南京河西地區(qū)軟土地層特征及工程特性研究.pdf

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1、第５７卷第４期地質(zhì)論評(píng)ＧＥＯＬＯＧＩＣＡＬＲＥＶＩＥＷＶｏｌ．５７Ｎｏ．４２０１１年７月Ｊｕｌｙ２０１１南京河西地區(qū)軟土地層特征及工程特性研究１，２，３）１，２）１，２）１，２）侯曉亮，趙曉豹，李曉昭，李家奇１）南京大學(xué)—華東有色地勘局地下空間與地質(zhì)環(huán)境研究所，南京，２１００９３；２）南京大學(xué)地球科學(xué)與工程學(xué)院，，南京，２１００９３；３）合肥工業(yè)大學(xué)資源與環(huán)境工程學(xué)院，合肥，２３０００９內(nèi)容提要：南京河西地區(qū)軟弱土層性質(zhì)復(fù)雜。為對(duì)工程建設(shè)提出針對(duì)性的設(shè)計(jì)和治理措施，有必要對(duì)該地區(qū)軟弱土層成因及工程特性進(jìn)行全面、系統(tǒng)的研究。本文主要針對(duì)河西地區(qū)地層結(jié)構(gòu)及沉

2、積演化特點(diǎn)，對(duì)軟弱土層的物質(zhì)成分、微結(jié)構(gòu)特征以及土的滲透、壓縮、強(qiáng)度、靈敏度和蠕變特性進(jìn)行了分析。結(jié)果表明河西地區(qū)軟弱土層屬于河漫灘沉積，其沉積過(guò)程與河道變遷密切相關(guān)，具有沉積年代新、結(jié)構(gòu)成熟度低、厚度變化大、土層分布不均并夾有砂透鏡的特點(diǎn)。軟弱土層屬于欠固結(jié)土，粘土礦物以伊利石為主，具有中等—高靈敏性和低—中等次固結(jié)特性。關(guān)鍵詞：河漫灘；淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土；工程特性；欠固結(jié)土軟土具有壓縮性高、含水量大、強(qiáng)度低和透水性差的特點(diǎn)。目前國(guó)內(nèi)關(guān)于上海、浙江沿海、閩東南沿海、長(zhǎng)江下游流域等地區(qū)軟土工程特性的研究成果很多（孫更生等，１９８４；梁國(guó)錢(qián)等，２００２；劉慧明

3、等，２００５），但從地質(zhì)與工程特征系統(tǒng)開(kāi)展一個(gè)地區(qū)軟土特性的研究則很少。南京市河西新城區(qū)（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“河西地區(qū)”）位于南京主城西部（圖１），東依外秦淮河，西臨長(zhǎng)江，北起三汊河口，南到秦淮新河，區(qū)２２域面積９４ｋｍ（其中陸地面積５６ｋｍ，江心洲、潛洲２及江面３８ｋｍ），規(guī)劃人口近６０萬(wàn)。河西地區(qū)位于長(zhǎng)江東側(cè)凸岸，區(qū)內(nèi)溝、塘等地表水系發(fā)育，地勢(shì)寬廣低平，地面高程在５２１～７７０ｍ之間。在地貌單元上，河西地區(qū)屬于長(zhǎng)江漫灘區(qū)，其新近沉積的漫灘軟土極為軟弱，且分布極不均勻。這種軟土的存在對(duì)河西新城區(qū)的開(kāi)發(fā)將產(chǎn)生不良的工程地質(zhì)作用，影響建筑物的安全。尤其像地鐵這類(lèi)

4、線(xiàn)性工程，跨越地質(zhì)單元多，沿線(xiàn)的土層結(jié)構(gòu)變化大，地質(zhì)條件復(fù)圖１南京河西區(qū)位置示意圖Ｆｉｇ．１ＳｃｈｅｍａｔｉｃｍａｐｏｆｔｈｅＨｅｘｉａｒｅａ（ｗｅｓｔｏｆ雜。許多城市的建設(shè)經(jīng)驗(yàn)表明，軟土地區(qū)的地鐵工ｔｈｅＱｉｎｈｕａｉＲｉｖｅｒ），Ｎａｎｊｉｎｇ程建設(shè)在施工期和運(yùn)營(yíng)期都會(huì)產(chǎn)生較大的地層沉降。南京地鐵１號(hào)線(xiàn)西延段穿越南京河西地區(qū)，所最大沉降量１９１ｍｍ，最大沉降差１７２ｍｍ。區(qū)間面臨的地層沉降問(wèn)題，不僅形勢(shì)嚴(yán)峻，而且十分復(fù)隧道如此大的、長(zhǎng)期發(fā)展的沉降和沉降差將會(huì)對(duì)地雜。通過(guò)對(duì)一號(hào)線(xiàn)河西區(qū)間隧道底板監(jiān)測(cè)資料的分鐵安全接頭防水性能及耐久性等構(gòu)成嚴(yán)重威脅。而析

5、，本研究小組發(fā)現(xiàn)南京地鐵１號(hào)線(xiàn)西延線(xiàn)隧道底在西沿線(xiàn)隧道產(chǎn)生較大沉降和沉降差危害的影響因板已產(chǎn)生三個(gè)明顯的沉降槽，具體位置見(jiàn)圖２。注：本文為國(guó)際科技合作項(xiàng)目（編號(hào)２００９ＤＦＡ２６８０）和合肥工業(yè)大學(xué)?；穑ň幪?hào)２００９ＨＧＸＪ００６０）的成果。收稿日期：２０１００３１７；改回日期：２０１１０２０２；責(zé)任編輯：章雨旭。作者簡(jiǎn)介：侯曉亮，男，１９７８年生。博士研究生，主要從事工程地質(zhì)方向科研與教學(xué)。Ｅｍａｉｌ：ｘｌｈｏｕ２００８＠ｇｍａｉｌ．ｃｏｍ。第４期侯曉亮等：南京河西地區(qū)軟土地層特征及工程特性研究６０１粉細(xì)砂層，厚約２０～４０ｍ，呈灰色，粒度均

6、勻，局部夾有厚約２ｍ左右的淤泥質(zhì)土透鏡體（多數(shù)呈流動(dòng)狀態(tài)）；底部為砂礫層和砂性土，其中砂礫層主要成分是粗砂、礫砂和圓礫。砂性土為中粗砂夾淤泥質(zhì)透鏡體，厚約１０ｍ左右，淤泥質(zhì)土透鏡體位于其頂部，分布變化較大。表１揭示的是南京地鐵一、二號(hào)線(xiàn)河西部分站點(diǎn)淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層與砂層厚度變化情況。由表１可以看出，各站點(diǎn)內(nèi)漫灘相淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土的厚度變化較大，最厚達(dá)２１ｍ，而最薄僅為２４ｍ；砂層普遍較厚，多為３０ｍ以上。表１南京地鐵河西段主要土層厚度（ｍ）分布Ｔａｂｌｅ１Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｅａｒｔｈｔｈｉｃｋｎｅｓｓ（ｍ）ａｌｏｎｇｔｈｅｗｅｓｔ圖２南京地鐵１

7、號(hào)線(xiàn)西延線(xiàn)隧道底板ｅｘｔｅｎｓｉｏｎｌｉｎｅｏｆｔｈｅｓｕｂｗａｙＮｏ．１ｉｎＨｅｘｉａｒｅａ，Ｎａｎｊｉｎｇ沉降槽位置示意圖奧體中集慶門(mén)中和Ｆｉｇ．２Ｓｃｈｅｍａｔｉｃｍａｐｏｆｔｈｅｓｅｔｔｌｅｍｅｎｔｔｒｏｕｇｈｓ土層元通站中勝站所街站心站大街站村站ａｌｏｎｇｔｈｅｗｅｓｔｅｘｔｅｎｓｉｏｎｌｉｎｅｏｆｔｈｅｓｕｂｗａｙ淤泥質(zhì)粉２．４１８．２１２．５２１３．４１４Ｎｏ．１ｉｎＨｅｘｉａｒｅａ，Ｎａｎｊｉｎｇ質(zhì)粘土層砂層４６．７３６３０３７．５５４．７４５．５素中，地質(zhì)因素是其中的基本因素。一號(hào)線(xiàn)河西區(qū)段沿線(xiàn)土層分布見(jiàn)圖３，其中淤因此，系統(tǒng)的研究分析

8、地鐵等線(xiàn)性工程所穿越泥質(zhì)粉質(zhì)粘土層厚度在局部地段變化劇烈，如圖３的河西地區(qū)軟土的