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user: 3. 薄层状黏性土主要物理力学性质 3.1. 土工测试指标 1) 区域性物理力学指标 根据珠江三角洲及周边地区地面沉降地质灾害监测(雷州半岛地区)项目 [ 6 ]，雷州半岛地区湛江组薄层状黏性土的状态可分为软塑、可塑和硬塑三种，该项目将薄层状黏性土分为软土和非软土两块进行统计。 软塑薄层状黏性土(软土层)的主要物理力学指标值：液性指数0.94~1.17 (平均值1.08)，孔隙比0.993~1.393 (平均值1.203)，含水率4.40%~47.80% (平均值43.25%)，压缩系数0.50~0.97 MPa −1 (平均值0.79 MPa −1 )，压缩模量2.30~3.90 MPa (平均值2.90 MPa)，黏聚力6.50~28.60 kPa (平均值14.75 kPa)，内摩擦角2.10˚~8.00˚ (平均值4.00˚)。 可塑~硬塑薄层状黏性土的主要物理力学指标值：液性指数−0.24~3.26 (平均值0.74)，孔隙比0.176~1.740 (平均值1.090)，含水率12.%~91.2% (平均值39.4%)，压缩系数0.05~1.52 (平均值0.45)，内摩擦角1.0˚~39.0˚ (平均值13.6˚)，黏聚力0.0~131.8 kPa (平均值23.4 kPa)。 同为湛江组老黏性土，一般黏性土的液性指数为−0.61~2.71 (平均值0.49，比薄层状黏性土小34%)，孔隙比0.311~2.000 (平均值0.917，比薄层状黏性土小16%)。 2) 典型场地物理力学指标 根据中海油湛江某公司80万吨/年重交沥青升级技术改造项目岩土工程勘察资料 [ 7 ]，薄层状黏性土的土工试验样本数共124个，其中在软土层中的样本数2个，在非软土层中30 m以浅样本数为70个、30 m以深样本数52个。物理力学指标统计结果如下。 软土层主要物理力学指标值：液性指数1.232~1.248 (平均值1.240)，孔隙比1.010~1.045 (平均值1.028)，含水率37.0%~38.1% (平均值37.6%)，压缩系数0.56~0.68 MPa −1 (平均值0.62 MPa −1 )，压缩模量3.00~3.62 MPa (平均值3.31 MPa)，黏聚力4.50~10.50 kPa (平均值7.50 kPa)，内摩擦角3.10˚~3.30˚ (平均值3.20˚)。 非软土层30m以浅主要物理力学指标值：液性指数0.146~ 1.258 (平均值0.709)，孔隙比0.710~1.715 (平均值1.265)，含水率24.1~60.7% (平均值44.7%)，压缩系数0.13~ 1.15 MPa −1 (平均值0.51 MPa −1 )，压缩模量2.00~18.85 MPa (平均值5.66 MPa)，黏聚力5.30~48.40 kPa (平均值22.42 kPa)，内摩擦角3.60˚~28.00˚ (平均值10.29˚)。 非软土层30 m以深主要物理力学指标值：液性指数−0.330~0.975 (平均值0.528)，孔隙比0.604~1.518 (平均值1.227)，含水率19.7%~53.7% (平均值43.1%)，压缩系数0.05~0.63 MPa −1 (平均值0.36 MPa −1 )，压缩模量3.37~32.42 MPa (平均值7.77 MPa)，黏聚力15.30~224.20 kPa (平均值35.82 kPa)，内摩擦角5.30˚~22.00˚ (平均值12.57˚)。 以现行建筑地基基础设计规范 [ 5 ] 为依据判断其状态如下：① 软土部分，液性指数平均值为1.240，状态为流塑；② 非软土层30 m以浅部分，液性指数平均值为0.709，状态为可塑，临界软塑状态；③ 非软土层30 m以深部分，液性指数平均值为0.528，状态为可塑。根据野外勘察情况来看，软土的实际状态应为软塑，非软土层30 m以浅的可塑状态也未接近临界软塑状态，显然，室内测试的薄层状黏性土液性指数值偏大。 3) 液性指数和孔隙比偏大的原因 从野外编录来看，薄层状黏性土近水平微薄层理厚仅1~8 mm，且层面夹粉细砂，因而总体来看其含水空隙会比一般黏性土的要大。 从概念上看，土的孔隙比(e)是土中孔隙体积(V V )与土中固相骨架体积(V S )的比值，即e = V V /V S ，显然，薄层状黏性土的特殊层理特征使其孔隙比要比一般黏性土的大。 雷州半岛地区的薄层状黏性土均在地下水位以下，其层理间的粉细砂含大量重力水，因而总体上来看其含水量(W)也会比一般黏性土的要大。而液性指数(I L )的计算公式为：I L = (W − W P )/(W L − W P )，该类土在未经扰动之前，其液限(W L )和塑限(W P )与一般黏性土无大的差别，因此，在含水量偏大的情况下其液性指数也偏大，但原状的薄层状黏性土的力学性质则与一般黏性土差别不大。 3.2. 标准贯入试验成果 根据中海油湛江某公司80万吨/年重交沥青升级技术改造项目岩土工程勘察资料 [ 7 ]，薄层状黏性土的标贯试验样本数共1096个，其中，标贯试验呈软塑状(杆长校正后标贯击数小于4击)的样本数79个，可塑~硬塑状的标贯样本数为1017个。统计结果如下。 软塑状薄层黏性土层标贯试验统计成果：实测击数3~6击，平均4.6击，标准值3.7击，变异系数0.140，样本数据稳定性好；杆长校正击数2.2~3.9击，平均3.2击，标准值2.6击，变异系数0.124，样本数据稳定性好。 可塑~硬塑状薄层状黏性土层标贯试验统计结果：实测击数5~27击，平均9.5击，标准值9.0击，变异系数0.251，样本数据稳定性较好；杆长校正击数4.0~14.0击，平均5.7击，标准值5.4击，变异系数0.200，样本数据稳定性较好。 结合勘察资料可知，薄层状黏性土基本以可塑状态为主，软塑状的薄层状黏性土(软土)仅在该层局部的顶部出现，而硬塑状的薄层状黏性土也仅在该层局部的底部出现。 统计该项目标贯试验实测击数与深度变化规律详见图1，标贯实测击数(y)与深度(x)呈线性关系，即标贯实测击数随深度的增加而增大，其回归方程为y = 0.2615x + 1.9529。 图1. 标贯试验实测击数(y)随深度(x)变化趋势 经检验，该回归方程的显著程度较高，相关系数(R)为0.709。但在软塑状地层或在可塑~硬塑状地层中，经杆长校正的标贯击数与深度的相关程度不高，即同一状态层的校正标贯击数受深度因素的影响不大。 3.3. 轻便触探试验成果 根据遂溪县镇村生活污水处理及配套管网工程项目为例 [ 8 ]，基坑开挖后的薄层状黏性土直接暴露地表，通过对1.80 m以浅表层进行轻型动力触探试验，发现顶部1 m左右呈软塑状态，力学性质较差，探测击数N 10 标准值为5~7击(详见表1)；1.0~1.8 m深度的力学性质较好，N 10 标准值为14~17击。 Table 1 Statistical Table of light dynamic penetration test result 统计值 试验深度(m) 0~0.3 0.3~0.6 0.6~0.9 0.9~1.2 1.2~1.5 1.5~1.8 探测击数N 10 (击) 最小值 4 7 9 12 17 20 最大值 12 13 20 32 35 30 平均值 8 11 16 25 26 26 标准差 2.745 2.224 3.768 7.521 6.548 3.568 变异系数 0.349 0.207 0.236 0.307 0.249 0.136 标准值 5 5 7 14 18 17 承载力特征值的 经验值f k (kPa) 最小值 54 58 66 82 116 140 最大值 82 88 140 236 236 220 平均值 65 76 110 177 178 190 标准差 10.59 11.192 25.448 58.194 44.478 28.466 变异系数 0.164 0.148 0.231 0.329 0.251 0.15 标准值 56 61 88 150 157 166 表1. 轻型动力触探试验成果统计表 在3 m深度内的标贯试验击数为3~5击，呈软塑~可塑状态，由此判定的力学性质要比轻探试验判定的结果稍好些。 在3 m深度内的液性指数为0.970，以此确定的状态为软塑，已临界流塑状态，由此判定的力学性质则要比轻探试验判定的结果要差。