滨海互层土工程特性试验研究与探讨

卢力强 赵乐乐 李中烁 李明宇

摘 要：以天津滨海新区黏性土与粉土互层土为研究对象，通过开展液塑限试验、三轴剪切试验、渗透试验、固结试验、无侧限抗压强度试验，分析得出研究土层黏粒含量相对较多，属于高压缩性土；水平渗透系数与垂直渗透系数相差2个数量级；提出了合理确定滨海互层土工程参数的建议。

关键词：互层土；渗透系数；塑性指数；力学特性

中图分类号：TU42 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2019）01-0049-02

Abstract： Based on the liquid-plastic limit test， triaxial shear test， permeability test， consolidation test and unconfined compressive strength test， it is concluded that the clay content of the soil layer of Binhai New Area in Tianjin is relatively high. The horizontal permeability coefficient differs from the vertical permeability coefficient by two orders of magnitude， and the reasonable determination of engineering parameters of coastal interbedded soil is suggested.

Keywords： interbedded soil； permeability coefficient； plasticity index； mechanical properties

前言

互层土为滨海相、河滩相之典型沉积，因为全新世海水进退较频，波动周期短，沉积速率快，发育層理较为广泛。天津很多区域存在较厚第四系全新统冲积黏性土、粉土、粉砂互层土，尤其在滨海新区互层土分布范围广，总体呈灰至灰褐色，黏性土含少量有机质，呈软塑至可塑状，粉土、粉砂呈松散至稍密状，大多由单层0.1～1.0cm厚的薄层组成，多呈“千层饼”状。由于互层土各项异性，不均匀性大，土力学性质指标取值差异较大，根据测定的液限、塑限等稠度指标，对照规范进行状态判断地基承载力时可能出现规范估算值与实际情况不协调的情况，同时互层土的渗透性各向差异大，在基坑降水、基坑开挖、基础设计等工程中很容易出现管涌、流沙、渗漏、不均匀沉降等工程问题，甚至已发工程事故。因此开展互层土工程特性研究具有重要的工程应用价值。

1 研究现状

目前各类规范对互层的定名都有相应的规定。如《岩土工程勘察规范》GB 50021-2001（2009版）3.3.6条规定：对同一土层中相间呈韵律沉积，当薄层与厚层的厚度比大于1/3时，宜定为“互层”土；厚度比为1/10～1/3时，宜定为“夹层”；厚度比小于1/10的土层，且多次出现时，宜定为“薄层”。但是在详细勘察中并未对互层土取样及工程参数试验取值做进一步要求。另外工程师及学者，针对互层土特性已经开展一些研究，并取得了初步成果。曹圣华从理论上和实践上论证了互层土的稠度指标与现场标准贯入击数不协调的根本原因，并推荐了对室内液性指数进行折减的方法，求取地基容许承载力，结果与标贯资料基本吻合，并进行了工程实例验证。庄海洋等开展了南京地区互层土的动参数试验研究，结果表明互层土的阻尼明显大于一般性土体，因此具有明显的滤波作用，同时产生很大的剪应变。范建好对互层土地基承载力特征值的确定进行了探讨，提出了按互层土的差平比、厚度比确定其地基承载力特征值的方法。张三定针对武汉地区的互层土开展了力学参数研究，综合比较了室内土工和扁铲侧胀、旁压等原位测试对于夹花层在试验原理上的优缺点，提出了比例系数和主体控制等改进方法确定承载力等力学参数。综上来看，针对天津滨海互层土工程特性的研究不多，因此非常有必要对天津滨海互层土工程特性进行系统研究，为工程设计提供合理的土性参数。

2 试验方案

本次研究以天津滨海新区塘沽某场地土为研究对象，通过现场勘查确定取土深度范围为7至13m。

对所取土样按取样深度分为3组，分别为7.0～9.0m、9.1～11.0m、11.1～13.0m，每组土样不少于15个，分别进行物性试验、固结试验、渗透试验、三轴剪切试验、无侧限抗压强度试验等，各实验样本不少于6个，保证物性试验对应于其他力学参数试验。

3 数据分析

不同取样深度土样参数测试结果见表1。

根据表1结果，分别从深度影响、力学性质、渗透性等三个方面进行分析。首先从深度变化上看，天然状态物性指标和渗透性的平均值和变异系数相差不大，但是界限含水量、三轴抗剪强度指标和压缩模量的平均值和变异系数随取样深度不同，变化量超过15%，说明互层土随深度变化力学特性差异相对较大，主要原因在于互层土中黏性土和粉土层的厚度比不同，沿深度发生变化造成的；从界限含水量来看，互层土黏粒相对较多，塑限指数基本在粉质黏土范围内，处于软塑至流塑状态，9.1-11.0m变异系数最大；从压缩模量上来看，平均值都在5MPa以下，基本是高压缩性土，变异系数都大于0.2，差异较大，主要由于实验土样高度2cm，对互层土的代表性不够；从抗剪强度结果来看，最大值和最小值变化幅度较大，但是变异系数比压缩模量要小，说明差异性有所减小，主要原因在于三轴试验和无侧限抗压强度试验试样高度为8cm，减小了土样离散度；从渗透性结果来看，水平渗透系数与垂直渗透系数相差2个数量级，由于存在粉土互层，水平向渗透性很大为弱透水，垂直方向渗透性很小为极微透水；综合来看，9.1-11.0m土层的变异系数都比较大，这与该层土最不均相一致。

4 结束语

互层土在深度上存在很大的不均匀性，造成了物理力学性质离散性大，不易准确得到工程参数，建议在工程勘察时对互层土加密取样，详细记录互层厚度比。互层土垂直和水平渗透性差异大，不能仅通过室内试验确定，需要进行现场抽水试验确定，同时在基坑开挖时，防止管涌、流土等破坏。

参考文献：

[1]张三定.武汉地区“夹花层”土的力学参数研究[J].地下空间与工程学报，2005（增1）：134-139.

[2]孟令福，王东芳.淤泥质粘土与粉砂互层土抗剪强度试验研究[J].港工技术，2009，46（4）：51-52.

[3]曹圣华.滨滩相互层土工程特性初步研究[J].地质学刊，2010，34（1）：61-66.