軟土地基是指壓縮層主要由淤泥、淤泥質(zhì)土或其他高壓縮性土構(gòu)成的地基。其承載能力很低,一般不超過(guò)50KN/m2.在軟土地基修筑堤防工程,必須解決好四個(gè)方面的問(wèn)題:①地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問(wèn)題。②地基的變形問(wèn)題。③地基的滲漏和溶蝕問(wèn)題。④地基的振動(dòng)液化與振沉問(wèn)題。因此,研究堤防工程軟土地基的特征,提出相應(yīng)的處理措施就十分重要了。
一、軟土地基的特征
軟弱土包括淤泥、淤泥質(zhì)土、雜填土及飽和松散粉細(xì)砂與粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1.5的亞粘土、粘土組成的淤泥和天然孔隙比大于1.0小于1.5的粘土組成的淤泥質(zhì)粘土。其主要特征如下:
1.孔隙比和天然含水量大我國(guó)軟土的天然孔隙比e一般在1~2之間,淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量W=50~70%,高的可達(dá)200%,普遍大于液限。
2.壓縮性高我國(guó)淤泥和淤泥質(zhì)土的壓縮系數(shù)一般a1~2都大于0.5MPa-1,建造在這種軟土上的建筑物將發(fā)生較大的沉降,尤其是沉降的不均勻性,會(huì)造成建筑物的開(kāi)裂和損壞。
3.透水性弱軟弱土盡管其含水量大,透水性卻很小,滲透系數(shù)K≤1(mm/d)。因此,土體受到荷載作用后,呈現(xiàn)很高的孔隙水壓,影響地基的壓密固結(jié)。
4.抗剪強(qiáng)度低
軟土通常呈軟塑~流塑狀態(tài),在外部荷載作用下,抗剪性能極差,我國(guó)軟土無(wú)側(cè)限抗剪強(qiáng)度一般小于30KN/m2(相當(dāng)于0.3KN/m2)。不排水剪時(shí),其內(nèi)摩擦角幾乎為零,抗剪強(qiáng)度僅取決于凝聚力C,一般C<30KN/m2;固結(jié)快剪時(shí),內(nèi)摩擦角=5°~15°。
5.靈敏度高軟粘土上尤其是海相沉積的軟粘土,在結(jié)構(gòu)未被破壞時(shí)具有一定的抗剪強(qiáng)度,但一經(jīng)擾動(dòng),抗剪強(qiáng)度將顯著降低。其靈敏度(含水量不變時(shí)原狀土與重塑土無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比)一般在3~4之間,有的甚至更高。
二、軟土地基失穩(wěn)的機(jī)理
引起軟土地基上堤防滑動(dòng)破壞的原因,在于軟弱地基中某一面上的剪應(yīng)力大于等于它的極限抗剪強(qiáng)度。究其原因主要有兩個(gè)方面:一是由于剪應(yīng)力的增加。例如:堤防加高加寬引起堤身重量加大、降雨使土體容重增加、水位降落產(chǎn)生滲透壓力,地震和打樁引發(fā)動(dòng)荷載等。二是由于軟土地基本身抗剪強(qiáng)度的減小。例如:孔隙水壓力的升高、氣候變化旌干裂和凍融、粘土夾層因浸水而軟化以及粘性土的蠕變等。
根據(jù)《堤防工程設(shè)計(jì)規(guī)范》GB50286—98規(guī)定,假定滑動(dòng)面以上土體為剛體,并以它為脫離體,分析在極限平衡條件下其上的全部作用力,并以整個(gè)滑動(dòng)面上的平均滑動(dòng)力與平均阻滑力之比來(lái)定義它的安全系數(shù),即:K=Fz/Fh式中:K—堤防穩(wěn)定安全系數(shù);K>1時(shí)土體處于穩(wěn)定狀態(tài),K<1時(shí)土體處于滑動(dòng)狀態(tài)或有滑動(dòng)的趨勢(shì),K=1時(shí)土體處于臨界狀態(tài)。K值一般取1﹒05~1﹒30;Fz—作用于滑動(dòng)面處的平均阻滑力,KN;Fh—滑動(dòng)面處土體的平均滑動(dòng)力KN。