于俊杰 許圣華 馮 啟 彭 博 王繼龍 鄧永鋒

(①中國(guó)地質(zhì)調(diào)查局南京地質(zhì)調(diào)查中心，南京 210016，中國(guó)) (②東南大學(xué)交通學(xué)院，南京 210096，中國(guó)) (③合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境學(xué)院，合肥， 230009，中國(guó))

0 引 言

我國(guó)東南沿海地區(qū)廣泛分布著第四系沉積軟土，這類(lèi)靈敏性軟土給港口、高鐵等各類(lèi)工程建設(shè)及沉降控制帶來(lái)一系列問(wèn)題，因此對(duì)其工程特性的掌握尤為重要。在工程建設(shè)驅(qū)動(dòng)下，連云港、上海、溫州、廣州等地的典型軟土已有較多的研究成果，對(duì)其工程性質(zhì)已有較為深刻的認(rèn)識(shí)； 從福建省內(nèi)來(lái)看，地處東北部的沿海城市寧德，現(xiàn)代化開(kāi)發(fā)建設(shè)進(jìn)度相對(duì)南部各城市如福州、廈門(mén)等較慢，因而對(duì)其下伏軟土的研究也較少且不夠深入。寧德軟土特性是否適用沿海軟土的普遍規(guī)律，除此之外是否具有因地質(zhì)歷史和地形條件而產(chǎn)生的獨(dú)特性？這是工程活動(dòng)關(guān)注的重點(diǎn)。通過(guò)對(duì)寧德第四系海相沉積軟土的研究可以進(jìn)一步完善我國(guó)沿海典型海相沉積軟黏土的體系，勾勒出福建省沿海各地軟土特性的地圖。

三都澳又名三沙灣、寧德港，位于福建省寧德市區(qū)東南向30km處，是世界級(jí)的天然深水良港。其地形頸小腹大，唯一出水口在東側(cè)，屬于典型的內(nèi)灣沉積環(huán)境。福建省是我國(guó)“一帶一路”倡議中21世紀(jì)海上絲綢之路的核心區(qū)塊，由于三都澳出色的區(qū)位優(yōu)勢(shì)及優(yōu)良的港口環(huán)境，近年來(lái)主城區(qū)環(huán)澳地段的工商業(yè)規(guī)劃開(kāi)發(fā)正逐步加快。在此背景下，本文結(jié)合海岸帶陸海統(tǒng)籌綜合地質(zhì)調(diào)查和室內(nèi)外土工試驗(yàn)，從地質(zhì)成因及工程特性?xún)煞矫婀餐治鰧幍率邢路浲撂卣鳌?/p>

1 現(xiàn)場(chǎng)布點(diǎn)和研究方法

考慮到環(huán)三都澳地形條件，本研究代表性地選取了寧德市北部的漳灣鎮(zhèn)臨港工業(yè)片區(qū)、中部的東僑開(kāi)發(fā)區(qū)金后灣及南部的飛鸞鎮(zhèn)周厝里3個(gè)區(qū)段進(jìn)行了沉積環(huán)境的調(diào)查研究、現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試和室內(nèi)巖土試驗(yàn)，以明確軟土沉積環(huán)境、沉積歷史和工程特性。CPT試驗(yàn)的開(kāi)展主要是為了獲取下臥土層的錐尖阻力和側(cè)摩阻力； 十字板剪切試驗(yàn)用于獲取原狀土的不排水抗剪強(qiáng)度、重塑土的不排水抗剪強(qiáng)度以及土體的靈敏度。圖 1為本文所研究3個(gè)片區(qū)試驗(yàn)點(diǎn)的平面布置圖。由北至南3個(gè)片區(qū)共布置18個(gè)鉆孔并采得薄壁靜壓的高質(zhì)量原狀樣70個(gè)，共完成14孔位的靜力觸探測(cè)試和15孔位的十字板剪切試驗(yàn)，獲得了相應(yīng)原位參數(shù)的區(qū)域變化特征。通過(guò)對(duì)南北向間隔分布的3個(gè)片區(qū)土體的研究，寧德環(huán)澳軟黏土性質(zhì)的統(tǒng)一性和區(qū)域差異性得以展現(xiàn)。

表 1 孔隙水主要離子濃度與含鹽量Table 1 Main ion concentration and salinity in pore water of marine soft clay

表 2 3個(gè)片區(qū)物理指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表Table 2 StatisticalTables of physical indices for three zones

圖 1 飛鸞、金后灣、漳灣片區(qū)平面布置圖Fig. 1 Plane arrangement of Feiluan， Jinhouwan and Zhangwan

2 寧德海相軟黏土形成與理化性質(zhì)

寧德的地質(zhì)演化涵蓋了不同時(shí)期構(gòu)造運(yùn)動(dòng)的作用。燕山運(yùn)動(dòng)早期，隨著太平洋板塊對(duì)歐亞板塊的俯沖加劇，福建地區(qū)火山活動(dòng)越加頻繁，形成了廣泛而連續(xù)分布的火山噴發(fā)堆積； 燕山運(yùn)動(dòng)晚期、第四紀(jì)早期，板塊間的推擠作用逐漸松弛，區(qū)域張應(yīng)力使許多地塊出現(xiàn)了不同程度的沉降效應(yīng)，福建沿海的一系列斷陷盆地均在這一階段相繼出現(xiàn)，典型如九龍江河口所處的漳州盆地(周慕林， 1983)，整體上看，寧德地處政和—大埔斷裂帶以東的閩東火山斷坳帶，更具體的，屬于北西向松溪—寧德斷裂帶。

進(jìn)入第四紀(jì)以后，福建沿海新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)再次活躍起來(lái)。寧德所處的閩東北沿海地區(qū)在晚更新世約90～80kaB.P.、70～60kaB.P.、44～39kaB.P.和34～22kaB.P.發(fā)生過(guò)4次海侵，但強(qiáng)度均較小，影響范圍不大，因此海相層厚度較薄且與陸相沉積層交替出現(xiàn)； 全新世海侵在約12kaB.P.已開(kāi)始，此后海面高度有過(guò)多次變動(dòng)，在距今約6ka和3ka前出現(xiàn)過(guò)明顯高于現(xiàn)今海面位置的高海面，海侵范圍也在約6ka前達(dá)最大，之后地層以不含海相化石的陸相沉積為主(曾從盛， 1997)。

福建沿海第四系地層一般劃分為下更新統(tǒng)天寶組(Q4t)，中更新統(tǒng)同安組(Q4t)，上更新統(tǒng)龍海組(Q4l)、全新統(tǒng)東山組(Q4d)和長(zhǎng)樂(lè)組(Q4c)(童永福， 1985)。環(huán)三都澳區(qū)段軟土中均存在豐富的沿岸種硅藻，基本屬于全新統(tǒng)長(zhǎng)樂(lè)組軟土，是一套層厚、連續(xù)的淤泥類(lèi)海相沉積物。該區(qū)域在第三紀(jì)古風(fēng)化殼之上普遍覆蓋卵石層的河床相沉積； 其上發(fā)育深灰色淤泥質(zhì)黏土層，該層下部一般含有較多碳化植物碎屑、有機(jī)質(zhì)，顏色偏黑，推測(cè)可能是潮上帶(鹽沼)； 中部變?yōu)榫|(zhì)泥，含有貝殼碎屑或者螺殼，少量植物碎屑，可能是海灣相環(huán)境； 上部仍然以均質(zhì)泥為主，但是顏色偏黃，可能是現(xiàn)代海灣相沉積。

從水文條件來(lái)看，寧德市地勢(shì)西高東低，溝谷橫縱，水系發(fā)育，西部為低山、丘陵地貌，東部瀕海。漳灣片區(qū)順時(shí)針?lè)植加衅叨枷⒒敉?、交溪和金溪?條主要溪流(唐錦龍等， 1994)； 穿越后灣片區(qū)的蘭田溪流向?yàn)槲鞅敝翓|南； 飛鸞片區(qū)內(nèi)有飛鸞灣、車(chē)?yán)餅硟纱笙?。這些溪流均獨(dú)流入海，在穿過(guò)山澗時(shí)，通過(guò)與裸露的火山巖、花崗巖類(lèi)的接觸，為沿岸片區(qū)提供了大量陸源物質(zhì)，對(duì)軟土孔隙水鹽分種類(lèi)和離子濃度產(chǎn)生顯著影響。

福建淺海沉積物的分布主要受控于陸源物質(zhì)的供給、海流水動(dòng)力環(huán)境以及海底地形、港灣形態(tài)等因素的綜合作用(張開(kāi)畢， 2007)。地處閩東北的寧德市沿海沉積環(huán)境屬于內(nèi)河口、海灣過(guò)渡區(qū)，也是淡咸水體混合區(qū)，主要以海相沉積為主，同時(shí)山間溪流帶來(lái)的陸源物質(zhì)也影響著軟黏土的成分組成。三都澳獨(dú)特的“腹大頸小”和島嶼眾多的地理構(gòu)造，提供了相對(duì)溫和、海流水動(dòng)力較弱的沉積環(huán)境，而海域內(nèi)相對(duì)溫涼濕潤(rùn)的北溫帶氣候條件，為硅質(zhì)生物的生存及其殘骸的沉積提供了良好的水體條件。

除個(gè)別測(cè)試土樣含鹽量達(dá)30g·L-1外，總體含鹽量水平低于海水濃度，體現(xiàn)了沉積物所受的降雨、地下水的淋溶作用，同時(shí)調(diào)查片區(qū)周邊存在的水廠養(yǎng)殖場(chǎng)和港口工業(yè)區(qū)所排放的污水也對(duì)孔隙水離子濃度產(chǎn)生了一定影響。整體來(lái)看，各離子濃度的變化基本遵循“元素的粒度控制律”，F(xiàn)e、Ca等元素的含量隨沉積物粒度變細(xì)而升高，其中原因除細(xì)粒級(jí)沉積物本身富含一定的元素外，還因黏土礦物具有較強(qiáng)的吸附作用或濃集作用，常吸附許多元素共同沉淀(張開(kāi)畢， 2007)。

對(duì)比3個(gè)片區(qū)土體的物理指標(biāo)(表 2)發(fā)現(xiàn)：含水量均在60%左右，考慮到土樣運(yùn)輸、養(yǎng)護(hù)過(guò)程中水分的損失，實(shí)際含水量應(yīng)大于試驗(yàn)測(cè)試值； 孔隙比均大于1.5，各片區(qū)最大孔隙比均在2.0左右，從一定程度上說(shuō)明土體具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，其中又屬漳灣片區(qū)最高，平均值為1.67； 從塑性圖(圖 2)中可以看到，環(huán)三都澳各區(qū)軟土均屬高液限黏土，其液限與塑性指數(shù)對(duì)應(yīng)點(diǎn)落于PI=0.73(LL-20)與PI=0.9(LL-8)兩線之間，漳灣片區(qū)液限、塑限均屬于最高值。

圖 2 塑性圖Fig. 2 Plasticity chart

圖 3 漳灣、后灣、飛鸞片區(qū)典型掃描電鏡圖像Fig. 3 Typical scanning electron microscopic images of marine soft clay at Zhangwan， Houwan and Feiluan zones

特別值得關(guān)注的是比表面積值，各區(qū)平均比表面積在300m2·g-1左右，國(guó)內(nèi)軟黏土的比表面積大多在100m2·g-1以?xún)?nèi)，符合國(guó)內(nèi)外大量統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)得到的液限與比表面積的關(guān)系(Deng et al.，2019)：

1/LL=1.83/SSA+0.004

(1)

式中：LL為土體液限(%)；SSA為土樣比表面積(m2·g-1)。

寧德軟黏土根據(jù)該比表面積計(jì)算的液限范圍應(yīng)在95.8%～120.5%的范圍內(nèi)，明顯大于室內(nèi)試驗(yàn)獲得液限53.3%～75.5%； 換而言之，根據(jù)國(guó)內(nèi)外軟土獲得的比表面積與液限間反算比表面積發(fā)現(xiàn)寧德軟土明顯偏大。土體顆粒比表面積測(cè)試通常采用液體吸附法和氣體吸附法，其中利用極性液體乙二醇乙醚或亞甲基藍(lán)進(jìn)行測(cè)試得到了廣泛應(yīng)用。本文測(cè)試比表面積所采用的試劑是亞甲基藍(lán)溶液，寧德黏土體中含有大量的硅藻遺骸，硅藻外表面及結(jié)構(gòu)內(nèi)部的硅羥基具有一定的活性和負(fù)電性，從而使之具備了很強(qiáng)的吸附性，最終表現(xiàn)為極大的比表面積值。經(jīng)查閱相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)，本文中比表面積與張永雙(2012)對(duì)云南騰沖芒棒盆地膨脹性硅藻土利用乙二醇乙醚吸附法測(cè)得的比表面積值相近，均在300m2·g-1左右，同時(shí)兩地SiO2含量也較為相近。不同的是，騰沖淤泥質(zhì)硅藻土主要產(chǎn)于芒棒組(N2m)湖相地層中，由于土體不同的沉積環(huán)境、沉積后溫度和硅藻種類(lèi)，使得土體顆粒的比表面積有所差異。

將土樣凍干粉碎，根據(jù)規(guī)范《沉積巖中黏土礦物和常見(jiàn)非黏土礦物X衍射分析方法SY/T 5163-2010》利用X射線衍射儀 Ultima Ⅳ進(jìn)行X射線衍射試驗(yàn)，可測(cè)定其中黏土與非黏土礦物種類(lèi)與含量，同時(shí)利用掃描電鏡觀察其微觀結(jié)構(gòu)。相應(yīng)結(jié)果如表 3和圖 3所示。

表 3 3個(gè)片區(qū)礦物相對(duì)含量Table 3 Relative mineral contents in three zones

整體來(lái)看，全礦非黏土礦物中占比最大為石英，黏土礦物占20%～30%，其中伊蒙混層礦物為主要成分，相對(duì)含量在32%～60%，混層比基本高于50%。伊蒙混層黏土礦物是蒙脫石伊利石化的中間產(chǎn)物(任磊夫， 1992)， 50%混層比體現(xiàn)了沉積后階段相對(duì)溫和的環(huán)境。橫向?qū)Ρ?個(gè)片區(qū)可以發(fā)現(xiàn)，漳灣片區(qū)伊利石、綠泥石比例基本略高。綠泥石作為一種初期風(fēng)化階段的層狀硅鋁酸鹽礦物，相對(duì)較高的占比得益于溫涼的北溫帶濱海內(nèi)灣環(huán)境。少量黃鐵礦的存在可能主要來(lái)自于山間溪流帶來(lái)的火成巖陸源物質(zhì)。

從掃描電鏡圖片中可以看出，不同觀察角度下的硅藻呈現(xiàn)出篩管狀、棒狀、圓盤(pán)狀及破碎狀，觀測(cè)到的硅藻表面孔隙直徑為0.3～3μm，孔隙形狀呈近圓柱和立方體。硅藻殘骸在黏土礦物中數(shù)量眾多卻分布散亂，大量硅藻殘骸集中堆積的情況較少見(jiàn)，破碎態(tài)的硅藻占比很高。

圖 4 3個(gè)片區(qū)土樣的代表性壓縮曲線Fig. 4 Typical compression curves in three zones

圖 5 飛鸞K6/K7土樣及后灣K11/K12土樣莫爾應(yīng)力圓和強(qiáng)度破壞包線Fig. 5 Mohr’s stress circles and strength envelopes of Feiluan samples K6K7 and Houwan samples K11 and K12

由于硅藻土沉積需要較穩(wěn)定的湖相或海相環(huán)境，因此相較普通軟黏土分布鮮見(jiàn)，導(dǎo)致以往對(duì)含硅藻軟黏土的研究也較少。我國(guó)最早于1935年在山東省臨朐縣采集到上新世形成的灰白色硅藻土，后續(xù)在云南、浙江等地也發(fā)現(xiàn)了大量硅藻土，目前關(guān)于硅藻土的研究集中在工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，工程特性研究極為少見(jiàn)。例如國(guó)內(nèi)首條穿過(guò)硅藻土地層的杭紹臺(tái)鐵路即面臨眾多關(guān)于硅藻土的未知問(wèn)題，隨著土工建設(shè)的不斷發(fā)展，更多的硅藻土層帶來(lái)的影響需要深入的研究。

3 寧德軟黏土力學(xué)性質(zhì)

室內(nèi)基于《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn) GB/T 50123》進(jìn)行原狀樣常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)，起始荷載12.5 kPa，最終荷載為1600 kPa。將取自飛鸞、金后灣及漳灣的典型土樣K4、K8、K20的一維固結(jié)壓縮曲線列于圖 4，3個(gè)片區(qū)的力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)列于表 4。

表 4 3個(gè)片區(qū)力學(xué)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)表Table 4 StatisticalTables of mechanical indices for three zones

整體來(lái)看，3個(gè)片區(qū)土樣壓縮規(guī)律類(lèi)似，均在100kPa左右時(shí)曲線進(jìn)入直線段； 但與原位壓縮曲線相比，上述3個(gè)區(qū)軟土壓縮曲線均表現(xiàn)為受較嚴(yán)重的擾動(dòng)(取樣(李高山等， 2019)，運(yùn)輸、開(kāi)樣和試驗(yàn))，屈服點(diǎn)不明顯，換而言之，該處軟土具有較顯著的靈敏性。后灣與漳灣區(qū)所取土樣的e-lgP曲線重合度高，固結(jié)特性相近，經(jīng)壓縮固結(jié)后孔隙比相差不大。基于常規(guī)固結(jié)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，可以反演計(jì)算得到土體的滲透系數(shù)k，具體如式(2)所示。

k=cvmvγw

(2)

式中：k為土體的滲透系數(shù)(m·s-1)；cv為土體固結(jié)系數(shù)(m2·s-1)；mv為土體體積壓縮系數(shù)(kPa-1)；γw為水的容重(kN·m-3)。

設(shè)定圍壓為100kPa、200kPa、400kPa，開(kāi)展三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)，得到部分土樣的應(yīng)力莫爾圓和強(qiáng)度包絡(luò)線(圖 5)。飛鸞區(qū)K6土樣的黏聚力為14.7kPa，摩擦角為12.3°； K7土樣的黏聚力為13.7kPa，摩擦角為8.4°； 后灣區(qū)K11土樣的黏聚力為6.3kPa，摩擦角為11.6°，K12土樣的黏聚力為11.1kPa，摩擦角為12.5°。

靜力觸探試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果列于表 5。從表中可以看出，淤泥層下覆淤泥質(zhì)土層的錐尖阻力和側(cè)摩阻力均有提高，飛鸞區(qū)淤泥質(zhì)土錐尖阻力約為淤泥的1.7倍，金后灣區(qū)這一比例約為2； 軟土層錐尖阻力及側(cè)壁摩阻力值總體較相近，平均值在0.35MPa和6.5kPa附近； 飛鸞軟土厚度分布在11～21m，金后灣軟土厚度為14～34m，漳灣軟土厚度為9～18m?？傮w來(lái)看，金后灣軟黏土明顯更厚，這與飛鸞、漳灣兩區(qū)距離山體、丘陵更近相關(guān)。

表 5 淤泥/淤泥質(zhì)土層靜力觸探試驗(yàn)結(jié)果Table 5 Cone penetration test results of silt/silty soil layers

表 6 3個(gè)片區(qū)十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果Table 6 Vane shear test results in three zones

靜力觸探結(jié)果較好地對(duì)應(yīng)了地質(zhì)調(diào)查的結(jié)果，反映出該區(qū)在第四紀(jì)全新世后期的地殼沉降過(guò)程中各沉積層的空間展布規(guī)律性較好，在縱向上沉積分層明顯，在橫向上層底標(biāo)高相對(duì)穩(wěn)定(陳元智等， 2002)； 軟黏土層下分布有卵石層或粉質(zhì)黏土層，基底巖性為晚中生代陸相酸、中酸性火山巖及燕山期花崗巖類(lèi)。

3個(gè)片區(qū)分別布設(shè)5個(gè)十字板試驗(yàn)孔，在250m的進(jìn)尺中進(jìn)行剪切試驗(yàn)97點(diǎn)(原狀土及重塑土)。從十字板剪切試驗(yàn)結(jié)果表 6可以看出，寧德軟土靈敏度介于3～5，屬中、高靈敏性黏土，原位強(qiáng)度為10～34kPa之間(漳灣片區(qū)偏低，在9～28kPa之間)，重塑土強(qiáng)度2～11kPa(漳灣片區(qū)偏低，在1.8～7.3kPa之間)?？傮w而言，重塑軟黏土十字板強(qiáng)度與靜力觸探側(cè)壁摩阻力相近。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)十字板獲得的靈敏度在2.9～6.6之間。根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)獲得的前期屈服應(yīng)力較自重應(yīng)力有非常大的區(qū)別，表明了高靈敏度、強(qiáng)結(jié)構(gòu)性，兩者間的差距主要來(lái)自于十字板貫入過(guò)程中對(duì)原位土體的擾動(dòng)以及取樣、運(yùn)輸和試驗(yàn)過(guò)程中擾動(dòng)。考慮擾動(dòng)影響以及原位屈服應(yīng)力修正，原位前期屈服應(yīng)力將比目前獲得的前期屈服應(yīng)力高。圖 6為3個(gè)片區(qū)軟土在不同深度處土體平均強(qiáng)度與靈敏度對(duì)比，強(qiáng)度隨深度呈正相關(guān)變化。考慮到十字板測(cè)試的精度，總體而言，3個(gè)片區(qū)軟土的原狀及擾動(dòng)土強(qiáng)度較為相近，金后灣片區(qū)深層軟土靈敏度總體偏高，其原因尚需進(jìn)一步分析。

表 7 四地軟土物理力學(xué)參數(shù)對(duì)比Table 7 Comparison of physical and mechanical parameters of four kinds of clays

圖 6 3個(gè)片區(qū)不同深度十字板剪切強(qiáng)度與靈敏度對(duì)比Fig. 6 Comparison of vane shear strength and sensitivity with different depths in three zones

4 與其他典型海相軟土對(duì)比

我國(guó)東南沿海普遍分布著深厚的第四系沉積軟土層，軟土一般具有含水量高、強(qiáng)度低、壓縮性大、滲透性差等共性，但由于地理環(huán)境、氣候條件、地質(zhì)成因、物質(zhì)成分及次生變化等因素，各地區(qū)軟土的工程特性又不盡相同，具有區(qū)域性差異。

國(guó)內(nèi)軟土工程特性普遍較差，現(xiàn)實(shí)工程建設(shè)中常常面臨著如軟基處理等問(wèn)題，通過(guò)對(duì)比研究可以進(jìn)一步加深認(rèn)識(shí)閩東北的寧德軟土。本文對(duì)福州、連云港、寧波及寧德四地的海相軟土進(jìn)行了橫向?qū)Ρ?，相關(guān)工程參數(shù)對(duì)照如表 7所示(劉慧明， 2005； 劉用海， 2008； 鄧永鋒等， 2005， 2015)。

從地質(zhì)環(huán)境與物質(zhì)來(lái)源看，閩江作為福建省內(nèi)最大的獨(dú)流入海河流，起源于福建、江西交界，穿福州市區(qū)而過(guò)，匯入東海，因而其軟土主要是第四紀(jì)晚更新世至全新世時(shí)期的河、海相沉積物(河南大學(xué)， 2001)，淤泥土含有石英、長(zhǎng)石、生物碎屑及黃鐵礦球體等，其硅藻碎屑呈輪胎型及蜂窩型； 連云港軟土主要受控于黃河物源，是在第四紀(jì)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)、河流作用和海侵地質(zhì)作用下形成的以濱海沉積為主、沖海積、殘坡積為輔的軟土層； 寧波境內(nèi)，奉化江及余姚江匯集為甬江后獨(dú)流入海，其軟土是第四紀(jì)早中期以陸相與海相交互形成的以濱海相為主、潟湖相為輔的沉積物，淤泥層中含粉細(xì)砂土層，平面上有所差異，垂向上具有明顯的分選性； 寧德境內(nèi)河流流量小，陸源物質(zhì)相對(duì)較少，沉積環(huán)境穩(wěn)定，海相沉積層厚度大，主要形成于第四紀(jì)多次海侵海退過(guò)程。從地質(zhì)角度對(duì)比四地軟土可以發(fā)現(xiàn)，連云港軟土受控于古黃河奪淮入海所帶來(lái)的黃土高原的物質(zhì)，而其他3種軟土由于境內(nèi)河流均不屬于長(zhǎng)江或黃河的分支，因此受陸源物質(zhì)影響相對(duì)較小，主要是濱海相沉積； 其中福州與寧德在物源上更為接近，但福州軟土沉積受閩江作用更大。

從黏土礦物組成來(lái)看，寧德軟土中發(fā)現(xiàn)了相當(dāng)數(shù)量的以硅藻為主的微生物殘骸，與此類(lèi)似的是福州軟土，其中也存在含量在10～20%的硅藻及2～5%的黃鐵礦，組成上的相似性體現(xiàn)了兩者受海相物源影響的一致性。福州軟土中伊利石占比達(dá)50%～55%、高嶺石占比達(dá)20%(林琛， 2000)，均顯著高于寧德軟土的相應(yīng)礦物含量，體現(xiàn)了福州軟土受陸源物質(zhì)作用更大、沉積后環(huán)境溫度更高的特點(diǎn)。相比福建省的兩種軟土，連云港及寧波軟土中均未見(jiàn)明顯的硅藻存在且以往對(duì)此的研究較少，據(jù)分析可能有以下兩種原因：一是物質(zhì)來(lái)源與沉積環(huán)境的差異，連云港及寧波軟土均未能達(dá)到海相硅藻大量生存且進(jìn)一步沉積保存的條件； 二是由于硅藻的化學(xué)成分主要是SiO2·nH2O，在成分測(cè)試中易與石英混淆，因而在含量相對(duì)較少的情況下容易被忽略。因此，對(duì)礦物成分的分析應(yīng)結(jié)合當(dāng)?shù)鼐唧w地質(zhì)情況、XRD及SEMEDS等多種手段。

硅藻殼體多具有蜂窩狀孔隙，具備堆積密度小、比表面積大等特征。墨西哥軟土、日本佐賀有明軟土(Mesri et al.，1975； Hanzawa et al.，1990； Lomnitz， 1990； Dìaz et al.，1992；Tateishi， 1997； Hong et al.，1999)均因富含硅藻等微生物化石而使其天然含水量、塑性指數(shù)、滲透系數(shù)及靈敏度等土性指標(biāo)顯著高于其他軟土，因此在這些地區(qū)產(chǎn)生的地基沉降問(wèn)題更為嚴(yán)重。墨西哥軟土沉積始于更新世后期，由火山灰細(xì)粒和火成細(xì)屑物經(jīng)風(fēng)和水運(yùn)輸匯聚并在硅藻等微生物作用下形成； 有明軟土則是在長(zhǎng)達(dá)數(shù)萬(wàn)年海水作用下沉積形成的海相軟土。寧德環(huán)三都澳海相軟土雖然在硅藻含量、液限、靈敏度等方面不及上述的典型海相靈敏性軟土，但作為一般性軟土和高靈敏性軟土之間的存在，對(duì)工程建設(shè)和研究仍具有重要意義。

含硅藻質(zhì)軟黏土作為一種特殊土，廣泛分布在東南沿海、陸架邊緣，在施工過(guò)程中容易造成擾動(dòng)失去強(qiáng)度，建筑建成之后經(jīng)過(guò)一定的時(shí)間還會(huì)引起地基沉降的加重進(jìn)而導(dǎo)致更為嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害，需要深入研究。

5 結(jié) 論

(1)寧德海相軟黏土主要形成于第四紀(jì)的多次海侵海退過(guò)程，影響顯著的包括晚更新世海侵及全新世海侵。濱海相的沉積黏土中包含大量硅藻，這是與連云港軟土等典型軟土明顯區(qū)別的特征。溪流與山間侏羅紀(jì)火成巖及燕山期花崗巖的接觸為廣泛分布的第四系海相沉積物帶來(lái)了一定量的陸源物質(zhì)，對(duì)其物質(zhì)組成也發(fā)揮著作用； 頸小腹大的地形條件和眾多的島礁為現(xiàn)有的環(huán)澳區(qū)段提供了水動(dòng)力條件相對(duì)較弱、優(yōu)良的內(nèi)灣環(huán)境，這是硅藻得以大量存在的外部條件。

(2)寧德海相軟黏土大部分土樣的含鹽量分布在20～35g·L-1之間，Cl-濃度明顯高于Na+，表明成陸后由于淡水侵蝕，發(fā)生了顯著的離子交換、吸附以及黏土礦物中膠體淋溶； 同時(shí)過(guò)高的Cl-濃度將對(duì)地下結(jié)構(gòu)的耐久性產(chǎn)生較大的影響。

(3)除具有沿海典型軟土的高液限、高壓縮性、低強(qiáng)度的特點(diǎn)，寧德海相軟黏土中含有50%混層比的伊蒙混層礦物和大量的硅藻，蒙脫石族礦物是鹽敏性礦物，隨鹽分減小，水膜層厚度增加，流變性增大； 對(duì)于該地區(qū)軟土較大的比表面積、靈敏度和較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)性，在工程建設(shè)中應(yīng)引起重視。