南京市河西漫滩软土工程地质特性研究

斯月英

(江苏省有色金属华东地质勘查局八一三队，江苏南京 201111)

南京市河西漫滩软土工程地质特性研究

斯月英

(江苏省有色金属华东地质勘查局八一三队，江苏南京 201111)

以南京市河西南湖、赛虹桥一带的漫滩软土为代表，讨论了南京市城西漫滩软土的沉积特征、物质成分、粒度成分、物理力学性质及工程地质特性，最后介绍了软土地区地基与基础类型的合理选择原则，为工程建设提供了相关处理措施与建议。

软土，沉积特征，地质，特性

0 引言

南京市地处长江下游，区内河湖水系发育，属典型的河流港口城市。本文依据南京市河西新区河漫滩相软土丰富的土工试验成果及钻孔资料，对该区软土的沉积特征、物质成分、物理力学性质、工程地质特性进行了探讨分析与研究，并阐述了该区软土应力史、压缩特性以及塑性指数与液限之间、压缩系数与含水量之间的相关关系，以助于对该区软土的合理利用。

1 工程地质概况

南京河西漫滩软土位于长江东侧凸岸，地貌单元属于长江河漫滩，地势较低，地面开阔。地下水埋深一般为0.5 m～1.5 m，并随季节性波动。

根据工程勘察大量的钻孔资料得知:该区地层自上而下分为五大层:

①-1层杂填土:杂色，松散，含碎石块、碎砖等，层厚0.6m～3.2m。

①-2层耕植土:灰褐色，湿，具可塑性，含植物根茎。层厚0.5 m～1.5 m。

①-3层淤泥:灰黑色，饱和，流塑，含较多腐殖物。

②层粘土:局部为重粉质粘土，黄褐色，可塑～软塑，层厚0.7 m～3.6 m，该层为河漫滩相软土的上层。

③-1层淤泥质粉质粘土:灰褐色，饱和，流塑，局部夹薄层粉砂、粉土。层厚4.0 m～25.0 m，高压缩性，该层为河漫滩相软土的中层。

③-2层粉质粘土:灰褐色，饱和，软塑～流塑，层厚0.7 m～20.0 m，底部夹薄层粉细砂，高压缩性，该层为河漫滩相软土的下层。

④层粉细砂:青灰色，稍密～中密～密实，层厚10 m～30 m。

⑤层强风化粉砂质泥岩:棕色或紫红色。强度自上而下由低变高。

本文着重分析和讨论②层粘土，③-1层淤泥质粉质粘土，③-2层粉质粘土的粒度成分、物质成分、物理力学性质和工程地质特性。

据长江防洪堤附近钻孔综合剖面图得知该区地层的沉积特征如下:垂向剖面顶部①层是耕土、塘泥或填土，厚度仅为0.45 m～1.50 m;上部归属河漫滩相，沉积物以粒径小于0.075 mm的悬移质为主，组成淤泥质粘土和粉质粘土，富含有机质及贝壳碎屑。该相厚度为10 m～28.0 m。中部为边滩—河床相，沉积物由粉土—粉砂—细砂—中砂逐渐变化;下部为河床滞留相，颗粒成分呈粗砂—砂砾—圆砾—卵石变化，以碎石土为主。底部为长江河床下伏基层，为粉砂质泥岩、紫红色粉砂岩等，与厚度达55 m的上覆沉积物界限起伏不平，具冲刷特征。垂向剖面特征表明，在基岩冲刷面上的沉积物具典型的河床二元结构，即下部是侧向增大沉积形成的河床滞留和边滩沉积，上部是垂向增长加积形成的泛滥淤积。特定的沉积环境限制沉积物的发育，形成粒径自下而上由粗变细，沉积成土的季节性间歇加积，使硬壳以下的土层的物理力学性质亦呈规律性变化，可成为工程勘察中分层和片区开发的对比依据。

2 南京市河西漫滩软土的物质成分

1)粒度成分及颗粒组成。通过颗粒分析试验得知:南京河西漫滩软土粒度成分主要由粉粒(0.075 mm～0.005 mm)及粘粒(＜0.005 mm)组成。并且呈现从上而下粘粒含量逐渐减小，粉质含量逐渐增多的趋势。2)软土的物质成分。该区软土的物质成分基本均匀。软土的静力触探曲线的特征为无明显的峰谷，其主要成分是粘土矿物和粒砂以下的碎屑。

3 南京市河西漫滩软土的物理力学性质

南京市河西长江漫滩垂向剖面中的河漫滩相软土是一种高压缩，较高孔隙比，低强度软土。其压缩性系数为0.5 MPa-1～1.20 MPa-1，孔隙比为1.0＜e＜1.5，天然含水量接近或大于液限含水量(见表1)，计算承载力60 kPa～110 kPa。河漫滩相软土分为上、中、下三个层位，上层一般为粘土或重粉质粘土，俗称硬壳层，强度稍高，一般为可塑～软塑状态。中层为淤泥质粘土，淤泥质粉质粘土，天然含水量较高，孔隙比大，强度低。下层为粉质粘土或粉质粘土夹粉砂，该层强度稍高，但依然是较大孔隙比，低强度的软土。根据该区内近千个土工试验结果统计，各土层的物理力学指标如表1，表2所示。

表1 南京市河西漫滩软土物理力学指标表(一)

表2 南京市河西漫滩软土物理力学指标表(二)

另外根据区内近千个河漫滩相软土的物理力学指标，通过作相关关系图，得出该区软土的塑性指数Ip与液限WL(%)之间存在相关关系(正相关)，液限值越大，塑性指数越大，反之亦然。相关公式为:

力学指标压缩系数(a1-2)与天然含水量(W)之间也存在相关关系，通过作相关关系图，得知:压缩系数与含水量成正比，天然含水量越大，孔隙比越大，压缩系数也越大，压缩性越高，强度越低。反之，天然含水量越小，孔隙比也越小，压缩系数亦越小，强度越高，其相关公式为:

得出这两个相关公式，在实际工作中具有重要的意义。土的塑性指数是土的定名的重要指标，土的液限WL在土工试验中一般容易测准确，而土的塑限WP在联合测定法及搓条法中均不易测准，该指标受人为因素影响较大，因此在准确测出土的液限WL值后，利用相关式(1)，可以大致求得土的塑性指数Ip。相关式(2)在实际工作中意义更大，因为软土易扰动，扰动后其力学指标往往变小，而天然含水量受土的扰动影响较小，容易测得准确。利用式(2)，就可以根据土的天然含水量大致求出土的压缩系数值，对实测的压缩系数值进行校正或对比，以便得出扰动土的压缩系数的准确值。

4 南京市河西漫滩软土的工程地质特性

1)软土的应力史。据市内埋藏型河漫滩相软土沉积物中14C年龄值为6190年±260年～3310年±120年，推测南京市河西漫滩软土系现代沉积物。由于该相直接暴露或接近地表，处在接受沉积的季节性间歇增量加荷阶段，即小增量加荷。并在单一的土的自重应力作用下发生压缩固结现象，成为一种缓慢堆积起来的欠固结土。

2)软土的压缩特性。通过有侧限的固结试验，e—log P曲线无拐点形态较陡，曲线的形态呈“L”形，而不是“乙”形。表明软土的前期所承受的固结压力较低。

3)软土的抗剪特性。对河西漫滩软土不同层位的土层进行直接快剪，发现上层粘性土抗剪强度较高，一般为C=9 kPa～30 kPa，内摩擦角φ=6°～18°，中层淤泥质粘性土一般在4°～15°，如表2所示，下层粉质粘土夹粉细砂的软土内摩擦角稍高，可达15°～24°。内摩擦角φ与塑性指数成反比，Ip越高φ值越低，Ip越低φ值越大。

4)软土的渗透特性。对南京河西漫滩软土进行渗透试验得出，该软土的渗透性很小，渗透系数很低，一般垂直方向为1.54× 10-6～4.55×10-8，水平方向为1.20×10-6～8.20×10-7。

5)软土的触变性。通过多次做无侧限抗压强度试验得知:该区软土的上层灵敏度一般为St=1.5～2.0，中层St=4.0～10.0，下层St=3.0～6.0，属于高灵敏土。该区软土除上部硬壳层外具有明显的触变性。

6)具有明显的不均匀性。同一个场地软土的厚度不等。有的钻孔在8m左右见粉细砂层;有的钻孔到30m左右才能见粉细砂层。因此，在该地区进行工程勘察时一定要注意软土的分布特征，详细准确地探明场地内软土层的分布状况，以便提供准确的工程勘察成果资料。

5 南京河西漫滩软土地区地基与基础类型的合理选择

前面分析和阐述了河西漫滩软土的沉积特征、物理力学性质及工程地质特性。目的是有助于对该区软土的合理开发和利用。

对于荷载小，沉降量要求不高的三级建筑物，宜采用浅基础，应尽量使用上部的硬壳层。将顶部的填土、淤泥挖除，换填工程性质较好的粉质粘土或碎石土，并分层压实。可用②层粘土作持力层。

对于6层～7层住宅楼，由于软土承载力低，压缩性高，满足不了住宅楼对变形的要求，可采用深层水泥搅拌桩，形成复合地基，提高地基土的强度，降低地基土的变形量，不但提高了软土的地基承载力，而且解决了软土容易产生不均匀沉降的问题，施工效果较好。采用振动沉管灌注桩处理地基，也可以满足住宅楼对变形的要求。

对于荷载大，沉降限制严格的高层建筑物，宜采用桩基，如钻孔灌注桩，预制桩等。桩基础应穿过软土层，采用④层粉细砂或强风化～弱风化基岩作为桩端持力层。在该地区进行基坑开挖时，要注意软土具有的流变特性，将引起土体位移，而可能导致对邻近建筑物的危害。

6 结语

1)南京河西漫滩软土中粒度成分主要由粉粒(0.075 mm～0.005 mm)和粘粒(＜0.005 mm)组成，物质成分基本均匀。

2)南京河西漫滩软土天然含水量(W=35%～54%)大，重度小，孔隙比大(e=1.0～1.5)，压缩性高(a1-2=0.5 MPa～1.2 MPa)，抗剪性强度低，渗透系数小(K=1.20×10-6cm/s～4.55×10-8cm/s)，是一种高压缩，较大孔隙比，低强度的软土。计算承载力低(60 kPa～110 kPa)。

3)南京河西漫滩软土的塑性指数Ip与液限WL之间，压缩系数a1-2与天然含水量W之间存在着相关关系，其相关公式分别为:

当WL=35%～55%时Ip=0．743WL-16．5;当W=32%～50%时a1-2=0．039W-0．85。此相关公式是根据大量数据得出的，可作为该区软土的经验公式。

4)南京城西漫滩软土具有明显的触变性和不均匀性，在该区进行工程勘察和地基处理时，一定要考虑这两方面因素。

5)由于河西漫滩软土的上部0 m～3.6 m厚的粘性土强度较高，承载力标准值fk=110 kPa左右，应尽量使用该层作三级建筑物的持力层，对桩基础宜用软土底部的粉细砂层或强风化～微风化基岩作为桩端持力层，由于软土中伊利石含量较高，桩基础施工中要注意缩径现象。

［1］ 刘大鹏，张青喜.地基与基础［M］.北京:清华大学出版社，2009.

［2］ 《工程地质手册》编写委员会.工程地质手册［M］.第4版.北京:中国建筑出版社，2007.

［3］ GB 50021—2001，岩土工程勘察规范［S］.

Research on soft soil engineering geological characteristics in Nanjing Hexi overbank

Si Yueying

(Jiangsu Non-ferrousMetal East China Geological Survey Team 813，Nanjing 201111，China)

Taking the overbank soft soil near Nanjing Hexi south lake，Saihong bridge as a representative，this paper discussed the sedimentary characteristics，material composition，particle size composition，physical and mechanical properties and engineering geological characteristics of Nanjing west overbank soft soil，finally introduced the reasonable selection principle of soft soil area types and ground foundation，provided relevantmeasures and suggestions for engineering construction.

soft soil，sedimentary characteristic，geological，characteristic

TU447

A

1009-6825(2015)29-0058-02

2015-08-06

斯月英(1962-)，女，高级工程师