辽东湾地区特殊土工程地质特征研究

方静涛 刘苏 张喆

摘要：以特殊土体为研究对象，以区域特殊土结构特性和工程改良机理为主要任务，摸清工作区特殊土的成因、分布规律以及土的应力历史;并采集软土、人工填土扰动样品，进行室内试验分析，研究区域特殊土体分布、工程地质性质、工程改良措施等。

关键词：辽东湾;特殊土;工程地质性质

引言

本次研究选取研究区内较为典型的营口东南部盐渍土分布区为对象，进行X光衍射试验和扫描电镜实验分别测定盐渍土成分和微观结构特征。

土的矿物包括原生矿物、次生矿物、非晶质粘土矿物。原生矿物是母岩风化的产物，其化学成分保持与母岩一致，仅形状大小发生变化，主要有石英、长石、角闪石、云母类矿物等矿物;次生粘土矿物是原生矿物氧化、水化、水解等化学风化而来，有高岭石、伊利石和蒙脱石等。

1  特殊土的分布情况

1.1  软土

研究区内软土变化很大，厚度总体特点为从海岸线向内陆呈减少的趋势。分布区埋深由于成因等原因差别很大，根据钻孔资料分析，整个研究区软土埋深从1.8m开始可达18m，整体来看，大致沿海地区埋深较浅，内陆地区埋深较深。海岸带软土埋深以10m以内居多。沿海地带各区段软土岩性组合都类似，其垂向结构都为夹层状分布。上覆层一般为为杂填土、粘性土等，较薄，其下伏层为砂类土或粉质粘土。根据上、下覆土层性质、厚度可分为单层结构、双层结构和多层复合结构。单层结构上部有少量的覆盖层，覆盖层下面即为大量的粉质粘土及淤泥质粉质粘土，软土的下伏岩层主要为粉质粘土、粉细砂等;双层结构出现二软土层中间夹有粘土或粉质粘土层;多层复合结构即粘性土、淤泥质粘土、细粒砂土、碎石土互层出现。

1.2  砂土液化分布特征

根据我国《建筑抗震设计规范》砂土液化判定的要求和判定方法的，通过野外勘察、标贯试验、汇总研究区砂土液化资料，整理得研究区砂土液化分布。根据区内勘察资料，本次研究区砂土液化可分整体上成三类区域：盘锦沿海地区大洼县-田家镇一线大约平行于海岸线以南地区，饱和砂层液化程度严重，一般为中等-严重液化;兴隆台-于楼-古城子一线至大洼县之间地带液化程度相对较小，勘察钻孔主要为轻微-中等液化，局部不液化;营口市区，液化程度较小，营口沿海产业基地钻孔一般不液化。

根据钻孔资料，大洼县地区液化层一般埋深5米左右，厚度1.5-3.5米，局部不液化。液化最为严重的辽滨地区，液化层埋深3-5米，厚度最高可达20多米，液化层以饱和松散粉砂、粉砂粉质粘土互层或夹层为主，下卧层为粉质粘土或中密粉细砂。分析液化层成因主要为新近沉积海陆过渡相砂层结构松散造成。

1.3  盐渍土分布特征

盐渍土作为一种特殊岩土，因其易溶盐含量高而引起盐胀性、溶陷性、腐蚀性特征而成为影响工程建筑等成为重点研究对象之一。针对于盐渍土的研究，较为传统的有研究盐渍土成因、易溶盐类型及含量、细微观成分结构、以及评价其盐胀、溶陷、腐蚀特征为主，研究方向主要为盐渍土的易溶盐特征、微观结构、矿物成分等对于工程地质性质的影响以及盐渍土的工程改良等。

研究区盐渍土分布及成因有以下特征：

研究区营口境内盐渍土主要集中在营口东南部沿海产业基地地区，该地区原来就有大片盐田分布，在调查中发现，该地区已开辟为工业厂房集中的经济开发区，但局部裸露地區仍能发现有盐晶体析出。

2  软土X射线矿物衍射分析

依据研究区软土X射线矿物衍射分析结果，总结研究区内软土的矿物如下：

2.1  原生矿物

经土样的X射线衍射分析，原生矿物含量为41.9%，主要以石英、长石为主，其中石英为占总含量的10-24%，平均值为14.25%，钾长石占总含量的2-42%，平均值为15%：斜长石占总含量的5-14%，平均值为9.75%：以及少量的白云石和黑云母，约占矿物总含量的1.1%。

2.2  次生矿物

次生粘土矿物含量为58.1%，主要为伊利石，蒙脱石，其中伊利石的含量在1-5%，其中伊蒙混层含量在32-80%。由于伊利石、蒙脱石相邻晶胞之间具有较强的氢键连接，结合较弱，水分子容易自由渗入，形成较细的颗粒，比表面积较大，亲水性较强，压缩性高，抗剪强度小，工程地质条件差。

3  特殊土的微观和孔隙特征分析

3.1  扫描电镜分析

在分析软土矿物成分特征来研究场地工程性质时，切取原状样0.6cm*0.6cm*1.5cm长方体，置于液氮中瞬间冷冻，避免水分结冰膨胀破坏孔隙结构;用冻干仪将土样在真空条件下升华冻干，取自然断面进行扫描电镜扫描并分析。通过上述方法，对土样扫描放大不同倍数，得到图像60张，效果良好。

根据电镜扫描图像，发现场地软土具有如下特征：

13-5、15-1土样为粉质粘土，扫描电镜显示成絮凝状，矿物颗粒中次生矿物较多，以粘粒为主的絮凝体集粒为基本结构单元，少量原生矿物颗粒分布其中;矿物形态多为片状，扭曲严重，定向性差，因而工程地质性质较均匀;孔隙相对较大，但连通性不好。

14-1土样为淤泥质粘土，扫描电镜显示成絮凝状，由絮状或海绵状集粒包围大颗粒原生矿物构成基本结构单元;矿物颗粒中粘土矿物明显增多，少量原生矿物颗粒分布其中;矿物形态多为絮状、片状，扭曲严重，定向性差。

17-2土样为淤泥质土，扫描电镜显示成絮凝状，由絮状或海绵状集粒包围大颗粒原生矿物构成基本结构单元;矿物颗粒中粘土矿物相对淤泥质粘土略少，少量原生矿物颗粒分布其中;矿物形态多为絮状、片状，扭曲严重，定向性差。

3.2  压汞试验分析

压汞试验简介：试样制备：切取原状土样成约6mm见方的小立方体，仍采用液氮速冻，冻干仪真空升华冻干方法，保证孔隙结构不被破坏。

本次研究对所取土样成功制备试样15个，进行压汞试验，得到如下成果：

以上为部分原状土样的“孔径-累计进汞量”曲线。曲线横坐标为孔隙直径（nm），纵坐标为累计进汞量（ml/g），反映不同孔隙体积所占总体积的大小。曲线斜率越大，该区段随孔径增大进汞量迅速增加，表明该孔径区域孔隙体积越多;曲线斜率越小，该区段随孔径增大进汞量变化不大，则表示该孔径区域其孔隙体积越少，观察土样的扫描电镜图片，并分析压汞曲线，得出土主要为粘土矿物等形成的凝絮状结构，孔隙特征也较复杂，但是大小相对跨度不大，渗透性差。

4  结论

通过野外调查、室内外试验等方法对工作区软土、盐渍土、液化砂土进行研究，分析总结区内特殊土具有：高含水率、高孔隙比、高压缩性、抗剪强度低、固结沉降时间长等工程地质性质，并给出了相应参数指标。另外，还对研究区特殊土的微观结构、孔隙特征等做了分析，通过扫描电镜和压汞试验得出吹填土孔隙特征相对复杂，大小跨度较大，从微观角度分析了吹填土典型工程特性。总结得出特殊土的含水率、孔隙率越高，压缩性越强，抗剪强度越低，其工程条件越差。

参考文献

[1] 王春波.天津滨海新区吹填土固化技术及固化机理研究[D].天津：天津城市建设学院硕士学位论文，2007

[2] 王常明编.土力学[M].长春：吉林大学出版社，2004：65-87

[3] 万建军.真空联合堆载预压处理吹填土应用研究[D].西安：长安大学硕士学位论文，2010

[4] 唐大雄、刘佑荣、张文殊、王清修订.工程岩土学[M].北京：地质出版社，1999.8

[5] 许振强，辽东湾北部工程地质环境及工程适宜性研究，中国海洋大学硕士论文，2005年6月

[6] 张芳枝等 珠江三角洲饱和软粘土的固结特征试验研究[J] 岩土力学 2003 第24卷增刊

[7] 梁喜新等.辽宁海岸带开发概论.[M].海洋出版社，1993

[8] 徐兴华等.吹填土区域软土地基固结特性[J].勘察科学技术 2012年第2期