海洋地质与第四纪地质
主办单位:国土资源部
国际刊号:0256-1492
国内刊号:37-1117/P
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辽宁沿海地区特殊土工程地质特征

  摘要:本文根据今年来的辽宁省海岸带的环境工程地质调查情况,参考省内的有关工程文献,论述了辽宁沿海地区的主要特殊土的工程地质性质。地区性特殊土的力学性质差异对工程建设有重大的影响。

  论文关键词:辽宁沿海地区,特殊土,工程地质特征

    辽宁省沿海地区特殊土主要包括新近沉积细粒土、淤泥类土、黄土类土、盐渍土、风积砂、红粘土、人工填筑土等。现针对工程意义较大的新近沉积细粒土、软土和红粘土进行评述。

    二、主要特殊土工程地质特征评述

    1、新近沉积细粒土

    新近沉积细粒土指第四纪中近期以来沉积的土。其性质多为欠固结,强度较低,压缩性较高,结构不稳定,在饱和状态下粉土和砂土有明显析水性和震动液化现象,土的抗剪强度和抵抗动力的强度低。

    新近沉积的细粒土在区内鸭绿江平原及下辽河平原有广泛的分布,土层埋藏浅,多为工程建筑的直接持力层,对工程的影响较大。

    全新世地层在河流两侧、山间谷地及沿海地带都有分布。成因主要为冲积、冲洪积,沿海地带则为海相或海陆交互相。在一些山间洼地与平原洼地中,还发育面积不大的湖沼相堆积,其中含有泥炭层。

    在沿海一带的丹东—东港—庄河发育的海积、冲海积物,一般为灰黑至灰绿色壳、木屑等,钻孔揭露该层厚度一般小于10m,局部厚达18m,东港市大孤山的泥炭层距今年龄约为 8000年至2500年,相当于全新世中期,庄河市一带的泥炭层距今年龄约为2500年,相当于全新世晚期。

    普兰店地区的下部泥炭层所含抱粉以桦属占优势, C14测定的年龄为9950±300年至 8070±190年,相当于全新世早期,泥炭层上部有黑色淤泥层,该层底部为阔叶树花粉优势带,所测的年龄在7770±150年至5450±130 年之间,相当于中全新世早期,

    下辽河平原的全新世地层可细分为早全新世地层、中全新世地层、晚全新世地层。早全新世地层埋藏在20.71~30.76m,为海陆交互相成因,中全新世地层埋藏在8.5~20.7lm,为三角洲前缘的浅海相沉积,晚全新世地层埋藏在0~8.5m,以陆相沉积为主,有机质含量高。

    新近沉积细粒土物理性指标平均值统计结果 表1

    土名

    含水量(%)

    干密度(g/cm3)

    孔隙比

    液性指数

    粉土

    28.15

    1.500

    0.792

    1.229

    粉质粘土

    33.24

    1.384

    0.951

    0.8626

    粘土

    38.62

    1.294

    1.016

    0.682

    ××号钻孔粉质粘土物理力学性质一览表 表2

    取样深度

    (m)

    含水量ω0

    天然重度γ

    孔隙比e

    压缩模量

    前期固结压力

    OCR

    %

    kN∕m3

    MPa

    kPa

    1.0-1.2

    35.90

    18.20

    1.016

    2.7

    54.2

    2.71

    2.0-2.2

    31.60

    18.70

    0.893

    4.3

    55.7

    1.42

    3.3-3.5

    31.50

    18.70

    0.892

    4.0

    63.5

    1.00

    5.3-5.5

    31.90

    18.80

    0.887

    4.7

    59.0

    0.58

    7.3-7.5

    36.50

    18.30

    1.014

    3.4

    97.4

    0.72

    8.3-8.5

    33.80

    18.60

    0.935

    4.4

    85.5

    0.55

    9.3-9.5

    32.30

    18.90

    0.890

    3.8

    70.4

    0.40

    11.8-12.0

    31.80

    18.60

    0.906

    3.6

    75.7

    0.34

    表1是盘锦、营口地区10m以上土样的分析统计结果。从表中我们可以发现:(l)对于新近沉积土随着粘粒含量的增加或颗粒越细,土的天然含水量及孔隙比呈增大趋势,而干密度呈减小趋势,且各类土的干密度的数值普遍偏小;我们知道,干密度越小,土越松散,强度越低,水稳定性越差。

    表2看出,从地表开始并非表现为欠固结,而是超固结比(OCR)随着土层埋藏深度增加而减少,达到一定深度后才变为欠固结,表层是硬壳层。在工程中地基基础的设计应充分利用硬壳层。欠固结是新近沉积土的最基本特征,下辽河平原是新近沉积土最发育的地区。据近十年的工程原位试验海岸带地区的新近沉积土强度低,高压缩性,新近沉积的淤泥质土的十字板剪切强度一般不大于30kPa,天然地基承载力特征值在60 ~75kPa;新近沉积的粉土一般小于40kPa,天然地基承载力特征值小于140 kPa。

    在工程上重视在一定深度内新近沉积土的欠固结特性,充分考虑工程建设后期的固结沉降问题。对城镇建设而言,最重要的地质灾害为工程降水引起的地面沉降。

    2、软土

    辽宁省沿海地区是鸭绿江、大洋河、大辽河等众多水系的入海口,软土发育较新,主要为第四系全新统,成因类型比较复杂,主要是全新统的海积软土以及随着晚全新世的海退,在原有的海积软土中广泛覆盖陆相(湖、河流相)近代沉积。

    软土主要是淤泥质土,其垂向分布呈现变化大的特点,厚度总体特点为从海岸线向内陆呈减少的趋势,埋深从0.3m开始可达近20m。软土岩性组合都类似,其垂向结构都为夹层状分布。其组成淤泥质土主要力学指标见表3。

    典型的营口沿海地区的淤泥质粉质粘土天然含水率(w)高范围为27.7%-42.7%;天然孔隙比(e)大:范围为1.0-1.26,统计平均值为1.06;联合测定仪测塑、液限试验的结果分析,液限值在27.3-37.5之间,塑限值在13.8-23.8之间,塑性指数在10.5-16.9之间;压缩性高:室内单轴压缩试验结果,压缩系数a1-2的范围为 辽宁省沿海地区淤泥质土主要力学指标表 表3

    地区

    天然重度(KN/m3)

    孔隙比

    压缩模量(Mpa)

    地基承载力(Kpa)

    鸭绿江口至大洋河口段淤泥质土

    16.2-18.2

    0.81-1.26

    1.8-4.8

    45-100

    辽河平原区域淤泥质土

    17.2-20.3

    0.9-1.26

    2.23-6.2

    73-104

    辽西走廊淤泥质土

    18.2

    1.14

    75-100

    大洋河口岸段至鲅鱼圈地段淤泥质土

    15.1-19.4

    0.7-1.9

    1.05-4.54

    78-100

    0.57MPa-1~1.07MPa-1,统计平均值为0.80 MPa-1,属于高压缩性土;十字板原状土剪切强度Cu:23.06-44.20Kpa,平均值为34.4Kpa,重塑土的抗剪强度Cu: 7.08-23.57Kpa,平均值为19.02Kpa,重塑土由于结构破坏,强度降低。3、红粘土

    分布于辽宁省南部大连市铁山镇、江西镇、三涧堡镇、营城子镇、辛寨子镇以及大连经济开发区丘陵坡麓地带。土体由第四系中更新统坡洪积粘性土夹砾石、碎石粘土层组成,直接覆盖于可溶性碳酸盐岩之上,厚度2.0-20.0m。红粘土天然含水量大,几乎与塑限相等,孔隙大,压缩性小,一般为中压缩性。但由于表面地形起伏,下伏碳酸盐岩岩体岩溶发育,地面侵蚀切割较强烈,土体网状裂隙发育,浸水后软化。在地形低洼或下伏基岩面低洼易积水地段,土体含水量增大,使之亦处于软塑、流塑状态,力学强度降低,压缩性增高,即红粘土的物理力学性质视含水量的不同而差异很大。

    三、结论

    新近沉积土、软土和红粘土等是辽宁沿海地区最重要的特殊土,其工程地质性质对工程建筑的稳定性影响极大。特别在鸭绿江河口平原和下辽河平原的全新统冲海积物上部3~4m为超固结土,以下渐变为为欠固结土的新近沉积土,分布广,地基承载力低,建筑物后期沉降大,对工程建设有重大的影响,应引起建设部门的高度重视。

  参 考 文 献

  ﹝1﹞张海东·辽宁省新近沉积细粒土判别研究·工程勘察, 2007,(5):34~38

  ﹝2﹞辽宁水文地质大队·辽宁第四纪·北京:地质出版社,1983

  ﹝3林宗元主编·简明岩土工程勘察设计手册· 北京:中国建筑工业出版社,2003年

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