滨海软土城市工程勘察：土体孔隙水压力分布特征分析

（1）总孔隙水压力分布特征

在地下潜水水位与地表平行的条件下，不同深度处土体的总孔隙水压力由表部附加荷载引起的超静孔隙水压力和静水压力两部分组成，提取地表下50 m深度范围内土体在初期、加载完成和固结完成后的总孔隙水压力分布曲线见图7-40。

图7-40　初始、加载瞬间及固结完成后总孔隙水压力随深度变化曲线

图7-40显示，初期孔隙水压力和固结完成后总孔隙水压力的分布一致；在相同的深度，加载后的总孔隙水压力均大于初期和固结完成后的数值，且上部淤泥质软土层的总孔隙水压力比其他两个阶段的数值均大25 kPa，即为表部附加荷载的数值，而下部土体加载后总孔隙水压力与其他两个时期的差值随着深度的增大逐渐减小，且均小25 kPa，最终数值与两个阶段一致。数据分析表明，对于上部淤泥质土，在加载完成后，由于其微弱透水性，超静孔隙水压力不能及时消散，其附加应力全部由孔隙水压力承担，由此引起总孔隙水压力增加值与附加荷载大小一致；而下部软～可塑黏性土、砂土及部分碎石土，其具有中等透水性，在加载完成后的瞬间，部分附加荷载已转化为有效应力作用在土颗粒，从而使总孔隙水压力的增加值小于附加荷载，且随着下部渗透系数的增大，转换程度越高，即总孔隙水压力增加值越小。综合分析表明：上部附加荷载对下部淤泥质土体的影响显著，而对软～可塑的黏性土、砂土及碎石土的影响程度显著降低。

（2）超静孔隙水压力消散特性分析

依据计算结果，初始状态、加载结束和固结完成后土体超静孔隙水压力分布如图7-41。土体在固结完成后，其超静孔隙水压力分布与土体初始状态基本一致，即超静孔隙水压力已经完全消散，其值为0，但由于淤泥质土的低渗透性且在模型计算终止条件下，其最终数值默认最小值为1 kN/m2；结合不同时期的超静孔隙水压力随深度分布情况，其实质是在淤泥质土层，上部附加荷载全部转为超静孔隙水压力。由于附加应力传递的消散和下部土体物理力学性质相对较好，下部软～可塑粉质黏土承担的附加荷载显著小于上部淤泥质土体，随着土体固结的发展，超静孔隙水压力均逐渐消散，最终伴随着固结的完成，土体的应力状态回到初始状态，即超静孔隙水压力为0，土体固结沉降变形完成，沉降停止。(www.xing528.com)

图7-41　初始、加载瞬间及固结完成后超静孔隙水压力随深度变化曲线

综上所述，对大面积填土荷载作用下的土体固结变形特性进行了二维有限元模拟分析，得到以下结论：

①填土荷载作用下，上部淤泥质土体的竖向沉降变形在地面沉降变形中占绝对大的比重；

②对于均一性较好的土体，大面积荷载（一定厚度填土）作用下土体不易出现侧向流变现象，即不易出现地面沉降区域向附加荷载作用范围外扩散的现象；

③填土荷载对上部淤泥质土体的影响程度远高于下部黏性土；

④上部附加荷载的传递不仅与深度有关，还取决于土体的物理力学性质。