谢昭宇① XIE Zhao-yu；夏松如② XIA Song-ru
（①中南建筑设计院股份有限公司，武汉 430071；②武汉理工大学，武汉 430070）
摘要： 湖北地区老黏性土自然条件下具有超固结、高强度、低压缩性、整体性好、较高的抗剪强度和凝聚力等物理力学特性，同时也具有一定膨胀性和微裂隙性。老黏性土开挖卸荷、浸泡、干裂等外界条件改变后，其强度将急剧衰减，老黏性土“软化”对工程建设影响十分巨大。本文通过工程勘察过程中老黏性土遇水“软化”的试验结果，初步分析老黏性土遇水“软化”后的衰减情况。
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关键词 ： 老黏性土；一般黏性土；饱水；软化
中图分类号：TU413 文献标识码：A 文章编号：1006-4311（2015）26-0096-03
作者简介：谢昭宇（1982-），男，湖北鄂州人，本科，工程师。
0 引言
湖北省正处于中国的第二级阶梯向第三级阶梯过渡地带，地貌类型多样，山地、丘陵、岗地和平原兼备，地势大致为东、西、北三面环山，中间低平，略呈向南敞开的不完整盆地。在全省总面积中，山地约占全省总面积55.5%，丘陵和岗地占24.5%，平原湖区占20%。
老黏性土，一般是指分布在在剥蚀堆积垅岗状平原和侵蚀堆积波状平原地区、河流高阶地、沉积于第四纪晚更新世（Q3）及以前的黏性土，常由黏土、粉质黏土及黏土夹砾（卵）石组成。其颜色一般为褐、黄褐色，自然条件下呈硬塑或坚硬状态。含黑、黑褐色铁锰结核、铁锰氧化物或白色团块状黏土矿物，裂隙或微裂隙发育。老黏性土相比全新世形成的一般黏性土（Q4）具有超固结、高强度、低压缩性、黏性强、整体性好等物理力学特性，在非饱和状态下具有较高的抗剪强度和凝聚力，同时也具有一定膨胀性和微裂隙性。老黏性土遇水后，力学性质急剧衰减，对基础工程和基坑支护工程有重大影响，本文主要分析老黏性土遇水“软化”后，其力学性质衰减的程度和对工程的影响。
1 湖北地区老黏性土特性
湖北地区老黏性土的工程性质有其自身的特殊性。从地质成因角度，湖北的老黏性土主要为第四纪晚更新世（距今约200万年左右）冲～洪积相的黏性土。此层在长江中下游广泛分布，构成长江的Ⅱ、Ⅲ级阶地。这些老黏性土的矿物成分主要为石英、长石，但也包括较多的伊利石、云母以及一定数量的蒙脱石。其颗粒组成以黏性土为主，但粉粒和胶粒亦占有较大的比例，故其具亲水性（如有的地方，其自由膨胀率可达80%以上），且有一定的膨胀——收缩潜势。
历史上曾有过的巨大堆积厚度决定了其超压密性和一定的结构强度；新构造运动的升降剥蚀，造成了其应力释放，胀——缩潜势得以发挥，因而裂隙得以发育。这些和高强度、低压缩性并有的特殊工程性质，如未被认识，必将对工程建设带来严重后果。
湖北地区经验及大量工程实践，并结合湖北省地方标准《岩土工程勘察工作规程》（DB42/169-2012）及《建筑地基基础技术规范》（DB42/242-2014），老黏性土承载力特征值fak在320kPa～660kPa之间，压缩模量Es1-2在13MPa～23MPa之间，变形模量E0在31MPa～55MPa之间，抗剪强度（直接快剪）ck在54kPa～68kPa之间，φk在15°～19°之间。而一般黏性土承载力特征值fak在80kPa～290kPa之间，压缩模量Es1-2在4MPa～12MPa之间，抗剪强度（直接快剪）ck在16kPa～37kPa之间，φk在9°～16°之间。老黏性土与一般黏性土的力学性质相差甚远，很多指标差别甚至达到3～4倍，勘察设计过程中应重点加以查明，一旦将一般黏性土误认为老黏性土，并按照老黏性土的力学性质进行勘察设计，将极有导致严重的工程事故。
湖北地区老黏性土承载力特征值fak、压缩模量Es1-2与标贯试验、单桥静力触探ps值、含水比aw对应关系详见图1~图3（注：含水比aw为天然含水量w和wl的比值）。
2 老黏性土 “软化”前后对比
湖北地区某工程，考虑到老黏土遇水易软化，承载力、压缩指标及抗剪强度折减较多的特性，勘察过程中选取若干组双样进行饱水软化试验（每组双样选取一个天然常规压缩、剪切试验；另一个样进行饱水24h后，进行饱水状态下压缩、剪切试验）。其试验结果统计如表1、表2。
通过分析可以发现，老黏性土在饱水24小时后，其性质会明显下降（下降比例11.5%～21.0%），特别是土压力方面，主动土压力增加，被动土压力减少，进一步降低了基坑的稳定性，增加的基坑垮塌的风险。考虑到本次实验时，老黏性土差别于自然状态中的先开挖，暴露一段时间后遇水“软化”的实际情况，本次试验强度下降会小于实际工程中的强度下降情况。故在老黏性土地区，采用天然地基或开挖基坑时，应尽量减少老黏性土的暴露时间，避免其裂隙张开，避免地表水或地下水的渗入、浸泡，导致其强度急剧衰减。在施工条件难以保证是，设计时可根据试验参数予以折减考虑。根据本次试验数据及湖北地区规范，并根据工程实际情况，笔者认为设计时承载力和压缩指标可以按照20%～30%的折减考虑，抗剪强度指标可以按照30%～40%的折减考虑。
3 结论和认识
3.1 正确认识老黏性土的高强度
老黏性土原始状态下，具有高强度和低压缩性，但在开挖卸荷、浸泡、干裂等外界条件改变后，其强度将急剧衰减。而在其结构破坏，含水量反复变化后的残余强度更是极低的。故在选取老黏性土的指标时，要根据工程可能出现的各种工况慎重选取。
3.2 正确认识老黏性土与一般黏性土的区别
湖北的老黏性土是特殊时期、特殊环境下形成的特殊土层，具有高强度和低压缩性，但在在外界条件改变后，其强度将急剧衰减。湖北地区老黏性土与一般黏性土的力学性质相差甚远，很多指标差别甚至达到3～4倍，勘察设计过程中应重点加以查明，一旦将一般黏性土误认为老黏性土，并按照老黏性土的力学性质进行勘察设计，将极有导致严重的工程事故。故在勘察和实际时，可以将湖北地区老黏性土视为特殊性岩土层进行针对性试验、分析、处理。
3.3 正确认识老黏性土的破坏模式
老黏性土基坑的破坏，往往是从表层浅部的土块沿裂隙面的崩落、滑塌开始的。各种地质营力促使裂隙发育，表层裂隙发育后，地质营力又通过裂隙向深层作用，促使裂隙向深层发展。简单的支护就可以有效的减小地质营力对土体的侵蚀，阻止浅层裂隙的发育。故应重点针对老黏性土基坑破坏是从基浅层小块土体崩裂、滑塌开始的，重点控制这些裂隙的发生、发展，以达到保护整个基坑安全、稳定的目的。特别要指出的是允许支护结构有少量变形，以释放老黏性土中的应力而又保持其较高的强度，则是十分必要而又要求慎重掌握的。
3.4 今后对老黏性土的进一步研究
本文仅针对老黏性土饱水的“软化”进行了分析研究，今后可进一步模拟工程实际情况：①针对采用老黏性土作为天然地基的工程，可开挖到老黏性土后，进行压板载荷试验；同时在试验点附近选取2对比试验点，分别按照开挖暴露12小时后泡水饱24小时、开挖暴露24小时后泡水饱24小时两种情况进行对比试验，分析老黏性土暴露、饱和软化后承载力和压缩形式的下降情况。②针对采用老黏性土基坑坑壁的工程，可连续采取多个土样，分别按照取样后饱水24小时、暴露12小时后泡水饱24小时、暴露24小时后泡水饱24小时3种情况进行对比试验，分析老黏性土暴露、饱和软化后抗剪强度的下降情况。
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