性。

表5 軟土土性指標間相關關系

圖1 寧河區(qū)域 圖2 塘沽區(qū)域

2.1 含水量ω與孔隙比e

圖3 大港區(qū)域 圖4 東麗區(qū)域

2.2 含水量ω與塑限WL

圖5 寧河區(qū)域 圖6 塘沽區(qū)域

圖7 大港區(qū)域 圖8 大港區(qū)域

3 結語

(1)通過大量樣本數(shù)對比天津沿海四個不同區(qū)域的淤泥質黏土層(地層編號⑥2)的土性指標，寧河、塘沽、東麗區(qū)域軟土的天然含水量均值較接近，大港區(qū)域軟土的天然含水量均值較其他三個區(qū)域較低；寧河、大港、東麗區(qū)域軟土的壓縮模量均值較接近，塘沽區(qū)域軟土的壓縮模量均值較其他三個區(qū)域較低；寧河、大港的淤泥質黏土的粘聚力C均值一致，塘沽、東麗的淤泥質黏土的粘聚力C均值較為接近。

(2)塘沽和東麗區(qū)域的軟土相比寧河和大港區(qū)域的軟土在顆粒組成上土顆粒越細，黏粒含量越高。

(3)各不同區(qū)域各物理性質指標間相關程度較高，具有高度線性相關及顯著線性相關性，而物理性質指標與力學性質指標間，為顯性線性相關及低密度相關性。