宁德海相软黏土工程特性与沉积环境初探

于俊杰 许圣华 冯启 彭博 王继龙 邓永锋

于俊杰, 许圣华, 冯启, 等. 2021. 宁德海相软黏土工程特性与沉积环境初探[J]. 工程地质学报, 29(4): 1207-1215. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-550
引用本文: 于俊杰, 许圣华, 冯启, 等. 2021. 宁德海相软黏土工程特性与沉积环境初探[J]. 工程地质学报, 29(4): 1207-1215. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-550
Yu Junjie, Xu Shenghua, Feng Qi, et al. 2021. Sedimentary environment and engineering properties of marine soft clay in Ningde [J]. Journal of Engineering Geology, 29(4): 1207-1215. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-550
Citation: Yu Junjie, Xu Shenghua, Feng Qi, et al. 2021. Sedimentary environment and engineering properties of marine soft clay in Ningde [J]. Journal of Engineering Geology, 29(4): 1207-1215. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-550

宁德海相软黏土工程特性与沉积环境初探

doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2019-550
基金项目: 

国家自然科学基金 42072293

详细信息
    作者简介:

    于俊杰(1983-),男,学士,高级工程师,主要从事第四纪地质调查研究. E-mail: 25320701@qq.com

    通讯作者:

    邓永锋(1978-),男,博士,教授,博士生导师,主要从事软黏土工程性质与地基加固的研究. E-mail: noden@seu.edu.cn

  • 中图分类号: P642.3

SEDIMENTARY ENVIRONMENT AND ENGINEERING PROPERTIES OF MARINE SOFT CLAY IN NINGDE

Funds: 

the National Natural Science Foundation of China 42072293

  • 摘要: 宁德市位于福建省东北部,其下伏软土具有典型的闽东北第四系软黏土沉积特性,独特的内湾地形又使其兼具与传统浙闽沿海软土不同的物理力学特性。本文结合海岸带地质调查结果,通过环三都澳软黏土的原位测试和室内土工试验,对宁德第四系海相软土沉积特性及物理力学性质进行了系统研究和分析,发现该海相软土具有高压缩性、高液限、高灵敏度的特征,容易受到扰动导致强度的损失,工程建设中及基础设施灾变演化中应加以注意。大量内部孔隙极度发育且亲水性强的硅藻残骸使宁德软土具有很高的比表面积,同时也是令其具备结构性的重要原因,这两点是宁德软土区别于传统软土的显著特征。
  • 图  1  飞鸾、金后湾、漳湾片区平面布置图

    Figure  1.  Plane arrangement of Feiluan,Jinhouwan and Zhangwan

    图  2  塑性图

    Figure  2.  Plasticity chart

    图  3  漳湾、后湾、飞鸾片区典型扫描电镜图像

    Figure  3.  Typical scanning electron microscopic images of marine soft clay at Zhangwan,Houwan and Feiluan zones

    图  4  3个片区土样的代表性压缩曲线

    Figure  4.  Typical compression curves in three zones

    图  5  飞鸾K6/K7土样及后湾K11/K12土样莫尔应力圆和强度破坏包线

    Figure  5.  5 Mohr's stress circles and strength envelopes of Feiluan samples K6K7 and Houwan samples K11 and K12

    图  6  3个片区不同深度十字板剪切强度与灵敏度对比

    Figure  6.  Comparison of vane shear strength and sensitivity with different depths in three zones

    表  1  孔隙水主要离子浓度与含盐量

    Table  1.   Main ion concentration and salinity in pore water of marine soft clay

    离子浓度 Fe3+/mg·L-1 Ca2+/g·L-1 K+/g·L-1 Mg2+/g·L-1 Na+/g·L-1 SO42-/g·L-1 NO3-/mg·L-1 Cl-/g·L-1 含盐量/g·L-1
    飞鸾区 2.22 0.22 0.25 0.44 2.31 0.62 6.41 20.33 24.18
    金后湾区 8.49 0.34 0.04 0.23 0.79 1.41 10.03 24.15 26.98
    漳湾区 10.37 0.35 0.00 0.03 0.09 1.97 31.61 24.62 27.10
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    表  2  3个片区物理指标统计表

    Table  2.   Statistical tables of physical indices for three zones

    片区 项目 天然含水量/% 重度/kN·m-3 孔隙比 液限/% 塑限/% 塑性指数/% 液性指数 比表面积/m2·g-1
    飞鸾 平均值 59.40 16.7 1.59 66.54 28.52 38.01 0.78 312.34
    最大值 78.27 18.0 1.93 73.25 32.58 47.67 1.08 422.64
    最小值 44.00 15.7 1.23 61.12 25.58 31.10 0.42 278.33
    金后湾 平均值 57.34 16.8 1.56 62.84 29.03 33.81 0.87 302.04
    最大值 68.48 18.4 1.95 75.51 35.48 44.00 1.44 350.49
    最小值 39.10 15.4 1.00 51.82 25.36 24.12 0.59 247.40
    漳湾 平均值 64.38 16.5 1.67 74.39 30.23 44.16 0.76 295.51
    最大值 83.01 17.4 2.12 84.44 36.46 57.34 1.13 329.87
    最小值 43.69 15.2 1.18 59.82 27.10 29.98 0.34 268.02
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    表  3  3个片区矿物相对含量

    Table  3.   Relative mineral contents in three zones

    矿物含量 黏矿含量/% 全矿含量/%
    混层比 伊蒙混层 伊利石 高岭石 绿泥石 石英 黄铁矿 黏土
    飞鸾区 50.6 53.0 23.4 12.4 11.1 51.1 2.2 28.8
    金后湾区 51.1 48.6 24.7 13.4 13.3 45.9 2.0 30.7
    漳湾区 51.7 47.0 25.7 11.7 15.7 47.7 1.9 29.6
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    表  4  3个片区力学指标统计表

    Table  4.   Statistical tables of mechanical indices for three zones

    片区 项目 天然密度ρ/g·cm-3 孔隙比e 压缩系数a1-2/MPa-1 固结系数Cv/10-3cm2·s-1 先期固结压力pC′/kPa 渗透系数k/10-7cm·s-1
    飞鸾 平均值 1.67 1.59 1.16 4.48 65.5 1.89
    最大值 1.80 1.93 1.89 6.84 75.3 3.30
    最小值 1.57 1.23 0.43 2.82 51.8 0.60
    后湾 平均值 1.68 1.56 1.66 3.19 69.4 2.05
    最大值 1.84 1.95 3.56 4.60 92.8 3.58
    最小值 1.54 1.00 0.73 1.39 58.6 0.51
    漳湾 平均值 1.65 1.67 1.57 2.83 67.1 2.04
    最大值 1.74 2.12 2.02 4.60 95.1 2.96
    最小值 1.52 1.18 1.14 1.40 44.7 0.70
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    表  5  淤泥/淤泥质土层静力触探试验结果

    Table  5.   Cone penetration test results of silt/silty soil layers

    区块 孔号 土层类型 锥尖阻力/MPa 侧摩阻力/kPa 摩阻比/% 厚度/m
    飞鸾 GK01~05 淤泥 平均值 0.38 7.8 2.05 14.4
    最大值 0.63 18.2 5.93 20.2
    最小值 0.19 2.9 1.10 11.0
    淤泥质土 平均值 0.65 9.9 1.55 7.3
    最大值 1.68 20.7 2.44 7.6
    最小值 0.50 6.5 0.66 6.9
    金后湾 GK06~09 淤泥 平均值 0.35 5.8 1.68 14.9
    最大值 0.80 28.8 5.00 15.9
    最小值 0.10 3.2 0.86 14.0
    淤泥质土 平均值 0.74 13.3 1.80 13.3
    最大值 1.07 17.7 3.60 19.7
    最小值 0.48 8.3 0.65 10.0
    漳湾 GK10~14 淤泥 平均值 0.31 6.4 2.16 12.9
    最大值 1.05 41.0 6.27 17.4
    最小值 0.07 2.0 1.12 9.2
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    表  6  3个片区十字板剪切试验结果

    Table  6.   Vane shear test results in three zones

    统计指标 飞鸾区 后湾区 漳湾区
    原状土强度/kPa 重塑土强度/kPa 灵敏度St 原状土强度/kPa 重塑土强度/kPa 灵敏度St 原状土强度/kPa 重塑土强度/kPa 灵敏度St
    平均值 23.1 7.0 3.4 20.5 4.6 4.6 17.3 4.2 4.2
    最大值 34.6 11.6 4.7 33.8 11.2 6.6 28.8 7.3 5.2
    最小值 14.9 3.2 2.9 9.3 2.1 3.0 8.9 1.8 3.0
    标准差 4.6 1.7 0.3 5.3 1.6 0.9 4.7 1.4 0.6
    样本数 43 43 43 75 75 75 34 34 34
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    表  7  四地软土物理力学参数对比

    Table  7.   Comparison of physical and mechanical parameters of four kinds of clays

    地区 性质
    土层深度/m 天然含水量/% 孔隙比e 液限/% 塑限/% 塑性指数IP/% 压缩系数a1-2/MPa-1 粉粒 黏粒
    宁德 2~18 57.34 1.56 62.8 29.0 33.8 1.66 35.0~43.0 55.0~63.0
    连云港 2~15 68.70 1.60 49.4 25.4 24.0 1.34 70.3~77.7 22.3~29.5
    福州 3~19 49.02 1.30 43.0 26.9 16.1 0.86 40.2~50.3 47.4~56.6
    宁波 2~45 47.80 1.28 41.5 19.7 21.8 1.04 46.5 45.7
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  • Chen Y Z, Chen R K. 2002. Characteristic analyses of Quaternary Changle formation soft ground in the Chengao Harbour Area, Sanduao Bay, South Fujian[J]. Geology of Fujian, 21(3): 155-160.
    Deng Y F, Liu Q W, Cui Y J, et al. 2019. Transformation of clay geometry in view of relation between specific surface area and soil consistency[J]. Journal of Testing and Evaluation, 49(2): 1392-1404.
    Deng Y F, Wu Y K, Liu S Y, et al. 2005. Sediment environment of shallow marine clays deposited in Lianyungang area and their physical and mechanical properties[J]. Journal of Engineering Geology, 13(1): 29-33.
    Deng Y F, Yue X B, Zhang T W, et al. 2015. Consolidation behaviors of soft marine clay in Lianyungang under desalination environment of pore water[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 37(1): 47-53.
    Dìaz J A, Leroueil S, Alemàn J D. 1992. Yielding of Mexico city clay and other natural clays[J]. Journal of Geotechnical Engineering, 118(7): 981-995. doi: 10.1061/(ASCE)0733-9410(1992)118:7(981)
    Hanzawa H, Fukaya T, Suzuki K. 1990. Evaluation of engineering properties for an Ariake clay[J]. Soils and Foundations, 30(4): 11-24. doi: 10.3208/sandf1972.30.4_11
    Henan University. 2001. Traffic civil engineering soft soil foundation engineering manual[M]. Beijing: China Communication Press.
    Hong Z S, Tsuchida T. 1999. On compression characteristics of Ariake clays[J]. Canadian Geotechnical Journal, 36(5): 807-814. doi: 10.1139/t99-058
    Li G S, Pan Y J, Meng X H. 2019. Comparative experimental analysis of physical and mechanical properties of saturated soft soil under different sampling methods[J]. Journal of Engineering Geology, 27(3): 550-558.
    Lin C. 2000. On the basic features of soft soils in Fuzhou City[J]. Geology of Fuzhou, 19(3): 175-180.
    Liu H M. 2005. Physics mechanical characteristics of soft soil in coastal region of southeast Fujian Province[D]. Fuzhou: Fuzhou University.
    Liu Y H. 2008. Study on engineering property and application of constitutive model for Ningbo soft clay[D]. Hangzhou: Zhejiang University.
    Lomnitz C. 1990. Gravity waves in earthquakes[J]. Engineering Geology, 29(1): 95-97. doi: 10.1016/0013-7952(90)90084-E
    Mesri G, Rokhsar A, Bohor B F. 1975. Composition and compressibility of typical samples of Mexico City clay[J]. Gèotechnique, 25(3): 527-554. doi: 10.1680/geot.1975.25.3.527
    Ren L F. 1992. Clay minerals and claystone[M]. Beijing: Geological Publishing House.
    Tang J L, You Z H. 1994. Combination characteristics and sedimentary environment of clay minerals in Sandu Bay[J]. Marine Science Bulletin, 13(1): 68-75.
    Tateishi Y. 1997. Geotechnical properties of diatom earth and stability of surface layer for the cut slope[D]. Japanese: Saga University.
    Tong Y F. 1985. A outline of the quaternary deposits of Fujian province[J]. Quaternary Sciences, 6(1): 99-106.
    Zeng C S. 1997. Transgressions and sea level changes along the northeast coast of Fujian during the late Quaternary[J]. Journal of Fujian Teachers University(Natural Science), 13(4): 94-101.
    Zhang K B. 2007. Geochemical features of shallow-sea sediments near the coast in Fujian[C]//Anhui Geological Society. Proceedings of geoscience forum of six provinces and one city in East China. Hefei: Hefei University of Technology Publishing House.
    Zhang Y S, Guo C B, Qu Y X, et al. 2012. Discovery of swelling diatomite at Tengchong, Yunnan province and its implication in engineering geology[J]. Journal of Engineering Geology, 20(2): 266-275.
    Zhou M L. 1983. On the Quaternary sequence in the coastal region of China[J]. Marine Geology & Quaternary Geology, 3(2): 79-8.
    陈元智, 陈荣魁. 2002. 闽东三都澳城澳港区第四系长乐组软土特性分析[J]. 福建地质, 21(3): 155-160. doi: 10.3969/j.issn.1001-3970.2002.03.006
    邓永锋, 岳喜兵, 张彤炜, 等. 2015. 连云港海相软土在孔隙水盐分溶脱环境下的固结特性[J]. 岩土工程学报, 37(1): 47-53. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-YTGC201501006.htm
    邓永锋, 吴燕开, 刘松玉, 等. 2005. 连云港浅层海相软土沉积环境及物理力学性质研究[J]. 工程地质学报, 13(1): 29-33. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2005.01.004
    河南大学. 2001. 交通土建软土地基工程手册[M]. 北京: 人民交通出版社.
    李高山, 潘永坚, 孟叙华. 2019. 不同取样方法下饱和软土物理力学性状对比试验分析[J]. 工程地质学报, 27(3): 550-558. doi: 10.13544/j.cnki.jeg.2018-103
    林琛. 2000. 福州市区软土基本性质的研究[J]. 福建地质, 19(3): 175-180. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FJDZ200003006.htm
    刘慧明. 2005. 闽东南沿海地区软土物理力学性质研究[D]. 福州: 福州大学.
    刘用海. 2008. 宁波软土工程特性及其本构模型应用研究[D]. 杭州: 浙江大学.
    任磊夫. 1992. 黏土矿物与黏土岩[M]. 北京: 地质出版社.
    唐锦龙, 游仲华. 1994. 三都海湾黏土矿物组合特征与沉积环境[J]. 海洋通报, 13(1): 68-75.
    童永福. 1985. 福建省第四系沉积概况[J]. 第四纪研究, 6(1): 99-106. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-DSJJ198501013.htm
    曾从盛. 1997. 闽东北沿海晚第四纪海侵与海面变动[J]. 福建师范大学学报(自然科学版), 13(4): 94-101. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-FJSZ704.020.htm
    张开毕. 2007. 福建近岸浅海沉积物地球化学特征[C]//安徽省地质学会. 加强地质工作促进社会经济和谐发展—2007年华东六省一市地学科技论坛论文集. 合肥: 合肥工业大学出版社.
    张永双, 郭长宝, 曲永新, 等. 2012. 云南腾冲膨胀性硅藻土的发现及其工程地质意义[J]. 工程地质学报, 20(2): 266-275. doi: 10.3969/j.issn.1004-9665.2012.02.016
    周慕林. 1983. 中国沿海第四系[J]. 海洋地质与第四纪地质, 3(2): 79-85. https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HYDZ198302010.htm
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出版历程
  • 收稿日期:  2019-12-20
  • 修回日期:  2020-05-12
  • 网络出版日期:  2021-09-03
  • 刊出日期:  2021-09-03

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