浅部软土变形特性分析-《滨海软土城市工程勘察关键技术》

（1）软土物理力学特性分析

为获取浅部软黏土物理力学性质指标，分析软土特性，依托宁波市轨道交通1、4号线岩土工程勘察，选取沿线77个取样孔中的浅部第四纪海相软土940个30 cm×10 cm的原状土样。对土样的物理性质指标、变形系数（压缩系数、压缩模量）、渗透参数进行相关统计分析，各参数均采用均值参与分析。海相软土各层物理力学性质指标见表7-3。

表7-3　软土层部分物理力学性质指标

指标分析显示：浅部软土含水量均值39.8%，饱和度均值94.3%，孔隙比均值1.17，压缩系数均值0.8，渗透系数均值1.96×10-6 cm/s；指标表明软土具有天然含水量高、饱和度高、孔隙比大、压缩系数大、渗透性弱、承载力小等物理力学特征。

（2）软土固结状态分析

根据超固结比OCR的数值大小，可将土层分为正常固结土、超固结土和欠固结土。正常固结土层的固结过程已经完成，只有在附加应力作用下，土层才会继续产生压缩变形，引发地面沉降；超固结土层，只有附加应力大于先期固结压力与自重压力的差值时，才会产生压缩变形，引发地面沉降；对于欠固结土，由于在地质历史过程中的先期固结压力小于现有自重压力，土层在自重应力作用下的固结尚未完成，因此在没有附加应力作用下，土层在自重应力作用下也会产生压缩变形，引发地面沉降。结合宁波轨道交通1号线岩土工程勘察，在浅部软土（②、③、④层）采取的原状土样中选取19个土样进行高压固结试验以获取不同土层先期固结压力及超固结比。室内高压固结试验结果见图7-19、7-20。

图7-19　软土期固结压力随深度变化曲线

图7-20　软土超固结比随深度变化曲线(www.xing528.com)

高压固结试验结果表明，19个土样中正常固结（OCR=1）和超固结（OCR＞1）样品均为8个，欠固结（OCR＜1）样品为3个。曲线显示，在地面下5～25 m厚度范围内分布的软土，上部土体的超固结比大于下部土体，土体超固结比位于0.9～1.5之间，平均值1.1，综合考虑为正常固结土。

根据附加应力传力原理，由于地面附加应力的影响，随深度增大浅部软土受附加应力作用的影响逐渐减小，导致上部土体早于下部土体产生固结变形，由此图7-20呈现出浅部软土超固结比整体上随深度的增加而减小的变化趋势。

（3）软土变形特征分析

结合软土的物理力学特性及固结状态分析，由于软土具有高压缩性、低强度、易发生压缩变形等特性且为正常固结土，因此综合分析表明宁波平原地区浅部的软土在自重应力作用下不会发生沉降，其沉降变形实质为附加应力作用下的固结变形。

另外，根据宁波市轨道交通土层特殊力学指标统计，浅部软土具有强结构性，灵敏度一般为3～6。强结构性软土在附加荷载作用下产生的压缩变形一般为纯塑性变形，具有不可逆性。

总而言之，宁波地面沉降具有以下特点：

①宁波地面沉降本质上是由于软土层（②、③、④层）压缩变形引起的地面沉降的直观表现，下部软土厚度的大小及其应力状态与宁波市区地面沉降的发展趋势和空间分布密切相关。

②宁波地面沉降监测中心区浅部软土层的沉降变形量与地面沉降量高度吻合，软土层的沉降变形是宁波市地面产生沉降变形的内在主导因素。

③宁波浅部分布的软土为正常固结土，在自重应力作用下不会发生沉降，其沉降变形实质为附加应力作用下的固结变形。

④强结构性软土在附加荷载作用下产生的压缩变形一般为纯塑性变形，具有不可逆性。