兰州交通大学毕业设计（论文）
第一章 绪论
第一节 软土
一、软土的定义
一般而言，软土是指近代水下沉积的饱和粘性土，是淤泥、淤泥质粘土、泥质粉土、泥炭、泥炭质土等一类土体的简称，广泛分布在我国沿海内陆平原或间盆地。不同地域软土的成因、结构和形态各不相同，但都具有基本相同的物理力学特征:天然含水量高、天然孔隙比大、渗透系数小、压缩性高、强度低，可呈灵敏性结构。软土作为工程建筑特的地基，由于其承载力低、往往会产生不同程度的坍滑或沉降陷。
具体该如何定义软土，各行业部门如建筑、铁路、公路、港工等，根据行业特点和习惯，给出的定义或判定条件不尽相同。
定义1，认为软弱土是指淤泥、淤泥质土、充填土、杂填土或其他高压缩性土。其中淤泥是在静水或缓慢流水环境中沉积并经生物化学作用而形成，为天然含水量大于液限、天然孔隙比大于或等于1.5的粘性土;天然含水量大于液限而天然孔隙比小于1.5、但大于或等于1.0的粘性土或粉土称为淤泥质土。
定义2，将软土解释为天然含水量大、压缩性高、承载力低的一种软塑到流塑状的粘性土，如淤泥、淤泥质土，以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。淤泥和淤泥质土的特征解释为，在静水或缓慢流水环境中沉积，经生物化学作用而形成的饱和粘性土，含有机质，天然含水量大于液限。当孔隙比大于1.5时称为淤泥;天然孔隙比小于1.5而大于1.0时称为淤 泥质土。当土的烧失量大于5%时，称有机质土;大于60%时称为泥炭。
定义3，含有大量亲水的胶体颗粒，具有海绵状结构的松散体，其性质为天然孔隙比大、含水量高、透水性小、强度低、压缩性大。
定义4，在静水或缓慢的流水环境中沉积，经生物化学作用形成的饱和软弱粘性土。对软土的主要特征描述为:天然含水量高(接近或大于液限)，孔隙比大(一般大于1.0)，压缩性高，强度低，渗透系数小。
定义5，中定义软土为滨海、湖沼、谷地、河滩沉积的天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、抗剪强度低的细粒土，天然含水量≧35%，天然孔隙比≧1.0，十字板剪切强度<35Pka或静力触探总贯入阻力小于75kPa。
定义6,天然孔隙比大于或等于1.0，且天然含水量大于液限的细粒土，包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭土等，其压缩系数大于0.5MPa-1，不排水强度小于30kPa。
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关于软土定义，除以上所述外还有一些，但大同小异，在此不一一叙述。概而言之，工程界通常口语称呼的软土指天然含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的土。
二、我国软土的类型、特征及其分布
软土按沉积环境分类主要有下列几种类型： （一） 滨海沉积
（1）滨海相：常与海浪岸流及潮汐的水动力作用形成较粗的颗粒(粗、中、细砂)相掺杂，使其不均匀和极松软，增强了淤泥的透水性能，易于压缩固结。主要分布在连云港、大连、天津、湛江、香港、厦门等地。
（2）泻湖相：颗粒微细、孔隙比大、强度低、分布范围较宽阔，常形成海滨平原。在泻湖边缘，表层常有厚约0.3～2.0m的泥炭堆积。底部含有贝壳和生物残骸碎屑。主要分布在温州、宁波。
（3）溺谷相：孔隙比大、结构松软、含水量高，有时甚于泻湖相。分布范围略窄，在其边缘表层也常有泥炭沉积。主要分布在福州、泉州、海南。
（4）三角洲相：由于河流及海潮的复杂交替作用，而使淤泥与薄层砂交错沉积，受海流与波浪的破坏，分选程度差，结构不稳定，多交错成不规则的尖灭层或透镜体夹层，结构疏松软，颗粒细小。如上海地区深厚的软土层中央有无数的极薄的粉砂层，为水平渗流提供了良好条件。主要以长江中下游的南边、上海、珠江下游广州地区。 （二） 湖泊沉积
湖泊沉积是近代淡水盆地和咸水盆地的沉积。沉积物中夹有粉砂颗粒，呈现明显的层理。淤泥结构松软，呈暗灰、灰绿或暗黑色，厚度一般为10m左右，最厚者可达25m。主要分布在洞庭湖、太湖、洪泽湖、鄱阳湖四周地区，云南的滇池地区。 （三） 河滩沉积
主要包括河漫滩相和牛轭湖相。成层情况较为复杂，成分不均一，走向和厚度变化大，平面分布不规则。一般常呈带状或透镜状，间与砂或泥炭互层，其厚度不大，一般小于l0m。常见于长江中下游地区、滨海平原、松辽平原。 （四） 沼泽沉积
为沼泽相，分布在地下水、地表水排泄不畅的低洼地带，如京津唐高速公路通过的天津南淀。多以泥炭为主，且常出露于地表。下部分布有淤泥层或底部与泥炭互层。 （五） 浅海沉积
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主要为海相，多位于海湾区域内。河流如海携带的动植物残骸经生物化学作用，形成灰色或灰绿色淤泥和淤泥质土。它的主要分布区域在天津塘沽。 （六） 丘陵谷地沉积
为丘陵谷地相，其特征为片状、带状分布，靠山边浅，谷中心深，具有较大的横向坡，颗粒由山前到谷中心逐渐变细。主要分布在贵州六盘水地区。 （七） 人工吹填
它的特点是颗粒成分与挖泥船作业区域的土质相同，但吹填沉积过程中又有局部的分选，靠近出水口处颗粒较粗，远离水口处颗粒较细。如如天津塘沽东突堤，深圳南油开发区。
软土由于沉积年代、环境的差异，成因的不同，它们的成层情况，粒度组成，矿物成分有所差别，使工程性质有所不同。不同沉积类型的软土，有时其物理性质指标虽较相似，但工程性质并不很接近，不应借用。软土的力学性质参数宜尽可能通过现场原位测试取得。
三、软土的工程性质
软粘土的特性和一般粘性土不同，根据我国某些地区软土的物理力学性质指标的统计值并根据大量的工程实践，可对沿海地区软土的主要物理力学性质分析如下， (一) 天然含水量高
天然软粘土的含水量一般在34%～72%之间，其值一般大于液限，属于流动状态，天然孔隙比在1.0～1.9之间，故一般属于淤泥或淤泥质土，其中淤泥质土占多数。液限变化在34%～58%之间，大多在34%～43%的范围内，塑性指数变化在13～30之间，大多数在15～20的范围内，属于中等塑性的无机土。 (二) 压缩性大
压缩系数一般在0.005～0.02MPa-1之间，属于高压缩性土，其压缩性往往随液限的增大而增大。由于软粘土大多为第四纪后期的沉积物，通常属正常固结土。但一些近期沉积的软土，则为未完全固结土，即欠固结土。 (三) 渗透性小
渗透系数大部分为10-8～10-7cm/s之间，所以在荷载作用下固结很慢，强度不易提高。当土中有机质含量较大时，甚至会产生气泡，堵塞排水通道，降低其渗透性。对于夹有薄砂层的粘土，其水平向渗透性可能会显著增大，渗透系数可达10-5～10-4cm/s。所以，该类土层的固结速率也比均质粘性土要快得多。
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(四) 抗剪强度低
一般在快剪情况下，粘聚力在10kPa左右，内摩擦角在0o～5o之间。固结快剪粘聚力与快剪相比差别不大，内摩擦角一般在15 o ～20 o之间。
软土的强度大小与排水条件有密切关系。在荷载作用下，如果土层有良好的排水条件，那么经过固结后，它的强度随有效应力的增大而增加，反之，如果土层没有排水固结，则随荷载的增大，它的强度可能随剪切变形的增大而衰减。根据统计分析，软土在深度10m以内的平均十字板剪切试验强度一般为5~20kPa，深度每增加lm，其强度平均增加1~2kPa。 (五) 流变性十分显著
在剪应力作用下，土体产生缓慢的剪切变形，剪应力越大，剪切变形越明显，当剪应力达到一定值后，长期作用下土体可能会剪坏。此时的剪应力值一般小于常规试验方法得到的抗剪强度值，该值称之为长期抗剪强度，它一般为常规试验方法的抗剪强度的40%～80%，而且土的塑性指数愈大，其值愈小。但在实际工程中，地基在荷载作用下的固结作用可能会抵消其降低值，因而具体设计中常常不考虑土的流变特性。 (六) 显著的结构性
特别是海相沉积的软土，一旦受到扰动(振动、搅拌或搓动等)，其絮凝状结构受到破坏，土的强度将明显下降，甚至产生流动状态。软土受到扰动后强度降低的特性一般常用灵敏度来表示。因此，在高灵敏度粘土地基上进行地基加固或基坑开挖时，应力求避免土的过分扰动。另一方面，软土扰动后，随着静置时间的增长，其强度又会逐渐有所恢复，但一般不能恢复到原来结构的强度。 (七) 构造较复杂
滨海相沉积的软土层，由于受潮汐水流等因素的影响，其上部往往形成厚度达3m以上的所谓“硬壳层”，下部则为夹粉细砂透镜体的淤泥质土或夹粉砂的层状淤泥质土，有时局部有薄的泥炭层。而三角洲沉积的软土层则往往为淤泥质土与薄砂层的交错层。对于湖泊沉积的软土层而言，由于沉积过程受季节性的影响较大，因此下部软土层的淤泥质土与粉砂的层状构造更为明显，有时还存在较厚的泥炭层，从而造成软土层在构造上具有各向异性和成层性的特点。 (八) 粘粒含量较高，且常含有有机质
粘土粒的矿物成分一般为高岭土、蒙脱石和水云母等，而以水云母最为常见。由于粘土矿物颗粒很小，一般呈薄片状，且表面带有负电荷，在粘土颗粒四周吸附着大量的
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偶极化分子。所以，在沉积过程中，软土层常形成絮凝状结构，是造成软粘土天然含水量大的原因之一。
(九) 一般具有较大的吸力或吸附力
研究表明，软土对建筑物的吸力由三部分组成，即软土与建筑物底面的粘结力、真空负压(即负的孔隙水压力)和软土对建筑物侧面的摩阻力。其中，真空负压是最主要的因素。
第二节 软土地基加固处理的现状
软土地基加固就是将低承载能力和大压缩性的原装土加固到足以承担地基所需的强度和施工后沉降要求，又是为了较小地基的渗透性。为了达到上述目的，通常有二类方法：一类是对天然地基土进行土质改良；另一类是在天然地基中插入﹝也包括置换﹞采性较好的材料，如砂石、土工合成材料、混凝土、钢管等。土质改良的方法又可以分为下述几类：预压使软粘土产生排水固结；振密、挤密松散土体；灌入固化物使之与天然地基土体形成复合土体，如水泥；冻结或烧结天然地基土体以改善其物理力学性质。
由各种地基处理方法获得的人工地基可以分为两类：一类是对天然地基土体全部改良，如预压﹝排水固结﹞法、强夯法、原位压实法、换填法。另一类是形成复合地基。它可以可以由复合土与天然地基土形成，如低强度桩复合地基法，树根桩复合地基；也可以由插入的塑料与得到改良﹝如挤密﹞的天然土体形成，如振冲挤密碎石桩复合地基。软土地基加固方法主要有换填土法、排水固结预压法、强夯法、砂石桩法和搅拌桩法等。
第三节 软土地基处理方法
近几十年来，大量的土木工程实践推动了软弱土地基处理技术的迅速发展，地基处
物理处理 置换 排水 挤密 加筋 搅拌 化学处理 灌浆 热加固 热学处理 冻结 表1.1地基处理方法的分类
理的方法多样化，地基处理的新技术、新理论不断涌现并日趋完善，地基处理已成为基础工程领域中一个较有生命力的分枝。根据地基处理方法的基本原理，基本上可以分为如表1.1所示的几类。
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