中國近海典型區(qū)域粘性土工程地質(zhì)特征的差異性及其成因研究.pdf

1、海洋粘性土在我國近海分布廣泛，其多數(shù)分布在經(jīng)濟高度發(fā)展，近海海洋工程比較密集的區(qū)域，然而由于其具有含水率高、壓縮性大、抗剪切強度低等特征，是不良的地基土，極易形成海底的不穩(wěn)定性，因此研究這些區(qū)域粘性土的工程地質(zhì)特征具有重要的理論與實踐意義。本文以萊州灣、南黃海中部、浙閩近岸三個區(qū)域不同成因的粘性土為研究對象，對粘性土的工程地質(zhì)特征、微結(jié)構(gòu)特征及其差異性進行了分析，并從地形特征、物質(zhì)來源、水動力條件、物質(zhì)組成等方面對工程地質(zhì)特征差異性進行

2、了成因分析。
　　 對三個區(qū)域粘性土工程地質(zhì)特征及其差異性的分析，發(fā)現(xiàn)萊州灣粘性土以淤泥質(zhì)粘土為主，含有少量的淤泥和粉質(zhì)粘土，總體特征為含水率低、密度大、孔隙比小、塑性低、壓縮性低、抗剪強度大、十字板剪切強度和微型貫入阻力大。南黃海中部粘性土以淤泥為主，含有部分淤泥質(zhì)粘土及少量的粘土、粉質(zhì)粘土，總體特征為含水率高、密度小、孔隙比大、塑性高、壓縮性大、抗剪強度低、十字板剪切強度和微型貫入阻力小。浙閩近岸粘性土主要為淤泥，含有少量的

3、淤泥質(zhì)粘土、粘土及粉質(zhì)粘土，其工程地質(zhì)特征介于上述兩個區(qū)域之間。
　　 通過主成分分析發(fā)現(xiàn)，影響三個區(qū)域粘性土工程地質(zhì)特征的指標均可提取4個主成分。含水率、密度、孔隙比、液限和貫入阻力均以較高的荷載進入了第一主成分，其它主成分中占主要荷載的指標差別很大。對主成分綜合評價函數(shù)的對比，發(fā)現(xiàn)萊州灣粘性土的工程性質(zhì)主要受物理性質(zhì)指標的影響，南黃海中部粘性土的工程性質(zhì)主要受物理性質(zhì)和壓縮性指標的影響，浙閩近岸粘性土的工程性質(zhì)主要受物理性質(zhì)

4、、壓縮性指標及內(nèi)摩擦角的影響。
　　 對三個區(qū)域粘性土微結(jié)構(gòu)特征的定性分析結(jié)果顯示：萊州灣粘性土具有粒狀膠結(jié)、粒狀鏈接和絮狀鏈接3種結(jié)構(gòu)類型，以絮狀鏈接結(jié)構(gòu)為主。黃海中部粘性土具有粒狀鏈接、絮狀鏈接和粘土基質(zhì)3種結(jié)構(gòu)類型，以粘土基質(zhì)結(jié)構(gòu)為主。浙閩近岸粘性土具有粒狀鏈接、絮狀鏈接和粘土基質(zhì)3種結(jié)構(gòu)類型，以絮狀鏈接和粘土基質(zhì)結(jié)構(gòu)為主。三個區(qū)域粘性土主要的微結(jié)構(gòu)類型存在一定的差異。
　　 利用IPP圖像處理軟件和Matlab圖

5、像處理功能對萊州灣和浙閩近岸粘性土的微結(jié)構(gòu)圖像進行了定量分析。對兩個區(qū)域同種微結(jié)構(gòu)類型的參數(shù)特征的差異性分析顯示，萊州灣粒狀鏈接結(jié)構(gòu)粘性土的孔隙比浙閩近岸粒狀鏈接結(jié)構(gòu)粘性土的孔隙大，絮狀鏈接結(jié)構(gòu)粘性土的孔隙則比浙閩近岸絮狀鏈接結(jié)構(gòu)粘性土小。萊州灣粒狀鏈接和絮狀鏈接結(jié)構(gòu)粘性土的顆粒均比浙閩近岸粘性土大。線性回歸分析結(jié)果顯示，除液限外，兩個區(qū)域粘性土的工程性質(zhì)均受相同的微結(jié)構(gòu)參數(shù)影響，只是回歸方程的系數(shù)存在一定差異。物理性質(zhì)指標主要與表征孔

6、隙大小和數(shù)量的參數(shù)有關(guān)，而力學性質(zhì)指標除受孔隙的大小和數(shù)量影響外，還與幾何形狀有關(guān)。
　　 萊州灣為半封閉型海灣，對沉積物向外海的擴散起著限制作用，黃河源物質(zhì)在該區(qū)大量沉積，沉積速率較快，且易遭受后期較強水動力的作用，沉積物中粉粒含量高，礦物成分以原生礦物為主，使得本區(qū)粘性土以淤泥質(zhì)粘土為主，含水率較低，工程性質(zhì)相對較好。南黃海中部離陸較遠、水深較大、地勢低洼，現(xiàn)代黃河、老黃河和少量長江來源的物質(zhì)能夠擴散至此的以極細的粘粒物質(zhì)為

7、主，沉積速率較低，加之水動力條件較弱為還原環(huán)境，沉積物中的粘粒和有機質(zhì)含量高，沉積物不易受后期水動力的作用，粘性土的含水率極高，以淤泥為主，工程性質(zhì)很差。浙閩近岸離陸較近，沿岸河流、島嶼眾多，長江及近岸河流來源的物質(zhì)能夠擴散至此的也以細顆粒為主，在較弱的水動力條件下，發(fā)生絮凝沉降而形成，沉積速率較高，沉積物不易受后期較強水動力的作用，粘性土也以淤泥為主，但由于離陸相對較近，粘性土中粘粒、粘土礦物和有機質(zhì)含量低于南黃海中部粘性土，水動力條