軟土及其工程性質(zhì)

1、1 、軟土及其工程性質(zhì)什么是軟土？軟土有哪些特性？軟土(Soft Clay)的概念巖土工程勘察規(guī)范: 軟土是天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土，包括淤泥、淤泥質(zhì)粘土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。淤泥類土泥炭類土軟土淤泥淤泥質(zhì)土泥炭泥炭質(zhì)土孔隙比1.5有機(jī)物含量10%60%孔隙比1.01.5有機(jī)物含量60%軟土(Soft Clay)的概念 軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范軟土地區(qū)工程地質(zhì)勘察規(guī)范: 1、外觀以灰色為主的細(xì)粒土； 2、天然含水量大于或等于液限； 3、天然孔隙比大于或等于1.0。 公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范公路軟土地基路堤設(shè)計(jì)與施工技術(shù)規(guī)范中判別標(biāo)準(zhǔn)：特征指標(biāo)

2、名稱特征指標(biāo)名稱天然含水量天然含水量（% %）天然孔隙比天然孔隙比十字板剪切強(qiáng)度十字板剪切強(qiáng)度（kPakPa）指標(biāo)值指標(biāo)值3535（或液限）（或液限）1.01.0350.05，壓力自壓力自9.810帕增加到帕增加到29.410帕?xí)r壓縮系數(shù)帕?xí)r壓縮系數(shù)a1-30.1;強(qiáng)度極低，常處于流動(dòng)狀態(tài)，視為強(qiáng)度極低，常處于流動(dòng)狀態(tài)，視為軟弱地基。軟弱地基。 淤泥按孔隙比可再細(xì)分為淤泥（孔隙比大于淤泥按孔隙比可再細(xì)分為淤泥（孔隙比大于 1.5）和淤泥質(zhì)土（孔隙比為）和淤泥質(zhì)土（孔隙比為11.5）。）。 淤泥的自然結(jié)構(gòu)變化十分敏感，結(jié)構(gòu)及其強(qiáng)度受力破壞后能自動(dòng)復(fù)原，這就是所謂淤泥的自然結(jié)構(gòu)變化十分敏感，結(jié)構(gòu)及

3、其強(qiáng)度受力破壞后能自動(dòng)復(fù)原，這就是所謂的觸變性。的觸變性。 淤泥不宜作天然地基，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生不均勻沉降，使建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜、影響淤泥不宜作天然地基，因?yàn)樗鼤?huì)產(chǎn)生不均勻沉降，使建筑物產(chǎn)生裂縫、傾斜、影響正常使用。在淤泥上進(jìn)行建筑時(shí)必須采取人工加固措施。如壓密、夯實(shí)，用垂直砂井排正常使用。在淤泥上進(jìn)行建筑時(shí)必須采取人工加固措施。如壓密、夯實(shí)，用垂直砂井排水，加速淤泥固結(jié)。有時(shí)可采用柱基，或在建筑物上部采用適應(yīng)于不均勻沉降的剛性圈水，加速淤泥固結(jié)。有時(shí)可采用柱基，或在建筑物上部采用適應(yīng)于不均勻沉降的剛性圈梁，沉降縫等結(jié)構(gòu)措施，以保證建筑物的穩(wěn)定安全。梁，沉降縫等結(jié)構(gòu)措施，以保證建筑物的穩(wěn)定安全。

4、泥炭、泥炭質(zhì)土的概念 有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到或超過有機(jī)質(zhì)含量達(dá)到或超過30%的松軟沉積物，是濕地環(huán)境的特定產(chǎn)物。經(jīng)過地質(zhì)過程而的松軟沉積物，是濕地環(huán)境的特定產(chǎn)物。經(jīng)過地質(zhì)過程而硬化成巖，便是褐煤。硬化成巖，便是褐煤。 泥炭是泥炭是沼澤沼澤在形成過程中的產(chǎn)物，也是沼澤地形的特征之一。泥炭的主要來源是泥碳在形成過程中的產(chǎn)物，也是沼澤地形的特征之一。泥炭的主要來源是泥碳苔（苔（Peat Moss）或泥碳蘚（）或泥碳蘚（Sphagnum），但除此以外其他的有機(jī)物質(zhì)例如死去的沼澤），但除此以外其他的有機(jī)物質(zhì)例如死去的沼澤植植物物乃至于乃至于動(dòng)物動(dòng)物與與昆蟲昆蟲的的尸體尸體，都有可能成為泥炭的形成來源。這些物質(zhì)在

5、死亡后沉積在，都有可能成為泥炭的形成來源。這些物質(zhì)在死亡后沉積在沼澤底部，由于沼澤底部，由于潮濕潮濕與偏酸性與偏酸性 的環(huán)境，而無法完全的環(huán)境，而無法完全腐敗腐敗分解，因而形成所謂的分解，因而形成所謂的泥炭層泥炭層。 泥炭呈塊體，含水量一般為泥炭呈塊體，含水量一般為8090%，泥炭的比重一般為，泥炭的比重一般為1.201.60，中國(guó)泥炭的發(fā)，中國(guó)泥炭的發(fā)熱量，多數(shù)為熱量，多數(shù)為9.5015.0兆焦兆焦/千克。泥炭質(zhì)地松軟，容易燃燒。千克。泥炭質(zhì)地松軟，容易燃燒。 泥炭在自然狀態(tài)下，組成物質(zhì)橫跨泥炭在自然狀態(tài)下，組成物質(zhì)橫跨液相液相、氣相氣相和和固相固相三種狀態(tài)。其中固相物質(zhì)的部三種狀態(tài)。其中固

6、相物質(zhì)的部分，主要包含分，主要包含有機(jī)物有機(jī)物質(zhì)和質(zhì)和礦物礦物質(zhì)兩部分。而如果以組成物質(zhì)的角度來看，泥炭主要的成質(zhì)兩部分。而如果以組成物質(zhì)的角度來看，泥炭主要的成分是有機(jī)物質(zhì)（也是碳元素的主要來源），而其中又以固相的有機(jī)物質(zhì)比例最高。分是有機(jī)物質(zhì)（也是碳元素的主要來源），而其中又以固相的有機(jī)物質(zhì)比例最高。 軟土的分布北部中部南部 我國(guó)軟土按區(qū)域分為內(nèi)陸沿海軟土、內(nèi)陸軟土和山區(qū)軟土。 我國(guó)軟土的主要分布地區(qū)按工程性質(zhì)結(jié)合自然地質(zhì)地理環(huán)境，可劃分為北部、中部、南部三個(gè)地區(qū)。 北中部分界線：沿秦嶺走向向東至連云港以北的海邊； 中南部分界線：沿苗嶺、南嶺走向向東至蒲田的海邊。軟土的分布和層理沿海軟土沿

7、海軟土東海、黃海、渤海、南海等，如上海、天津、寧波、溫州等東海、黃海、渤海、南海等，如上海、天津、寧波、溫州等內(nèi)陸軟土內(nèi)陸軟土長(zhǎng)江中下游、淮河平原、松遼平原等，洞庭湖、洪澤湖、太長(zhǎng)江中下游、淮河平原、松遼平原等，洞庭湖、洪澤湖、太湖、鄱陽湖四周等湖、鄱陽湖四周等山區(qū)軟土山區(qū)軟土昆明的滇池地區(qū)、貴州六盤水地區(qū)等昆明的滇池地區(qū)、貴州六盤水地區(qū)等軟土的層理構(gòu)造：二元結(jié)構(gòu)軟土的層理構(gòu)造：二元結(jié)構(gòu)1、厚度變化大：幾米幾十米；、厚度變化大：幾米幾十米；2、厚度變化較大的地區(qū)，地表一般有一個(gè)、厚度變化較大的地區(qū)，地表一般有一個(gè)13m的硬殼層，的硬殼層，其下為其下為530m的飽和軟土（上海市一般為的飽和軟土（

8、上海市一般為2045m ）。）。軟土的成因軟土 軟土是在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，經(jīng)生物化學(xué)作用形成的飽和軟弱淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉土、泥炭、泥炭質(zhì)土等。 軟土按沉積環(huán)境及成因分為四類。濱海相瀉湖相湖相河漫灘相溺谷相三角洲相牛軛湖相沼澤相濱海沉積軟土湖泊沉積軟土河灘沉積軟土沼澤沉積軟土軟土的成因及分布 濱海相沉積為主的軟土:如湛江、香港、廈門、舟山、寧波、連云港、塘沽、大連灣等； 瀉湖相沉積的軟土以溫州、寧波為代表； 溺谷相軟土在福州、泉州一帶； 三角洲相軟土如上海地區(qū)、珠江下游的廣州地區(qū)； 河漫灘相沉積軟土在長(zhǎng)江中下游、珠江下游、淮河平原、松遼平原等地區(qū)； 內(nèi)陸軟土主要為湖相沉積，如

9、洞庭湖、洪澤湖、太湖、鄱陽湖四周以及昆明的滇池地區(qū)等。 沼澤相沉積軟土主要分布在內(nèi)蒙、東北大、小興安嶺、西南森林地區(qū)。各地軟土的物理性質(zhì)指標(biāo)區(qū)別區(qū)別海陸海陸別別典型地區(qū)典型地區(qū)沉積相沉積相土層土層埋深埋深物理性質(zhì)指標(biāo)（平均值）物理性質(zhì)指標(biāo)（平均值）天然天然含水含水量量容重容重孔隙孔隙比比飽和飽和度度液限液限塑塑限限塑限塑限指數(shù)指數(shù)液限液限指數(shù)指數(shù)有機(jī)有機(jī)質(zhì)含質(zhì)含量量m mg/cmg/cm3 3北部北部地區(qū)地區(qū)沿海沿海天津塘沽、連云港、天津塘沽、連云港、大連等大連等濱海濱海0 0343445451.781.781.231.2393934242222219191.251.257.57.5三角洲三角

10、洲5 59 940401.791.791.111.1197973535191916161.351.35中部中部地區(qū)地區(qū)沿海沿海溫州灣、寧波、舟溫州灣、寧波、舟山山濱海濱海2 2323252521.711.711.411.419898464624242424溫州、寧波地區(qū)溫州、寧波地區(qū)瀉湖瀉湖1 1353551511.671.671.611.6198984747252524241.341.346.56.5福州、泉州福州、泉州溺谷溺谷12512558581.631.631.741.7495955252313126261.91.91111長(zhǎng)江下游（上海）長(zhǎng)江下游（上海）三角洲三角洲2 2191943

11、431.761.761.241.2498984040232317171.111.11內(nèi)陸內(nèi)陸昆明的滇池昆明的滇池高原湖高原湖泊泊77771.541.541.931.93707028281.281.2818.418.4洞庭湖、洪澤湖、洞庭湖、洪澤湖、太湖等太湖等平原湖平原湖泊泊47471.741.741.311.314343232319199.99.9長(zhǎng)江中下游、珠江長(zhǎng)江中下游、珠江下游、淮河平原、下游、淮河平原、松遼平原等松遼平原等河漫灘河漫灘47471.751.751.221.22393917171.441.44南方南方地區(qū)地區(qū)沿海沿海湛江、香港、廈門湛江、香港、廈門濱海濱海0 09 961

12、611.631.631.651.6595955353272726261.941.94珠江下游（廣州）珠江下游（廣州）三角洲三角洲1 110101.581.581.671.675454373724241 2, , , , , ,LPLute cakII q S 軟土的工程性質(zhì)軟土的工程性質(zhì)2、壓縮系數(shù)高3、滲透系數(shù)小透水性弱，垂向滲透系數(shù)在透水性弱，垂向滲透系數(shù)在 量級(jí)。量級(jí)。1、抗剪強(qiáng)度低：不排水抗剪強(qiáng)度均在排水抗剪強(qiáng)度均在520 kPa，一般低于，一般低于20 kPa 。11 2111 211 2111 20.10.10.50.50.51.54.5aMPaMPaaMPaaMPaaMPaMPa

13、，為低壓縮性土；，為中壓縮性土；，為高壓縮性土。軟土的一般為，最大者達(dá)681010/cm s軟土的工程性質(zhì)軟土的工程性質(zhì)4、靈敏度高觸變性：觸變性：粘性土受到擾動(dòng)作用導(dǎo)致結(jié)構(gòu)破壞、強(qiáng)度喪失，當(dāng)擾動(dòng)停止后，強(qiáng)度逐漸恢復(fù)的性質(zhì)。觸變性用靈敏度觸變性用靈敏度 表示表示 。 軟土一般，軟土一般， ，甚至達(dá)，甚至達(dá)810或更大。或更大。utuqSq3 4tS 軟土的工程性質(zhì)軟土的工程性質(zhì)5、流變性軟土在長(zhǎng)期荷載作用下，隨時(shí)間增長(zhǎng)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期軟土在長(zhǎng)期荷載作用下，隨時(shí)間增長(zhǎng)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形，導(dǎo)致土的長(zhǎng)期強(qiáng)度小于瞬間強(qiáng)度的性質(zhì)。的剪切變形，導(dǎo)致土的長(zhǎng)期強(qiáng)度小于瞬間強(qiáng)度的性質(zhì)。6、不均勻性因沉積環(huán)境

14、變化，常夾有厚薄不等的粘土層，使地層因沉積環(huán)境變化，常夾有厚薄不等的粘土層，使地層在垂直和水平分布上不均勻。易產(chǎn)生差異沉降。在垂直和水平分布上不均勻。易產(chǎn)生差異沉降。 1927年，昆士蘭大學(xué)的Thomas Parnell教授為了向?qū)W生證明某些形似固體的東西實(shí)際是流體，把一些瀝青放進(jìn)漏斗。瀝青每9年左右落下一滴。首滴1938年滴下，現(xiàn)已滴出8滴，下一滴可能在今年（2014年）?，F(xiàn)在實(shí)驗(yàn)由John Mainstone教授看管。軟土的基本特性 具有高含水量、低密度、低強(qiáng)度、高壓縮性、低透水性和中等靈敏度的特點(diǎn)。 含水量：34%72%， 液限：35%60%， 孔隙比：1.01.9， 飽和度：大于95%， 塑性指數(shù)：1320， 天然容重：1519kN/m3, 抗剪強(qiáng)度