灰色关联法分析滨海盐渍土承载力的影响因素

赵海艳　张渊　刘湋

摘要 采用灰色关联分析方法探讨影响滨海盐渍土承载力的主次因素，并对影响滨海盐渍土承载力的主要因素进行分析和验证，指出灰色关联分析法是一种以定量分析为依据的定性的研究方法，用其来综合评价滨海盐渍土地基承载力具有直观、考虑因素多、分析结果可靠等优点。

关键词 滨海盐渍土；灰色关联分析；承载力；影响

中图分类号 S156.4 文献标识码

A 文章编号 0517-6611（2014）08-02434-02

Analysis on Factors Influencing Carrying Capacity of Coastal Saline Soil with Grey Relational Method

ZHAO Haiyan et al （Beijing Vocational College of Agriculture， Beijing 102442）

Abstract The primary and secondary factors affecting the bearing capacity of the coastal saline soil were analyzed by the method of grey correlation， the analysis and verification on the main factors affecting the bearing capacity of the coastal saline soil were conducted， it was pointed out that the method of grey relational analysis is a research method as the basis of qualitative to quantitative analysis， with intuitive， factor analysis， the results are reliable considering the bearing capacity of coastal saline soil in the comprehensive evaluation.

Key words Coastal saline soil； Grey relational analysis； Bearing capacity； Influence

我国滨海盐渍土的分布很广，主要分布在长江以北的河北、山东、天津及辽宁等省（市）的滨海平原[1] 。盐渍土与普通土不同，甚至与冻土、膨胀土及湿陷性黄土等特殊土相比，更具特殊性和复杂性。它除了具有溶陷性外，更具有盐胀性和腐蚀性。随着滨海新区开发开放步伐的加快，许多大型工矿企业和各类建筑物、道路工程逐渐增多，各类建筑物地基基础的处理、公路路基的治理等问题已引起建设者们的注意。因此，如何正确评价滨海盐渍土地基承载力直接关系到建筑物和道路的变形和稳定性问题。

盐渍土地（路）基承载力受诸多因素的综合影响，如地区的气候环境、盐渍土的历史沉积、地下水位及矿化度、盐渍土的理化性质及建筑物情况等，其中盐渍土的理化性质是最重要的影响因素。对上述影响地基承载力的全部因素而言，有已知，也有未知，且有些是不能完全确定的，即构成一个既含已知信息又含未知信息或非确定信息的灰色系统。因此采用灰色理论对它进行研究，可以科学地确定各影响因素的作用程度。在此笔者仅从盐渍土的物理力学性质出发，利用灰色系统理论方法——灰色关联法对滨海盐渍土承载力的影响因素进行分析。

1 资料与方法

1.1 研究区概况 文中研究的滨海地区特指渤海湾西岸地区，自北向南，从辽东湾经渤海湾到莱州湾，面积大约5万km2，海岸线长达1 800多km以上。渤海湾西岸为河北省和天津市的滨海平原区，其地区的盐渍土具有地处湿热气候环境、海相沉积、地下水位浅、土颗粒细小及以氯盐为主等特点[2]，其表现的物理力学性质与具有寒旱气候环境、陆地堆积或沉积、地下水位深、土颗粒粗大及以硫酸盐为主的西北内陆盐渍土有很大不同。

1.2 灰色关联法

关联度是指事物之间、因素之间的关联性大小的量度[3]。如果事物或因素变化的趋势一致，则可认为它们关联度较大，反之，则较小。灰色关联分析的核心是计算关联度。一般关联度的计算步骤是：首先， 确定参考数列和比较数列，设X0={X0（k）|k=1，2，…，n}为参考数列（又称母数列）、Xi={Xi（k）|k=1，2，…，n}（i=1，2，…，m）为比较数列（又称子数列）；然后，计算关联系数，Xi（k）和X0（k）的关联系数为

ξi（k）=MiniMinkΔi（k）+ρMaxiMaxiΔi（k）Δi（k）+ρMaxiMaxkΔi（k），式中，Δi（k）为第k个时刻（或指标、空间）X0与Xi的绝对差，Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|；Δmin=MiniMinkΔi（k），为两级最小差；Δmax=Maxi

MaxkΔi（k），为两级最大差；ρ为分辨系数，ρ∈（0，+∞），ρ越小，分辨力就越大，一般ρ的取值区间为（0，1]，取ρ=0.5。最后计算关联度。关联系数较多不便进行比较时，将各时刻的关联系数集中为一个值，即求平均值可得关联度计算公式为：

ri=1Nnk=1ξ0i（k） （k=1，2，…，n，i=1，2，…，m），式中，ri为比较序列对参考序列的关联度；N为数列的长度，即数据个数。

1.3 影响因素及数据选取 选取研究区中5个不同地点的盐渍土，将盐渍土地基承载力基本值f0定为参考数列（母数列）X0（k）（k=1，2，3，4，5），并分别选取含水率ω、含盐量C、容重γ、孔隙比e、液限ωl、塑性指数Ip、压缩系数α1-2、压缩模量Es、粘聚力c、內摩擦角作为比较数列（子数列）Xi（k）（i=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10；k=1，2，3，4，5）（表1），并对参考数列和比较数列数据进行无量纲化的处理，计算公式为X′i（k）=Xi（k）/Xi（1） （i=0，1，…，10；k=1，2，…，5）， 无量纲化处理后的数据如表2所示。

2 结果与分析

分辨系数ρ取值0.5，并按照以上步骤计算得到盐渍土各项物理力学性能指标和地基承载力基本值之间的灰色关联系数ξ1（k），所得结果如表3所示，再按照公式ri=1Nnk=1ξ0i（k）计算得出关联度γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6、γ7、γ8、γ9、γ10分别为0.971、0.628、0.941、0.967、0.969、0.968、0.805、0.973、0.881、0.943。可见，这些关联度数值均大于0.6，且接近0.9，说明我国北方滨海盐渍土的地基承载力是受诸多因素共同作用的，且这些因素对地基承载力的影响也较为密切。关联度的排列顺序依次为γ8>γ1>γ5>γ6>γ4>γ10>γ3>γ9>γ7>γ2，相应各因素对盐渍土地基承载力的影响程度排序依次为压缩模量Es>含水率ω>液限ωl>塑性指数Ip>孔隙比e>内摩擦角>容重γ>粘聚力c>压缩系数α1-2>含盐量C。根据关联度排序結果可知，压缩模量Es对盐渍土地基承载力影响最大，且地基承载力随压缩模量的减小而减小。其原因是我国北方滨海盐渍土地区的盐渍土压缩模量Es值均接近或大于0.5 M/Pa，属于高压缩性土。在外力荷载作用下，盐渍土地基会产生较大的压缩变形[4]。

从关联度影响分析来看，以含氯盐为主的滨海盐渍土，含盐量对其承载力的影响最小。当盐渍土含盐分较少时，土中孔隙水能充分溶解土中易溶盐而形成盐溶液，以离子形式存在于土内孔隙水中起不到骨架作用，使粘聚力变小；盐溶液在土粒相互移动时起润滑作用，从而使内摩擦角也变小，承载力变小。但当土体含盐量较大时，土中孔隙水的盐溶液达到饱和状态，多余盐分便以晶体的形态存在于土中并成为土骨架的一部分，起着重要的胶结作用，致使土的粘聚力及内摩擦角随含盐量的增加而增大。

3 结论

盐渍土是一类特殊土，其地（路）基承载力受诸多因素的综合影响。通过建立灰色数值模型，分析出影响盐渍土承载力的各因素权重关系，以利于更好地认识盐渍土的工程特性。经分析，各因素对我国北方滨海盐渍土地基承载力的影响程度排序依次为压缩模量Es>含水率ω>液限ωL塑性指数In>孔隙比e>内摩擦角>容重γ>粘聚力c>压缩系数α1-2>含盐量C。压缩模量ES对盐渍土地基承载力影响最大，且地基承载力随压缩模量的减小而减小；以含氯盐为主的滨海盐渍土，含盐量对其承载力的影响最小。总之，灰色关联分析法是一种以定量分析为依据的定性的研究方法，用其来综合评价我国北方滨海盐渍土地基承载力具有直观、考虑因素多、分析结果可靠等优点。

参考文献

[1]

徐攸在.盐渍土地基[M].北京：中国建筑工业出版社，1993.

[2] 柴寿喜，杨宝珠，王晓燕，等.渤海湾西岸滨海盐渍土的盐渍化特征分析[J].岩土力学，2008（5）：1217-1218.

[3] 孙芳芳. 浅议灰色关联度分析方法及其应用[J].科技信息，2010（17）：880-881.

[4] 雷华阳，张文殊，张喜发，等.超氯盐渍土的工程特性指标研究[J].长春科技大学学报，2001，31（1）：70-71.