0 前言
在上海邻交青浦,松江低洼地区,泻湖沼泽相Q43顶部与基底埋藏泥炭化土,埋深较浅,一般在0.8m~4.0m左右,局部发育,变化不稳定。而位于长江三角洲入海口,东南前缘的上海,地形平坦,河港密布,富含有机质,在全新世滨海平原Q41基底,暗绿色硬土层上局部分布泥炭化土,它与暗绿色土层一般呈突变接触,纵向埋深在24m、36m、40m左右,泥炭化土层埋深随着暗绿色硬土层的起伏而变化,形成年代也随之增大。
上述两种不同类型的沉积环境,泥炭化土的物理力学性质有着一定的共性和差异性,因此,针对该特殊土体展开全面的分析。
1 泥炭化土的成因
泥炭化土是一种特殊土地,是在一定的自然环境中的堆积物,是没有空气分解的植物遗体的堆积物,植物碎屑大,分解性差。这种堆积物因受到不同程度不同性质的改造,伴随机械沉积作用,化学沉积作用(碳酸钙的沉积,腐植酸的沉积),形成了特殊的土体,因土体随纵向和水平向应力状态的差异,分布具有局部性。
从沉积环境来分析。泻湖沼泽平原,地表水充足,生植物茂密,气候潮湿,湖沼洼塘密布,由于不同气候区,河水的流泄和蒸发状况差异,因而产生了植物大量死亡的堆积物,从而形成了地表浅部埋藏了大量的泥炭化土体。滨海平原,水量充沛,各种元素的活动性较强,伴随着地质运动,泥炭化土处于溺谷的深积环境中,一般埋深在20m以下,植物遗体堆积在溺谷底,经过一系列的氧化一还原作用,形成了灰黑色泥炭化土,呈局部分布。
2 泥炭化土的测定以及定名
泥炭化土的测定方法,本文介绍常用的两种方法:第一种:灼烧减量法:灼热减量法是指试样在一定适宜的温控范围下,按规范要求,在65℃~70℃的温控下,把该式样的水份烘干后,再磨碎把该试样放入950℃高温灼烧后失去的重量百分比;第二种:重铬酸钾容量法:用重铬酸钾标准溶液测定有机质含量。当有机质含量ζ≥5%时,可按下列原则定名:5%≤ζ≤10%时,定为有机质土;10%<ζ<60%时,定为泥炭质土;ζ≥60%定为泥炭。
经过大量试验认为:采用灼烧减量发测定结果偏高,偏高大小与土中存在的结合水和挥发性盐类的多少有关;而采用中重铬酸钾法测得有机质偏低,与熔液的化学反应过程有关,因此,只适用于有机含量不大于15%的土。
3 泥炭化土的物理力学指标
泥炭化土在上海地区是一种特殊的土体,分布具有区域性,因此,做了大量的收集资料工作,并进行筛选整理。分别给出了两种沉积环境下泥炭化土的含水率试验,密度试验,比重试验,固结试验,剪切试验,无侧限试验,有机含量的室内试验的物理力学成果。(注:含水率试验:对于有机质超过5%的土体,规定烘干温度在65℃~70℃;此次收集工作未收集到泥炭)
泥炭化土有机含量与天然状态下物理性指标的相关性。从表1,表2可知:两种不同沉积环境天然状态下物理性指标,都随着有泥炭化土机含量的升高,密度、比重、饱和度逐渐减小;而含水率、孔隙比随之增大;有机含量的多少直接影响泥炭化土体的矿物颗粒组成,结构状态以及土体的强度的变化。
4 两种不同沉积环境物理性质比较(表3)
5 两种不同沉积环境力学性质分析
5.1 压缩曲线特征分析
固结试验是测定土体在压力作用下的压缩特性,所得各项指标用以判断土的压缩性可计算出建筑物地基沉降。从图1可知,固结试验e~p曲线,可知泥炭化土的初始空隙比大,压缩系数大,a0.1~0.2≥0.5MPa-1,因此,两种不同沉积环境的泥炭化土都属于高压缩性土,沉降量大,稳定性差,所需固结时间长;取相同密度相同有机含量试样做固结试验比较,泻湖相e-p曲线比滨海相的e-p曲线要陡,说明泻湖相的压缩沉降量比滨海相的压缩沉降量更大。从表1,表2可知:随着泥炭化土体有机含量的升高,压缩系数变大,压缩模量变小。
5.2 抗剪强度特征分析
抗剪强度是土体的一个重要力学指标,估算地基承载力,评价地基稳定性,库仑定律S=C+Ptgφ
固结快剪试验是测定凝聚力和内摩擦角一种重要试验方法。从图2中可知:泥炭化土具有一定的凝聚力,显示粘性土的特征,泻湖相泥炭化土处于流塑-软塑状态,而海滨相泥炭化土处于软塑-可塑状态,因此,海滨相的泥炭化土抗剪程度指标明显高于泻湖相的抗剪强度指标。但两者都属于软弱土体的抗剪强度指标。从表1表,2可知:两者都随着泥炭化土有机含量的升高,抗剪程度指标变小。
5.3 应力应变曲线特性分析
从图3可知:泻湖相泥炭化土属塑性破坏,随着试样荷载增大,应力—应变曲线不出现明显峰值,应变破坏可达10%-20%,破坏变形量较大,没有明显破坏面,受压土样呈中部膨出的桶形;而滨海相泥炭化土属脆性破坏,剪切破坏面呈50°-60°倾斜,应力应变曲线具有明显的峰值,破坏变形量一般在5%-10%左右,泻湖相的无侧限抗压强度小于滨海相无侧限抗压强度。从表1表,2可知:而两者都随有机含量的升高,无侧限抗压度变小,灵敏度变大。
6 结束语
泥炭化土层的分布特点反映了海面变化的真实信息。上海地区分布着多层泥炭化土,泻湖相地区近地表浅部埋藏泥炭化土,埋深较浅,此期泥炭化层形成时间距海岸较远,所以当时海平面位置略高。滨湖平原相地区,在全新世基底,泥炭化土层与顶板暗绿色粘性土层,一般呈突变接触,纵向埋深较深。由于沉积环境不同,泥炭层的顶层板起伏较大,地质年代比泻湖相也要早,表明全新世早期海面上长升过程有波动变化。
泥炭化土一般呈灰褐色~灰黑色,含水率极高,密度较小,空隙比大,有机含量高,压缩性高,压缩变形量大,压缩稳定所需的时间长,灵敏度高,抗剪强度低,属软弱土体。
在工程中,该土层经常夹层构造存在于粘性土层中,且局部分布,有时在构造中层透晶体的形式出现,在工程勘察中,布孔具有一定的间距,有时会出现对泥炭化土层漏层现象,对工程十分不利,因此,在工程勘察中必须引起足够的重视。
【参考文献】