广州南沙地区软土试验研究

科技创新与应用

研究视界广州南沙地区软土试验研究陈诗艾

（广东省重工建筑设计院有限公司，广东广州510000）

摘文章对试验成果进行统计分析，要：依托地铁建设，对广州南沙地区软土进行了土工试验和一些原位测试。总结南沙软土的力

学特征，并对土工试验和各种原位测试成果进行综合分析，可为广州南沙地区软土物理力学指标工程建议值选取提供参考和依据。原位测试关键词：南沙；软土；土工试验；

中图分类号院TU447

文献标志码院A

文章编号院2095-2945渊2018冤17-0049-03

situtests.Thispapermakesastatisticalanalysisofthetestresults,summarizesthemechanicalcharacteristicsofNanshasoftsoil,andmakesacomprehensiveanalysisofthegeotechnicaltestsandvariousin-situtestingresults.ItcanprovideareferenceandbasisfortheselectionofthesuggestedengineeringvaluesofphysicalandmechanicalindexesofsoftsoilinNanshaareaofGuangzhou.

Keywords院Nansha;softsoil;geotechnicaltest;in-situtesting

Abstract院Basedonthesubwayconstruction,thesoftsoilinNanshaareaofGuangzhouwastestedinsoilengineeringandin-

灰黑色，淤泥质土，呈深灰色、流塑状，主要由黏粒及有机1广州南沙地区软土的岩土工程特征

局部含较多粉砂及贝壳碎片，呈具滑腻感和腥臭软土是近代水下沉积的饱和黏性土，沉积历史较短，质组成，

《岩土工程勘味。一些软土为还在继续沉积的欠固结土。根据

2土工试验尧原位测试及成果分析察规范》（GB50021-2001（2009年版））6.3.1条对软土的判

（2）2.1软土土工试验结果定，要满足三个条件：（1）为细粒土；天然孔隙比大于或

通过野外钻探采取玉级原状软土样，在室内通过土工等于1.0；（3）天然含水量大于液限。

可塑性测得土的含水量、密度、孔隙比等物理指标、广州位于珠江三角洲冲积平原，南沙为其前沿。河流试验，

变形指标及力学指标。冲积和海潮进退的长期作用使南沙地区沉积了深厚的海指标、

（GB50021-2001按照《岩土工程勘察规范》（2009年陆交互相软土。

）中的方法对软土的物理力学指标进行梳理统计，淤泥根据广州地铁勘察揭露，南沙地区软土主要为淤泥和版）

表1淤泥主要物理力学指标统计一览表样本数为46个，淤

统计项目 样本数 最大值 最小值 平均值 标准差 变异系数 标准值 泥质土样本数为36含水率w % 46 75.9 53.8 66 5.02 0.08 个，取土深度为湿密度ρ g/cm3 46 1.66 1.53 1.58 0.03 0.02 6.00耀15.00m，物理力孔隙比е -- 46 2.081 1.483 1.827 0.129 0.071 学指标统计结果见饱和度Sr % 46 100 93 97 2 0 表1及表2。塑性指数IP -- 46 26.3 16.3 21.9 1.3 0.1 2.2十字板剪切液性指数IL -- 46 1.9 1.27 1.61 0.16 0.1 试验

-1压缩系数aV1-2 MPa 46 2.25 1.03 1.48 0.27 0.18 2.2.1十字板测压缩模量Es1-2 MPa 46 2.7 1.4 2 0.3 0.15 试原理及资料整理

粘聚力c kPa 39 10.6 4.2 6.5 1.51 0.23 6.1 十字板剪切试

天然快剪 内摩擦角φ 度 39 5.8 1.9 3.3 1.03 0.31 3 验目的是在钻孔内粘聚力c kPa 23 15.9 7.2 10.5 2.42 0.23 9.7 直接测定软土的抗

固结快剪 内摩擦角φ 度 23 14.1 6.9 11.1 2.06 0.19 10.3 剪强度。它所测得的原状qu kPa 19 27.1 6.6 16 5.29 0.33 抗剪强度值接近不

无侧限抗压强度 扰动qu' kPa 19 11.4 4.2 7.7 1.83 0.24 排水剪的强度，或约

灵敏度St -- 19 3 1.2 2.1 0.58 0.28 等于无侧限抗压强

有机质含量wu % 46 4.7 1.2 2.8 0.9 0.33 度的1/2，此外，还可静止侧压力系数K0 -- 41 0.941 0.453 0.633 0.123 0.194 测得残余抗剪强度。

（1986，研究方向：岩土工程。作者简介：陈诗艾08-），女，学历：硕士，职称：工程师，-49-

研究视界TechnologyInnovationandApplication

科技创新与应用

2018年17期表2淤泥质土主要物理力学指标统计一览表

统计数据 样本数 最大值 最小值 含水率w % 36 55.6 37.8 3湿密度ρ g/cm 36 1.78 1.58 孔隙比е -- 36 1.529 1.052 饱和度Sr % 36 100 81 塑性指数IP -- 36 22 10.5 液性指数IL -- 36 2.66 1.01 -1压缩系数aV1-2 MPa 28 1.2 0.52 压缩模量Es1-2 MPa 28 4.6 2 粘聚力c kPa 11 11.2 7 天然快剪 内摩擦角φ 度 11 9.6 4.8 粘聚力c kPa 8 14.8 9.2 固结快剪 内摩擦角φ 度 8 13.6 7.4 试验采用的十字板头规格为75伊150mm2。

设十字板所测定的土的抗剪强度为sv，则有：

隙水压力以及孔隙水压

平均值 标准差 变异系数 标准值 力和端阻力随时间变化

的过程值。48.2 4.66 0.1 （1）探头总锥尖阻1.69 0.04 0.02 力用下式计算：1.337 0.11 0.08 qT=qc+（1-a）uT95 4.44 0.05 16.9 3.11 0.18 上式uT-于探头锥1.33 0.36 0.27 底以上圆柱面处测得的0.88 0.14 0.16 贯入孔压；qT-总锥尖阻2.75 0.46 0.17 力；qc-端阻力；a-锥尖端9 1.48 0.16 8.2 面有效面积比，取0.4。6.7 1.59 0.24 5.9 （2）地基承载力fa、11.9 1.78 0.15 10.7 压缩模量Es11.7 2.03 0.17 10.3 根据《静力触探技

（TBJ-93）术规则》，软土的承载力及压缩模量计算公式见

表4。

表4地基承载力及压缩模量计算公式表

土层 淤泥 承载力计算公 压缩模量计算 式fa（kPa） 0.112qT+5 公式Es(MPa) 4.13qT4.13qT0.687采用标准及规范 《静力触探技术规则》 （TBJ-93） 《静力触探技术规则》 （TBJ-93） （1）原状土和重塑土的不排水抗剪强度cu=K·孜·Ryc'u=K·孜·Ry

上式cu-原状土不排水抗剪强度（kPa）；c'u-重塑土不

（kPa）（m-2）排水抗剪强度；K-十字板常数；孜-十字板头传（kN/滋着）感器率定系数；Ry-原状土破坏时的最大微应变值

（滋着）（滋着）；Rc-重塑土破坏时的最大微应变值。

（2）灵敏度St=cuc'u

2.2.2试验成果分析

挑选6个试验孔共42个试验测点进行统计，软土的强度指标见表3。

表3十字板试验参数统计及土层物理力学参数计算表

淤泥质土 5.8 qT-46 0.687土层定名 原状土十字板抗 平均值 剪强度Cu（kPa） 标准值 淤泥 （淤泥质土） 14.66 13.62 扰动土十字板抗剪 平均值 4.86 十字板剪 强度Cu`（kPa） 标准值 4.35 切试验 平均值 2.92 灵敏度St 标准值 3.22 软土的灵敏度等级 属中等灵敏 2.3双桥静力触探试验

2.3.1双桥静力触探测试原理及资料整理以下试验采用双桥静力触探探头，测试时以一定的速

侧阻力、孔率将探头贯入土中，过程中量测探头的端阻力、

2.3.2试验成果分析

随着触探深度的增加，触探点的上覆压力随之增大，软土的锥尖阻力亦会增加。静力触探试验成果详见表5。

2.4旁压试验

2.4.1旁压试验测试原理

旁压试验过程可理解为理想状态下的圆柱孔穴扩张过程，进而简化为轴对称平面应变过程。

以下旁压试验所用仪器为三腔式旁压仪，探头外径为58mm，腔长200mm，容积535cm3。

2.4.2资料整理（1）确定P0：延长P-V曲线直线段直至与纵坐标轴相交，截距为V0，过截距作横坐标轴的平行线，其与P-V曲线的交点所对应的压力。

（2）Pf的确定：P-V曲线直线段的终点所对应的压力。

（大于Pf的数据）（3）Pl的确定：P-1/V曲线或其延长线

上1/（2V0+Vc）（Vc：测量腔的固有体积）位置所对应的压力。

（4）Em旁压模量、Gm旁压剪切模量、E0变形模量及ES压缩模量：

（MPa）上式Em-旁压模量（MPa）；Gm-旁压剪切模量；

滋-泊松比，一般淤泥和淤泥质土取0.40；Vc-535cm3，为旁压器测量腔固有体积；V0-初始水平应力对应的体积；Vf-临塑压力对应的体积（cm3）；吟P/吟V-旁压曲线域阶段直线

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2018年17期TechnologyInnovationandApplication

科技创新与应用

研究视界表5静力触探试验成果汇总统计表

土层 探头极限侧阻 桩极限侧阻力 比贯入阻力 比贯入阻力 地基土的承载 土的压缩 变形模量 不排水抗剪强 力标准值fsi 标准值Qsik 平均值Ps 标准值Psk 力特征值fak 模量Es E0(MPa) 度Cu（kPa） 名称 (kPa) (kPa)公式(1) (MPa) (MPa) (KPa) (MPa) 公式(2) 公式(3) 淤泥 淤泥 质土 4.84 10.35 20.41 28.74 0.57 0.57 0.55 0.56 61.00 85.00 2.56 2.60 3.48 3.5 20.94 21.28 段的斜率（kPa/cm3）；可以通过Em、Gm计算土的变形模量E0：

E0=Em/琢

上式E0-变形模量；琢-结构系数，与土的类型、固结状态有关，一般小于1。

也可通过下式对土的弹性模量E0和压缩模量ES进行换算：

2

E0=（1-2自）ES

1-自上式ES-压缩模量。（5）计算浅基础承载力f0：采用临塑压力法，利用旁压试验结果计算浅基础的承载力，如下式所示：

f0=Pf-P0

2.4.3试验成果分析

试验设计4个钻孔10个测点，由旁压试验所得的力学指标见表6。

表6试验成果汇总统计表

土层 似弹模 旁压模量 征值fak 形模量 系数Kh 备注 名称 E(MPa) Em(MPa) （kPa） E0(MPa) （MPa/m） 淤泥 1.4 淤泥 3.9 质土 1.5 4.1 67.2 145.0 5.0 10.5 22.9 62.6 承载力特 计算变 水平地基 备注：（1）公式（1）取自国家标准《建筑桩基技术规范》（JGJ94-2008）公式5.3.4进行计算。（2）公式（2）取自《工程地质表3-4-11，（3）（3）表3-4-12，手册》按表中3-4-11公式按Ps平均值进行计算。公式取自《工程地质手册》按表中Cu=30.8Ps+4公式按Ps标准值进行计算。

选用室内试验方法获得的指标。

（2）原位试验在原位进行，目标土层保持了原始应力状态。因此，可比较准确客观地直接获取土层相应的力学指标。例如，通过十字板剪切试验可直接得到土的不排水剪抗剪强度指标，由十字板剪切试验确定的抗剪强度比室内试验计算的结果要高。

（3）由于抗剪强度是与深度有关的函数，在选用不同指标的函数时应注意对比深度。

（4）广州南沙地区软土为海陆交互相沉积淤泥层及淤泥质土层，具有高含水量，孔隙比大，压缩性高，灵敏度高的特点。

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平均值 平均值 3结束语（主要包括（1）原位试验不能直接测得土的物理指标

稠度指标和天然状态性质指标）。因此，软土的物理指标应渊上接48页冤

8.28K、6.32K，两者比值依次为2.43K、3.63K、4.78K，有渗流时双U型埋管换热量依次是无渗流时换热量的2.43、3.63、4.78倍，说明地下水渗流增强了双U型埋管的换热能力。参考文献院

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