殷旭峰 刘 芳 邓厚华 俞仙芳 吴锦跃 韦 政

(嘉兴学院，浙江 嘉兴 314000)

0 引言

土是尚未固结成岩的松软堆积物，由岩石经历物理、化学、生物风化等作用所生成，物理状态多变，力学性质复杂。不同地区的同类土质差别较大；即使是同一地区相同土层，其工程性质差异也有可能较大。因此了解黏性土的工程性质本质显得尤为重要，可以解决施工中的许多难题，预防工程地质灾害的发生。

目前国内外有较多学者使用回归的方法研究黏性土物理力学指标间的相关性。如Kang等[1]研究了非饱和土塑性指数与抗剪强度指标间的相关性。夏银飞等[2]收集了珠江三角洲地区原状软土的物理力学指标数据，对指标的变化范围、变异性、指标间的相互关系和各指标的统计分布规律进行了深入研究。马广楠等[3]科学运用统计原理，对湖北武汉地区大量粉质粘土土性参数进行整理研究。王建等[4]利用数理统计原理，对河南嵩山地区的粉质粘土参数进行整理，得到重要的相应经验公式并计算出了各指标的相关性及变异系数大小。

嘉兴地区场地属于长江三角洲太湖平原南缘，上海滨海平原西缘，场地地貌类型属于冲海积平原，一般具有高含水率、大孔隙、低强度、高压缩性、低渗透性等特点。本文土样正是取自于嘉兴市南湖区，通过对嘉兴地区粘土实测数据进行分析，对粘土的物性指标之间、物性指标与力学指标间进行相关性分析，得到相应的经验公式和相关系数R，研究成果可为嘉兴地区未来设计建造建筑工程时提供理论依据。

1 嘉兴地区黏性土的物理力学特性

本文土样取土区域为嘉兴科技城复兴苑安置房小区，共取40个钻孔土样，取离地面8.5 m～4.5 m深度的粘土层进行室内土工试验，获得黏性土基本物理力学数据指标，对数据间的相关性进行系统的分析，得到嘉兴地区黏性土的物理力学特点。统计结果如表1～表3所示。

由统计结果可知，嘉兴地区黏性土具有如下特点：

1)天然含水率较高，孔隙比较大，饱和度较高。取土区域内黏性土的含水率平均值达25.6%，最大值为27.0%。孔隙比平均值达0.756，最大值为0.794。饱和度平均值为92.9%，最大值为94.7%。

表1 黏性土物理性质指标统计

表2 黏性土直剪条件下抗剪强度指标统计

表3 黏性土固结条件下物理指标统计

2)液限较高，液性指数、塑性指数较大。黏性土液限平均值达38.8%，最大值达39.6%。液性指数平均值达0.29，最大值达0.33，处于可塑状态。塑性指数平均值达18.6，最大值为19.6。

3)抗剪强度低，直剪试验下得到的粘聚力平均值为42.8 kPa，最小值为41.0 kPa。内摩擦角平均值为18.5°，最小值为17.6°。

4)压缩性高，压缩模量平均值为6.91 MPa，最小值为6.33 MPa。

由表1～表3的统计结果可知，黏性土物性指标标准值普遍较低。而强度指标的标准值较大，尤其是直剪条件下粘聚力的标准值，达到了42.5 kPa。

2 物理力学指标的分析

掌握黏性土的工程特性对于人们在设计和建造各种建筑工程时具有重大意义，因此对黏性土的各项物性力学指标进行分析，以得到黏性土的工程特性变化规律显得十分重要。本文采用数理统计中的多项式、对数、幂函数、指数等回归方法对指标间的相关性进行拟合，得到拟合关系式以及相关系数R。

2.1 物性指标间的相关性

黏性土各个物理量之间具有相关性，本文将给出以含水率为自变量的物理性质指标之间的相关性，结果分析建立的经验关系表如表4所示。

表4 含水率与其他物性指标间的相关统计

由表4的统计结果可知，嘉兴地区黏性土的含水率与其他物性指标之间的相关性较好，相关系数都在0.95以上。嘉兴地区黏性土的塑性指数较高，意味着黏性土处于可塑态的含水量变化范围大，表明土能吸附结合水越多，因此两者相关性较好，相关系数达0.992 9。表4中的回归方程可用于嘉兴地区黏性土物性参数的预测和检验。

2.2 物性指标与变形指标间的相关性

将含水率、孔隙比、密度作为自变量，压缩模量及压缩系数作为应变量，进行拟合。图1，图2为含水率与变形指标相关关系拟合的结果。

由图1，图2可知，压缩系数随含水率的增加而线性增大，压缩模量随含水率的增加呈幂指数减小。猜测其原因是，土体压缩发生变形，其中的空隙水被排除。

将含水率、孔隙比和密度等物性指标与变形指标间的相关性进行拟合，拟合结果见表5。

表5 物性指标与变形指标间的相关性统计

由表5的结果可知，含水率、孔隙比和密度与变形指标间的相关性较好，相关系数R都在0.9以上。其中孔隙比与变形指标间的相关性最好，相关系数R在0.97以上。

2.3 物性指标与强度指标间的相关性

继续将含水率、孔隙比和密度作为自变量，将它们与抗剪强度指标进行拟合，分析它们之间的相关性以得出相应的结论。抗剪强度指标来源于直剪试验。下面将给出含水率与直剪试验得到的抗剪强度指标相关关系拟合结果，如图3，图4所示。

由图3，图4的统计结果可知，含水率与粘聚力和内摩擦角呈负相关关系，推测其原因是水分起到了润滑作用，使内摩擦角减小，同时随着含水率的增加，黏性土的粘聚力减小。

将含水率、孔隙比和密度等物性指标与抗剪强度指标进行拟合，拟合结果见表6。

表6 物性指标与抗剪强度指标间的相关性统计

由表6可知，直剪强度试验下的抗剪强度指标与含水率和孔隙比呈负相关关系，而与密度呈正相关关系。根据相关系数R的大小得到密度与抗剪强度指标的相关性较低，相关系数R最低为0.893 2，其中孔隙比与抗剪强度指标的相关性最好，相关系数R均在0.958以上。

3 结语

依据在嘉兴科技城复兴苑安置房小区工程取的多个钻孔土样，通过室内土工试验，得到了嘉兴地区黏性土的物性力学指标，以及物性指标间的相关性、物性指标与变形指标的相关性和物性指标与抗剪强度指标的相关性，通过分析研究，得出以下结论:

1)嘉兴地区黏性土含水率较高，饱和度和孔隙比较大，液限较高，液性指数、塑性指数较大；抗剪强度低，压缩性高。

2)物性指标间的相关性较好，以及物性指标与变形指标和抗剪强度指标间的相关性也较好，说明嘉兴地区黏性土的含水率、孔隙比等物性指标对黏性土的变形、强度特性影响较大。

3)嘉兴地区软土的工程地质较差，所以在设计和建造建筑物前要掌握它的工程特性，采取一定的防护措施，有效降低对建筑物的危害，保证建筑物的安全。