（岩土工程专业论文）非典型软质土沉降与固结特性研究.pdf

摘要 摘要 尽管目前对软土地基沉降崮结特性和试验手段都有了较系统的研究成果，但由于软土性质极为 复杂，沉降分析中不可避免地存在各种不确定因素，因此，沉降计算结果仍与实际监测结果存在较 大的差异。长江口北侧区域天然沉积土地基主要由粉质土或粉细砂土含粘性土构成的，该类土与粘 性土和砂性土有着本质的区别，天然中间土天然含水量与液限之比几乎与软质天然海相粘土相似， 但是前者相对后者的灵敏度和现场强度更高。为此，研究和分析该地区的地基渗透固结特性是十分 必要的，对应用土力学的研究和我国快速发展的公路交通建设具有重要的理论价值和实践意义。 对目前国内外常用的预测沉降计算方法进行了评价分析，利用通启高速公路沉降资料，通过s p s s 统计分析，得出了不同地基处理措旌f 的简单沉降预测公式。并且简述了利用传递矩阵法求多层地 基中夹砂体系的固结问题，为层状地基一维崮结分析提供r 一种实用的计算方法。 根据长江口地区沉积物的沉积特点，分析了地基渗透固结特性。通过大量试验，对孔隙介质预 测模型参数进行了修正，采用改进的孔隙介质模型预测土的渗透系数的方法，成功预测了长江口北 岸天然沉积土的渗透系数，得到了预测的渗透系数高出室内渗透试验成果一个数量级以上二。基于地 基一维固结理论，提出了考虑地基加固区下卧层修正过的沉降资料反演固结系数的计算方法，反演 分析成果表明，长江口地区沉积物的固结系数相对室内固结试验成果高出l 2 个数量级。将固结系 数反演与渗透系数预测成果应用于地基固结沉降分析，并与实测沉降曲线进行比较，后期误差3 7 ； 而将室内实验成果应用于地基固结分析中，与实测沉降曲线进行比较，后期误差达到l o 卅o ，说 明了室内固结试验和室内渗透试验成果显著偏低，渗透固结的反演和预测结果与该地区士的特性相 符。研究成果对以后的工程实际应用具有重要参考价值。 关键词：沉降；固结；渗透系数；天然沉积土；传递矩阵法；反演 垒! ! ! 里生一一 a b s t r a c t t h ec o n s o l i d a t i o nb e h a v i o ra n dt h et e s t i n gm e t h o d so fs o f ts o i lh a v eb e e ne x t e n s i v e l ys t u d i e d d r e s e n t l y h o w e v e r , t h ec a l c u l a t e ds e t t l e m e n ti sd i f f e r e n tf r o mt h em o n i t o r e do n e ，f o rt h ec o m p l e x i t yo f t h e s o f ts o i l sc h a r a c t e r i s t i c sa n dt h eu n c e r t a i nf a c t o r sd u r i n gc a l c u l a t i n gs e t t l e m e n tt h en a t u r eg r o u n di n n o r t hs h o r eo ft h ey a n g t z er i v e rd e l t a ，m a i n l yc o n s i s t so fa l t e r n a t i v el a y e r so fc l a y e y ，s i l t ya n df i n e s a n d ys o i l s ，w h o s ee n g i n e e r i n gc h a r a c t e r i s t i ci sd i f f e r e n tf r o mt h a to fc l a y e ys o i lo rs a n d ys o i l t h en a t u r a l w a t e rc o n t e n to f t h ei n t e r m e d i a t es o i l si sa l m o s tt h es a m et ot h el i q u i dl i m i to f t h es o f tm a r i n ec l a y s ，b u ti t s i n s i t us w e n g t ha n di t ss e n s i t i v i t ya r em u c hh i g h e rt h a nt h el a t t e r s oi ti sn e c e s s a r yt os t u d ya n da n a l y z e t i l ep e r m e a b i l i t ya n dt h ec o n s o l i d a t i o nb e h a v i o ro ft h o s es o f ts o i l s a n di tj ss i g n i f i c a n tt ot h es t u d yo ft h e a p p l y i n gs o i l sm e c h a n i c sa n dt h ec o n s t r u c t i o no ft h eh i g h w a yi nt h a ta t e a t h ee x i s t i n gs e t t l e m e n tc o m p u t a t i o nm e t h o d sa r ee v a l u a t e da n da n a l y z e df i r s t l yb a s e do nt h ea n a l y s i s o ft h ei n s i t us e t t l e m e n td a t a o ft o n g q ie x p r e s s w a y ，a n du s i n gt h es t a t i s t i c a la n a l y s i ss y s t e m ( s p s s ) ，t h e s i m p l i f i e ds e t t l e m e n tp r e d i c t i o nf o r m u l a so fd i f f e r e n tg r o u n dt r e a t m e n ta r ep r e s e n t e d f u r t h e r m o r et h e c o n s o l i d a t i o nb e h a v i o rw i t has y s t e mo fv e r t i c a la n dh o r i z o n t a ld r a i ni sd i s c u s s e du s i n gt h et r a n s f e rm a t r i x m e t h o d ，w h i c hi sp r o v e dt ob eap r a c t i c a lc o m p u t a t i o nm e t h o dt os o l v et h eo n e d i m e n s i o nc o n s o l i d a t i o no f t h em u l t i l a y e rg r o u n d o nt h eb a s i so ft h es e d i m e n t a r yp r o p e r t i e so fd e p o s i ti nt h ey a n g t z er i v e rd e l t 如t h ep e r m e a b i l i t y a n dc o n s o l i d a t i o nc h a r a c t e r i s t i co ft h e s p e c i a lr e g i o n a ls o t l i 5 a n a l y z e d a n di t sp e r m e a b i l i t ya n d c o n s o l i d a t i o nc o e 衢c i e n tm e a s u r e di nt h el a b o r a t o r yi sg e n e r a l l ys m a l l e r h o w e v c rt h ep e r m e a b i l i t y c o e f f i c i e n ti ss u c c e s s f u l l yp r e d i c t e db yt h ei m p r o v e dp o r em e d i u mm o d e l t h ep r e d i c t e dr e s u l t ss h o wt h a t t h ep e r m e a b i l i t yc o e f f i c i e n to ft h es o i li nt h ey a n g t z er i v e rd e l t ai s1 m a g n i t u d eg r e a t e rt h a nt h a t m e a s u r e di nt h el a b o r a t o r y b a s e do nt h ec o n s o l i d a t i o nt h e o r y , t h eb a c k c a l c u l a t i n gm e t h o dt oc o m p u t et h e c o n s o l i d a t i o nt o e f f i c i e n tf r o mt h ef i e l ds e t t l e m e n tm e a s u r e m e n tw i t ha m e n d i n gt h er e i n f o r c e da r e aa n dt h e u n d e r l y i n gs t r a t u mi sp u tf o r w a r dt h eb a c k c a l c u l a t e dr e s u l t ss h o wt h a tt h ec o e m c i e n to fc o n s o l i d a t i o ni n y a n g t z er i v e rd e l t ai s1 - 2m a g n i t u d eg r e a t e rt h a nt h a tm e a s u r e di nt h el a b o r a t o r y t h em e t h o di s a p p l i e dt oa n a l y z et h eg r o u n ds e t t l e m e n t ，a n dt h er e s u l t ss h o wt h a tt h e r ei sag o o dc o n s i s t e n tb e t w e e nt h e c a l c u l a t e ds e t t l e m e n tc u r v ea n dt h es u r v e y e dc u r v e s k e yw o r d s ：s e t l l e m e n t c o n s o l i d a t i o nc o e f f i c i e n to f p e r m e a b i l i t y n a t u r es e d i m e n t a r ys o t r a n s f e rm a t r i xb a c k c a l c u l a t i o n 东南大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究 成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发 表或撰写过的研究成果，也不包含为获得东南大学或其它教育机构的学位或证书而使用 过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明 并表示了谢煮。 研究生签名：筵鲥日期：翌z ：2 东南大学学位论文使用授权的说明 东南大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的 复印件和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内 容和纸质论文的内容相致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可 以公布( 包括刊登) 论文的全部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权东南大学研 究生院办理。 研究生虢纵师签名：盈期：碑 第一章绪论 第一章绪论 l 。1 研究背景 从上世纪3 0 年代美国和德国开始兴建高速公路，至5 0 年代世界各国大力发展以来，到目前在 全世界6 0 多个国家共修建高速公路1 4 万多公里，随着改革开放的深入，商品经济的迅速发展，交 通运输及能源对经济发展的制约作用日趋显著。我国在8 0 年代中期，确立了发展高速公路的方针。 自从1 9 8 8 年沪嘉高速公路建设成通车以来，沈大、京津塘、广深、沪宁、济青高速公路相继投入运 营，从此我国的高速公路建设进入了高速发展阶段。国外的高速公路建设首先从经济发达地区开始， 然后向经济欠发达的边远地区延伸。我国也是类似情况，由于地区经济发展的不平衡，我国已建或 在建的高速公路大多位于东南沿海一带，这一带地质条件复杂，因此其地基特性也就成为影响高速 公路建设质量和投资规模的重要因素。 袭国沿海，除山东部分地段外，大部分的海岸线为淤泥质海岸。因此，沿海特别是大江、大河 口附近多为河相、海相或泻湖相沉积层，在地质上属第四纪全新纪q 4 土层，多属于饱和的正常压密 粘土。土的类别多为淤泥、淤泥质亚粘土、淤泥质粘土，在南方少数地区还有淤泥混砂层。这类土 具有高含水量、大孔隙、低密度、低强度、高压缩性、低透水性、中等灵敏度等特点。根据公路 软土地基路堤设计与施工技术规范( j t j 0 1 7 9 6 ) 中的规定，天然含水量3 5 与液限，天然孔隙比 1 0 ，十字板剪切强度 3 5 k p a 的土即为软土。因此，在我国沿海地区进行公路建设所面临的多为 软土地基。由于软土的工程性质，决定了软土地基压缩性大、排水固结缓慢、稳定性差等特点，对 公路建设，特别是高等级公路建设将造成不利影响。为保证工程建设的安全和质量，需要对软土地 基采取一定的处理措施，其方法一般可分类为： ( 1 ) 减轻路堤荷载。其主要措施是采用轻质填料，如采用粉煤灰、e p s 超轻质材料等填筑路堤， 粉煤灰容重约9 0 k n m 3 ，一般为土的1 2 左右，e p s 超轻质材料则只有土的1 5 0 1 1 0 0 。减轻路堤 荷载可以直接减小对地基承载力的要求，可有效减少工后沉降。 ( 2 ) 地基处理。常用方法可分类如图l l 所示，通过土质改良或形成复合地基均可提高地基承 载力，有效减小工后沉降，这是公路路堤建设中最常采用的方法。 广排水固结( 堆载预压法) 厂土质改怠 l 时 s = s v q 2 苦协弘1 飞，静如1 ，等 一z ，等知训静卜 当丑= 1 时 s e = s r q2 毒协l ( a , - a o ) c t + ，静书1 ，静 a 一，静鼍1 。，静 当z l 时 哉怿毒协等。心飞) 等卜( a 3 - a , ) v ( ( a 2 ) 5 4 a 2 a2 y l ，。i ”( 1 ) 以 扣“一，等啦。l ，等 1 1 简单实例分析( 见表2 i ) ： 五=：o型g型0；10鬻74 00 4 一，= 。 1 一l o 址 。 。 将五代入式( 2 1 5 ) 得： 0 ( 2 1 2 ) ( 2 13 ) ( 2 1 4 ) ( 2 15j 第二章孔隙介质模型预测渗透系数 s g = ( 6 2 6 5 ) 1 4 7 6 + 0 0 2 ( 0 4 9 0 0 7 4 ) + + 1 1 2 ( 4 7 6 2 3 8 ) ( 1 4 7 6 2 ) _ 83 4 m ! 堙 表21 砂粒( g 。= 2 6 5 ) 的颗分表 5 0 a o2 9 7 2 2 10 0 m0 1 4 98 1 4 0 啦0 1 0 54 2 0 0 mo0 7 4 2 ( 万丽五号丽忑兀医赢丽彘甄丝l 该方法也可简单作为粘性土比表面积公式的预测。 lf i l l e r s 的比表面积的预测步骤如下： 按照a s t md 4 2 2 6 3 法做颗分试验； 测定砂的比重g 。 按照下式计算等代的& ： 耻g 3 - - 7 5 f ( a i - a o ) v ( a 2 。) + ( a 2 - a o ) v 町( 一a 1 ) 小，1 ) 等 h 刊- a ) 掣 计算粉粒形状因子f 计算真实的比表面积s = f 1 1 简单实例分析( 见表22 ) 置= 删。g ，_ 篆x 3 ( 0 0 i - 0 0 0 5 ) ( 0 2 4 0 0 0 5 2 ) + ( 0 0 2 - 0 0 0 5 ) ( 0 4 5 0 0 1 2 ) + ( o 0 3 一o 0 1 ) ( o 6 5 0 0 22 ) + + ( 0 0 7 4 一o 0 5 ) ( 0 9 4 0 0 6 2 ) + ( 3 0 0 7 4 0 0 6 ) ( i 0 0 7 4 2 ) = 2 5 8 3 ，z 2 k g 表2 2 细粒粒径分布( g 。= 2 8 8 ) 颗粒粒径 “tm 埘 80074 1 0 0 00 69 4 如 00 5 8 9 乱o0 4 8 3 毋00 3 7 6 啦 00 2 6 5 口，00 i 4 5 却0 0 0 5 2 4 i l 东南大学硕士学位论文 计算如下： 许多试验中，砂样本身就含高量的细粒成分，这种情形下，o 0 7 5 的颗粒和 o 0 7 5 的颗粒的 表面积要分开计算，最后总比表面积是各部分表面积重量的平均数。 2 基于简单的几何考虑的预测方法 c h a p u i sa n dl e g a t e ( t g 提出了估算无粘性土t t 表面积s ( m z k g ) 的方法，即 跗) 2 去 ( 2 1 7 ) s ：旦业( 2 1 8 ) p 。“d 式中：d 为球体的直径或立方体的边长；a 是密度( k g m 3 ) ；( j f k d b “) 为大于粒径d 的重量百 分比与小于粒径d 的重量百分比的差。 对于粒径分布曲线上小于最小粒径d m 的粒组，c h a p u i sa n dl e g a t e 提出了等效粒径d 。的概 念，即： 夸去f = y2 d y = 争 上式不必像式( 2 1 2 ) 那样采用形状因子，就可以更加准确的估计比表面积( 见表2 3 ) 。 表2 3 石灰岩灰尘粒径分布( g ，= 2 8 8 ) 粒径( m m ) 累计率( ) ( 只v 一只州) s = 6 p 。( m ：k g ) x s ( m z k g ) 00 7 4 1 0 0 0 0 6 9 4 0 0 6 3 4 7 2 2 0 8 0 0 58 9 0 , 0 6 4 1 6 7 2 0 8 0 0 4 8 30 0 6 5 2 0 83 1 3 0 0 3 7 6 0 0 7 6 9 4 4 4 8 6 0 0 26 5 n 1 1 1 0 4 1 7 1 14 6 0 0 1 4 50 2 2 0 8 3 3 4 1 6 7 0 0 0 5 2 4 0 2 1 4 1 6 6 7 8 7 5 上l 一一! ：兰 ：! ! ：! ：型 标注：s = o 嚣) = 3 2 5 2 m 2 堙 通过式( 2 1 9 ) 计算出心：0 0 0 2 9 。 2 3 4 粘性土的比表面积预测 c h a p u i s a n d a u b e r t i n ”根据大量的实测资料，提出了当i p _ 1 5 时，比表面积与细颗粒含量有 关，并可以建立母+ ( ( 2 岫1 ) 】的图解函数关系，参见图2 - 6 。 关于粘性土比表面积的更一般经验关系，是建立在s 0 3 l ( 1 l o ) 之间的指数函数关系。采用表 达式( 2 2 0 ) 预测。 6 0 时，预 测精度相对较差，尤其是含有高岭石的粘性土。根据实测数据，存在近似的直线关系1 s 1 。， 相关系数r 2 = o 8 8 ，参见图2 7 。 第二章孔隙介质模型预测渗透系数 9 0 7 日 一呻 辜” 皂4 0 n 3 。 2 0 。 驴h 岫h 竹m n 弱 j 。 ， 片 j 02 a 4 0 6 08 01 i t r t h a n 2 “m 图2 - 6s - - 如+ ( 的预测精度取决于比表面积s 的预测精 度和土体试样的饱和度。对于无粘性的，s 的预测具有良好的精度，但是饱和度s r 的影响不可忽 略。m u a l e m ( 1 9 7 6 ) 提出饱和度的修正公式，即 黑：丁( s ，- - 而s o ) 3 (222)k( s a t ) ( 1 一s 。) 3 式中，岛为砂性土和粒料仅仅含有残余含水量时的饱和度，一般为0 2 。 对于粉砂类土，当比表面积的估算准确合理时，采用表达式( 2 2 1 ) 可以较好地预测渗透系数k 。 但是，由于粉砂既包含了塑性颗粒，又包含了粘性颗粒，这给s 的预测带来困难。例如针对一冰渍 土预测分析表明，只有当粗粒采用表达式( 2 1 9 ) ，细粒( 5 的粉砂，特殊的预测方法或者完全累计曲线与界限含水量 相结合的方法用于预测s ，提高预测精度是首先必须解决的问题。 对于粘性土，可以采用表达式( 2 2 0 ) 的方法估算比表面积s ，再采用表达式( 2 2 1 ) 预测其渗 透系数k a 预测结果与实测有一定偏差，这主要是由于如下几个方面的影响，即粘性土比表面积佶 算的不确定性、饱和度的不同、是否达到稳定固结状态以及结合水薄层。 2 。4 工程实例分析 2 4 1 工程实例i l ，工程概述 南京至启东高速公路( 简称宁启高速) 是江苏省公路网规划的骨架之一。该条高速公路横穿苏 北沿江地区，是江苏省规划的“四纵四横四联”公路网的“横三骨架，连接了南京、扬州、泰州、 1 3 眇 。一屹r 引l 钉 阮 。一s 城 札。 式 东南大学硕士学位论文 南通、海门以及启东等江北发达城市，构成了该区东西陆路运输的大通道。南通一启动段项目区位于 长江入海口，东临黄海，南依长江，为辽阔的长江三角洲平原的一部分。南i 弘启东段分为南通海 门段，简称通海段；海门启东段，简称为海启段。通启高速公路是宁启高速公路的重要组成部分， 是江苏省和南通市“九五”、“十五”期间公路建设中的重点工程，位于苏北南通一启东的沿江、沿 海地带。该段西起南通市宁通公路九华互通，经海门市东北的重镇常乐镇，东至启东镇与省道2 0 1 公路连接。南通至启东高速公路担负着省道横向运输主骨架功能。除此之外，还起着与国道“纵一” 交通流转换的重任。因此，加快建设通启段高速公路，对促进江苏省沿海沿江地区经济的发展，完 善高速公路网，减轻南通市过境交通压力，改善和提高南通港群的疏通条件，推动海洋经济的发展 和建设海上苏东具有重要意义。 通海段和海启段分别位于长江冲积平原和长江三角洲河口段前缘冲积平原。对高速公路有影响 的土层，主要由全新统q 4 和上更新统9 组成。全新统地层底板埋深般约5 0 m ，由冲积相沉积物q 和海相沉积物譬组成。冲积相沉积物深度一般3 0 m 以浅，主要由地表粘性土层( 厚度约5 m ，工程 性质良好) 和粉土质砂( 松散一中密) 组成。下卧海相沉积物主要为亚粘土，软塑或流塑状。上更新 统土层底板一般埋深7 5 m ，主要为冲积相沉积0 7 的中密状粉细砂，工程性质良好。 不良工程地质问题主要发育在全新统地层中，一是表层粘性土层局部零星夹有淤泥质软粘土层， 呈透镜体分布特征，属于软土或软弱土；二是下卧层海相沉积亚粘土层，局部为淤泥质土，属于软 或软弱土：三是在上述表层粘性土和下层粘性土层中间分布一渗透性良好的粉土质砂( 中间层土) ， 该层土部分呈较大孔隙比，为松散状态，浅埋部分存在液化可能。 通海段全线软弱粘性土层分布为上、下两层。其中上层的软弱土层在工勘报告中称之为第一层 软弱粘性土( 亚粘土、亚砂土) ，全线有分布，底板标高0 0 3 o m ，厚度一般4 一t r a ，局部达到t 0 1 5 m 。 土质不均匀，上部具有水平层理。该层土的主要物理力学指标，参见表2 4 。该土层的物理性指标中， 除了稠度指标五略高于1 0 ，相对一般软土，该软弱土层的孔隙比e 和含水量形偏低、压缩性指标 偏低、强度指标偏高、排水固结速度相对较快。表2 4 中第一层软弱土的压缩模量达到 三产6 2 0 6 9 0 m p a ，而c p t 锥尖阻力亦高达p c 1 5 1 6m p a ，无论是压缩性、还是强度，第一层软弱 力学性质良好，远远高于一般概念上软对应的力学指标。由此可见，虽然第一层软弱土的物理 性质稍差，但是其力学性质相对较好。鉴于此，可以认为一般情况下，第一层软弱其力学特性明 显优于一般典型软土。因此，对高速公路建设的影响相对典型软土亦明显不同，有必要做进一步研 究。 表2 4 通海段软( 弱) 土层物理力学基本指标 匡堕堂挢 强度指标原位测试指标 压缩系数压缩模量内聚力 内摩擦角静力触探十字板标贯击数 纽2 1 1 璺： 纽唑! ! 竖!篮2 s 塑! 垒堂!进 9 l on 1 21 31 41 5 o 5 2 一i2 017 卜3 9 51 20 0 - - 1 8 1 3 5 1 8 705 2 , - - 0 7 0 2 76 ，5 482 - 5 0 2 5 03 5 2 0 6 2 0 - - - 6 9 0 1 5 16 0 坐篓孥婆二型墨丝1 2 5 2 = 盈：q i ：兰! z ：z! ：! ! ：! ：堑 i 2 ：= ! ：! != ! i 下卧软弱土层在工勘报告中称之为第二层软弱粘性土，埋深2 5 3 0 m ，厚度一般为2 0 。3 0 m ，局 部地段大于4 0 m 。仅仅在k 1 2 4 + 8 0 0 一k 1 2 8 + 9 0 0 段局部，该土层静探锥尖阻力吼= 0 8 m p a ；十字板抗 剪强度s 。= 2 9 7 7 k p a 。而沿线其它各路段的静探譬c - 1 3 2 5 m p a ，十字板抗剪强度s u = 6 耻1 。j ( p a ，标 贯击数为n = 5 1 5 击不等，与上层软弱土层相似，显然不应隶属于典型软土范畴。局部该土层具有 较高含水量、高压缩性和较大孔隙比，常见的物理力学指标，参见表2 4 。尽管该层土埋置较深，厚 度较大，但该土层的上、下均为透水性土层，且该土层的力学指标并不低，且多为夹砂或互砂层组 第二章孔隙介质模型预测渗透系数 成特征，粉粒含量高，排水固结相对较快。因此，该土层对公路路堤下地基承载力的影响较小，但 是由于其厚度相对较大、埋藏相对较深，该层土的压缩性和固结特性对地基总沉降和工后沉降有一 定影响。 海启段沿线通过两个工程地质区段，其中海门悦来段位于河口相新近沉积亚区；悦来启东段位 于滨海新近沉积亚区。根据软土地层的分布情况，海启段分为a 区段和1 3 , 区段。其中，a 区段 k 1 8 2 + 6 5 0 。k 2 0 4 + 2 2 2 ，全长2 1 3 5 k m 。a 区段浅层软土厚度在2 6 m ，约占区段总长度的4 0 ，下伏 1 3 层粉砂层较厚。b 区段k 2 0 4 + 2 2 2 k 2 2 6 + 6 2 2 ，全长2 2 6 2 k i n 。b 区段浅层软土分布较j 1 。，约占区 段总长度的6 0 ，软土厚度变化较大，最厚处达到1 3 m 。其中，软土厚度超过1 0 m 的有三段，即 k 2 0 4 + 8 0 0 一k 2 0 6 + 5 0 0 ；k 2 0 8 + 7 0 0 一k 2 0 9 + 7 0 0 和k 2 2 5 + 9 0 0 k 2 2 6 + 6 2 2 ，累计长度约5 k m 。b 区段的 下伏i ，层粉砂层相对较薄，厚度不均匀。相对a 区段，b 区段的浅表层软土层和下伏软土层的间距 减小。 浅表层软土j ：层由淤泥及淤泥质土组成，属于海相沉积软土，位于硬壳层( 1 也m ) 之下，集中 在9 和1 0 标段，对路基稳定和沉降具有最直接的影响，尤其是高填路段。下伏软土1 1 l 层由亚粘土 和淤泥质亚粘土组成，系海相沉积为主的海陆交互相沉积，埋深在地表下2 0 m ，与地一层软土间隔 有数米到1 0 多米的粉砂亚砂1 3 层。该层全线分布，属于下卧软土层，对路基l 程上后沉降有不利影 响。上述软土层的主要物理力学指标，参见表2 5 。 表2 5 海启段软土层的物理力学性质统计表 一 物理性指标 名称 含水量 孔隙比液限塑性指数液性指数固结系数 超固结度 w e w l ，p c v 10 - 3 c m 2 s 。o c r 12 34567 8 1 23 54 - 3 96 10 1 1 1 13 l8 3 298 9 9 - 94 ll 。3 7 1 9 352 7 59 6 1 1 13 5 3 3 8810 2 1 1 i3 33 3 6793 3 99 212 7 i3 249 3 59 5 接表2 5 匿堕塑篮强度指标原位测试指标 压缩系数压缩模量 内聚力内摩擦角 静力触探十字板标贯击数 丑堑塑坠l 一皇；：型坚! 型! ! 型：! 竺! ! 兰! 堂!坐童 91 0 1 11 2 1 3 1 4 1 5 03 4 06 847 4 68 21 35 2 45 1 40 2 4605 3 。07 3 业必丛鎏l 型坚；2 2 1 生! = 堑：! ! ：! = 三! ：! i = ! i i 为了更好的研究该地区的软土特性，选取了13 个典型断面进行了勘察取样。采用自由活塞薄壁 取样器获取高速公路地基的不扰动土样，薄壁取样器内径8 0 r a m 、高5 0 0 m m ，先用钻机钻到既定的取 样深度，然后再取样简装入薄壁管，通过人工压入的方法将土压入管内，提起钻杆，取出薄壁样。 对薄壁取样器所得的土样进行颗粒分析试验和变水头渗透试验方法对不扰动试样进行渗透试验。 2 结果分析 利用上述两种预估比表面积的方法，按照级配指标和改进的式( 2 2 1 ) 对渗透系数进行_ 预i 贝! | 。 垂；：i 圣垦：! 垦! i ：! ! ! i k 鎏垄丕望塑型 2 1 粉质粘土 2 0 253 6 ( i 93 9 597 636 35 2 - 6 粘土夹粉砂 2 4o 2 454 8 44 5 2 8638 6 4 97 4 i8 2 - 8 粘士夹粉砂 2 4 乱2 45 7 5 7i7 6 84( 】7 4 32 072 0 2 - 9粉土4 l0 - 4 1 22 0 322 】7 l23 41 1 0 1 9 65 表27 z k 3 k 16 4 + 0 2 6 孔渗透系数预测 挂 几何法相对复实测渗透预测渗透系数预钡4 渗透系数 吉： 土样名称深度m推算的杂理论系数( 几何)( 复杂) 竺：墅翌：! 旦i l 翌：! 型 型! ! ：三窭：! 堕! ! ：! 翌：i ：! 坚! 竖：! 竺：1 3 - 2龄土9 0 9 29 ( 32h ) o57 6 646 1 68 3 3粘- 十2 50 2 528 9 545 7 28( ) 2 9 8f 453 5 , 5 东南大学硕士学位论文 表28z k 4 k 1 9 6 + 0 6 3 孔渗透系数预测 抖 几何法相对复实测渗透预测渗透系数预测渗透系数 主, l 。i - 土样名称深度m 推算的 杂理论 系数( 几何)( 复杂) ” s ( m 2 k 9 1s ( m 2 k g ) k i l o6 c m s 。1 k 1 0 - 6 c m s 1k 1 06 c ms 1 4 - 2 粉土 1 io 1 13 1 3 74 1 4 5 2 2 9 142 6 0 9 4 3 粉土1 5 0 1 5 34 9 995 5 474 6 83 80 4 4 4 - 5 4 7 粉质粘土 粘土 粉土 3 00 3 056 5 38 3 4 0 - 3 433 9 1 3 7 4 l0 - - 4 i2 2 7 74 6 9 6 5 9 7 04 3 0 29 00 3 4 4 24 5 2 j3 16 0 2 1 88 2 53 8 56 垂：! 兰墅鉴! ! ! ! ! ji b 鎏蕉丕塑亟型 士样 几何法相对复实测渗透预测渗透系数预测渗透系数 矗釜 土样名称深度m 推算的杂理论系数( 几何) ( 复杂) 一 ! ! 翌：! 2 1 1 要：! 盟坚! ! ：! 翌：! ：型! ! ：! 翌：型! 竺：! 翌：1 5 - 2 粉砂 1 20 - 1 23 2 1 281 2 01 5 - 3 粉七 2 40 2 43 3 3 183 6 2 37 0 45 62 4 71 5 - 4 粘土2 70 2 734 0 3 293 8 9 630 0 5 5 3 0 9 410 塑垫里丝圭 ：i 生= ：i i! ! ! ：!：茎：! j ! 三 j ：! 表2 1 0z k 6 k i 9 6 + 0 9 3 孔渗透系数预测 ，抖 几何法相对复实测渗透预测渗透系数预测渗透系数 矗1 。i - 土样名称深度m推算的杂理论系数( 几何)( 复杂) 钢 s ( m 2 k g ) s ( m 2 ，k 曲 k l o - 6 c r r 一k 1 0 6 1 2 ms 。k 1 0 6 c ms 。1 6 - 1粉砂40 - - 432 8 6 63 2 953 641 0 051 6l 6 3粉土1 70 1 7 32 8 583 1 l34 1 34 023 39 6 - 4 粉土 2 30 2 337 0 547 2 98o3 6 33 0i2 8 1 6 - 5 粘土 3 10 - 3 l3 2 3 8 582 8 6 69o0 4 0 82 5l8 6 - 6 粘质粉土3 50 3 5 35 5 i65 2 3 10 1 6 218 22 02 6 7 粘质粉土3 70 7 3 7 33 7 l33 5 8 148 74 344 6 7 6 - 8粘质粉土4 40 - , 4 4 33 6 0 13 6 8 100 9 34 073 8 9 表2 1 1z k 7 k 2 1 7 + 8 0 0 孔渗透系数预测 上样 几何往相对复实铡渗透预测渗透系预测渗透系 嘉釜 土样名称深度m 推算的杂理论系数数( 几何)数( 复杂) 墅竺2 1 盟墅竺：! ! 虫型! ! ! ：! 尘：型! ! ：! 里：j ：筻! ! ：! 卫：i ： 7 - 3 淤泥质粉质粘土7 0 735 9 986 0 591 4 92 81 2 75 7 4 细砂1 0 0 - 1 031 5 47l6 392 13 4 6 8 04 1 7 0 7 - 6 粉质粘土 2 l 2 l3 5 2 555 2 6205 7 83 8 i3 79 7 - 9 淤泥质粉质粘土 2 40 2 43 5 7 505 8 440i i l2 7 6 2 67 7 - 1 0 赣质粘士2 70 2 736 6 6 66 8 0702 2 42 28 2 i9 7 一1 1 泌泥质粉质粘土2 3 40 3 438 0 67 7 4 6 411 2l8 92 14 7 1 2 淤泥质粉质粘土3 80 3 834 5 074 7 661 8 24 i8 3 7 4 7 - 1 3 淤泥质粉质粘土4 50 4 536 8 047 4 i 6 2 221 8 7 耋；：! ：圣竖! ! 蟹! ! ：! ! i l 鎏适丕墼重型 + 搓 几何法相对复 实测渗透预测渗透系预测渗透系 嘉； 土样名称深度m 推算的杂理论系数 数( 几何)数( 复杂) ! l 翌：竖! 警卫：! g2 望! ! ：! 里：! 型! ! ：! 翌：堕! 尘! 翌! ： 8 - 3粉80 8 2 2 4 282 4 97 1 2 63 1 1 9 4 8 - 5 粉质粘土 1 9 0 1 92 5 5 195 6 2963 13 86 3 7 1 8 - 6 粉土1 90 1 9 24 9 694 6 7015 2 3 183 59 8 7 粉质粘十3 4 卜3 426 3 l ，16 5 i2o4 7 2 2 9l2 7 3 8 - 8 淤泥质粉质粘土4 50 4 527 l8 77 5 55o2 0 81 8 8 1 6 9 1 6 第二章孔隙介质模型预测渗透系数 表2 1 3z k 9 k 2 1 7 + 7 4 0 孔渗透系数预测 ：弹 几何洼相对复实测渗透预测渗透系预测渗透系 矗l 鱼q - 土样名称 深度加推算的杂理论系数数( 几何)数( 复杂) ”7 s f m 2 k g )s f m 2 l k g ) k 1 0 - 6 c m s - k 1 0 6 c m f 1k | 06 c m 一 9 - 1粉土30 - - 3 55 2 445 3 5908 8 3 9 - 2 淤泥质粉质粘土 6o 62 9 - 4 淤泥霎黧熏粘土1 7 n 5 0 6 1 756 2 6 ，9o9 0 73 64 3 54 9 - 5 粉质粘土 2 30 - - 2 331 0 5 31 0 3 79 0 0 3 7 52 1i2 17 9 - 6 粉土 3 0 0 - 3 0 2 6 1 946 1 5 80 3 1 52 892 92 9 7 粉质粘土夹粉士 3 20 - , 一3 22 5 8 775 8 7 606 4 72 69 2 68 9 - 8 粉3 9 0 一923 7 744 0 7 , 47 6 5 8 217 05 9 - 9粉土43 0 4 3 24 9 245 2 9208 8 3 4 073 5 2 查! ：! ! 三坠! ! ! 鉴；! j ：塑! i l 望重丕墼亟型 + 碰 几何法 相对复实测渗透预测渗透系预测渗透系 嘉釜 土样名称 深度，m推算的杂理论系数 数( 几何)数( 复杂) 一j ! 翌：! ! 型! i 苎：! ! 墅型! ! ：! 翌：! ：型! ! ：= ! 里：型! ! ：! 里：1 1 0 - 1 粉土3 0 32 2 3 li2 4 3912 04 1 0 82 1 0 - 3 粉砂1 10 1 】2 0 2 9 843 i o40 7 2 26 74 6 23 1 0 4 粉土1 8o 8 54 8 9 35 3 6473 5 3 362 7 9 1 0 - 5 粉土2 】0 2 i24 0 2 84 4 09 0 5 5 92 492 08 i o - 7 淤泥质粉质粘士3 io 3 i2 2 4 1 3 i2 5 9 2 10 1 2 414 7i2 8 1 0 - 8 含粉篙曩犟质粉3 4 o 3 426 0 7 56 4 461 2 4 3 292 92 耋兰：! i圣垦! ! 坚! 三竺垒鲤至b 鎏重丕墼塑型 十样 几何法相对复实测渗透 预测渗透系预测渗透系 磊善 土样名称 深度m 推算的杂理论系数 数( 几何)数( 复杂) ：_ 璺生盟墅翌! 目盐! ：! ! ：巴：! ： 型! ! ：! 竺：j ：型! ! ：! ! ! ： i i - 3 粉土1 40 1 4 2 9 701 1 6 2 7 3 85 1 百一 i i - 4 粉土1 8 1 8 1 8 5o2 1 3 4o7 2 2 3 2 8 72 4 7t 1 1 。5 粉土2 60 七6 2 6 6 977 1 9 80 】6 2 24 1 94 1 1 1 6 淤泥质粉质粘土2 9 ，o 2 926 5 057 0 50 0 3 3 13 22 2 75 1 1 - 8 粉质粘土3 90 3 925 5 6 46 0 36 5 2 8 3 683 12 j 旦型亘耍型兰一型：坐坐!翌! ：! !型型 垂三旦型瞿兰璺；掣鎏重歪垫塑型 土样。 ，k 恻拯 利村夏买铡渗透预测渗透系 预测渗透系