劉敏

（昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明泥炭及泥炭質(zhì)軟土的工程特性研究

劉敏

（昆明市政工程設(shè)計(jì)科學(xué)研究院有限公司，云南 昆明 650228）

昆明地區(qū)的軟土主要為淤泥質(zhì)土、淤泥、泥炭質(zhì)土、泥炭，其中強(qiáng)泥炭質(zhì)土、泥炭全國(guó)少見，其極差的工程特性對(duì)建筑工程、道路工程、橋梁梁頭接合部位等具有較大危害。對(duì)昆明滇池湖相沉積軟土中較典型的泥炭質(zhì)土、泥炭的成因，分布及特性，物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行分析研究，為在昆明地區(qū)的工程建設(shè)選擇合理的基礎(chǔ)形式和恰當(dāng)?shù)牡鼗幚矸椒ㄌ峁﹨⒖肌?/p>

昆明；泥炭類軟土；成因；工程特性

0 引言

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2012）關(guān)于軟土的定義為：“天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的細(xì)粒土應(yīng)判定為軟土，包括淤泥、淤泥質(zhì)土、泥炭、泥炭質(zhì)土等”[1]。當(dāng)天然孔隙比大于1.5時(shí)，稱為淤泥；當(dāng)天然孔隙比大于1.0小于1.5時(shí)，稱為淤泥質(zhì)土。當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量大于10%小于60%時(shí)，稱為泥炭質(zhì)土；當(dāng)有機(jī)質(zhì)含量大于60%時(shí)，稱為泥炭。該類泥炭類土天然含水量高（30%～360%），天然孔隙比大于1，液性指數(shù)0.6～2.4，大部分為軟塑～流塑狀態(tài)，泥炭多為流塑狀態(tài)。此類土區(qū)域范圍內(nèi)進(jìn)行的工程建設(shè)，出現(xiàn)了建筑物不均勻沉降，道路沉降大，沉降時(shí)間長(zhǎng)，甚至出現(xiàn)失穩(wěn)破壞等工程案例。根據(jù)該區(qū)域曾經(jīng)出現(xiàn)的工程事故，在大量工程實(shí)踐總結(jié)基礎(chǔ)上，1995年建設(shè)部頒發(fā)的《巖土工程勘察規(guī)范》按有機(jī)質(zhì)含量分類，把泥炭、泥炭質(zhì)土列入規(guī)范內(nèi)容。

1 泥炭質(zhì)土、泥炭的成因，分布及特性

1.1 泥炭類土的成因

昆明臨近近代滇池區(qū)域盆地及近代沼澤，主要分布在滇池濱線周圍。由于受滇池海埂的阻隔，水生植物沼澤群落發(fā)展，隨著近代大規(guī)模的沼澤化過程，水生、濕生植物及根、莖等，經(jīng)過生物、物理化學(xué)的轉(zhuǎn)變，逐漸形成泥炭，部分泥炭逐步變形為褐煤。在昆明盆地晚新代沉積物中，賦存多層泥炭類土，而淤泥類土是以極細(xì)黏土膠狀物質(zhì)為主，在靜水緩慢的流水環(huán)境中沉積，并伴有微生物作用的一種結(jié)構(gòu)土。泥炭、泥炭質(zhì)土的主要物質(zhì)是植物殘?bào)w，部分泥炭的有機(jī)質(zhì)含量為60%～80%。有機(jī)質(zhì)含量低于10%的泥炭質(zhì)土，其特性與淤泥質(zhì)土相近，與全國(guó)其他地方軟土存在較大差異，主要是中泥炭質(zhì)土（25%＜WO≤40%）、強(qiáng)泥炭質(zhì)土（40%＜WO≤60%）和泥炭（WO＞60%）。

昆明湖相沉積軟土中，淤泥類土主要以細(xì)黏土質(zhì)膠狀物為主，而泥炭類土主要物質(zhì)是植物殘?bào)w，即有機(jī)質(zhì)，兩類土有本質(zhì)區(qū)別。

除滇池近代湖濱線周圍存在的泥炭、泥炭質(zhì)土外，昆明地區(qū)尚有低洼、泥塘、地下水及地表水排泄不暢的區(qū)前地帶、丘陵地帶等形成的一種淤積相沉積物，也多伴有機(jī)質(zhì)，為少量不連續(xù)分布的泥炭質(zhì)土及泥炭。

1.2 泥炭質(zhì)土及泥炭的物理力學(xué)指標(biāo)

以昆明市南三環(huán)市政道路改擴(kuò)建工程和滇池路改擴(kuò)建工程等工程巖土勘察報(bào)告中的物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。

1.2.1 物理指標(biāo)分析

表1統(tǒng)計(jì)值表明泥炭類土具有以下特性：

（1）泥炭質(zhì)土部分為軟塑狀態(tài)，大部分為軟塑～流塑狀態(tài)，泥炭均為流塑狀態(tài)；

（2）流塑狀的泥炭容重極低，僅比水略重（全國(guó)少見）；

（3）含水量隨有機(jī)質(zhì)含量的增加而加大。

1.2.2 壓縮性指標(biāo)分析

軟土的壓縮性與土體結(jié)構(gòu)有關(guān)，泥炭類土為第四系沉積物，沉積年代較新，固結(jié)程度低，呈絮狀結(jié)構(gòu)，具有較大的孔隙，為壓縮提供了空間，因而壓縮性較大，收縮速率也大（見表2）。

表1 物理指標(biāo)

表2 壓縮性指標(biāo)

1.2.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分析

從表3可以看出，泥炭質(zhì)土、泥炭的抗剪強(qiáng)度及地基承載力較低，穩(wěn)定性差。

表3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

1.2.4 靈敏度

泥炭質(zhì)土: St=4.6～6.8

泥炭: St=5.8～11.6

泥炭類土受輕微擾動(dòng)后，上體結(jié)構(gòu)破壞大，強(qiáng)度易大幅度降低，為高靈敏軟土。

1.2.5 不均勻性

由于滇池周邊沉積環(huán)境的變化較大，土質(zhì)均勻性差，在豎向土層分布中，泥炭、泥炭質(zhì)土互夾粉土、粉質(zhì)黏土等。

1.2.6 透水性

泥炭質(zhì)土、泥炭的含水量高，但其透水性較差，且水平滲透性好于豎向滲透性，均屬微透水、不透水層，不利于排水固結(jié)。

2 昆明泥炭質(zhì)土、泥炭工程特性綜述

昆明泥炭類土與沿海軟土成因條件不同，軟土的差異較大。沿海軟土地區(qū)的主要土性指標(biāo)，從天津到廣州等沿海城市，最大含水量均未超過73%，最大孔隙比未超過1.82，昆明地區(qū)泥炭最大含水量可達(dá)299%，孔隙比可達(dá)7。

我國(guó)沿海地區(qū)典型軟土的含水量多數(shù)低于70%，少數(shù)孔隙比超過2時(shí)，含水量才超過70%，而昆明地區(qū)泥炭的含水量可達(dá)60%，孔隙比超過10。該類土在全國(guó)極少分布，但在昆明盆地滇池區(qū)域卻大量分布著這一類特殊土層。

泥炭質(zhì)土及泥炭的主要物質(zhì)是植物殘?bào)w，有機(jī)質(zhì)含量可高達(dá)60%～80%，執(zhí)行規(guī)范中的軟土多為淤泥，淤泥質(zhì)為伴有微生物作用的結(jié)構(gòu)性土。兩類土有土質(zhì)區(qū)別，在該類土的工程運(yùn)用中，應(yīng)考慮相關(guān)規(guī)范規(guī)定對(duì)泥炭質(zhì)土、泥炭的適用性。

泥炭質(zhì)土、泥炭的靈敏度最大可達(dá)16，屬極高靈敏土，受輕微擾動(dòng)，強(qiáng)度就易急劇下降，而且較難恢復(fù)。

泥炭質(zhì)土及泥炭的抗剪強(qiáng)度極低，地基承載力較低，邊坡穩(wěn)定性差，在邊坡、基坑工程中，極易發(fā)生沿深層泥炭類土的滑移破壞。

泥炭類土的均勻性較差，在江淮湖廣等沖擊平原，雖然軟土厚度較大，但平面均衡，沿海海相沉積軟土，縱橫向均較均衡，而昆明滇池區(qū)域?qū)俑咴介g盆地，泥炭類平面分布不均勻，同時(shí)豎向復(fù)雜多變，通常十多米深的軟土范圍，就可劃分5～6個(gè)土層，均勻性差，較易發(fā)生不均勻沉降。

泥炭類土的含水量很高，但透水性差，特別是豎向滲透性更差，屬微透水層或不透水層，地基土受力后排水固結(jié)不利，地基沉降的延續(xù)時(shí)間長(zhǎng)。

流變性，在長(zhǎng)期荷載作用下，除產(chǎn)生排水固結(jié)引起的變形外，還會(huì)發(fā)生緩慢而長(zhǎng)期的剪切變形（昆明滇池路的長(zhǎng)期沉降變形特別明顯）。

3 結(jié)語(yǔ)

由于昆明地區(qū)城市建設(shè)發(fā)展的需要，不得不在泥炭、泥炭質(zhì)土等不良地質(zhì)條件下進(jìn)行工程建設(shè)。工程實(shí)踐中，既有成功經(jīng)驗(yàn)，也有不少教訓(xùn)。無論是建筑工程，還是市政工程，泥炭土的變形較大，設(shè)計(jì)計(jì)算與實(shí)際變形相差也存在較大差異。通過大量工程實(shí)踐，對(duì)泥炭質(zhì)土、泥炭的特殊性狀進(jìn)行總結(jié)研究，可為該區(qū)域的工程建設(shè)選定合理的基礎(chǔ)形式，采用恰當(dāng)?shù)?、有針?duì)性的軟土地基處治方法提供一定參考，達(dá)到節(jié)省投資、控制工期、確保工程質(zhì)量的目標(biāo)。

[1]GB 50021-2001（2009年修訂版），巖土工程勘察規(guī)范[S].

TU447

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1009-7716（2017）09-0207-02

10.16799/j.cnki.csdqyfh.2017.09.063

2017-04-28

劉敏（1960-），男，云南大姚人，高級(jí)工程師，總工程師，從事道路、交通設(shè)計(jì)工作。