5.1.6 软土结构性的影响因素
软土的结构性是影响地基强度和最终沉降量的一个重要因素,事实上,天然沉积的软土普遍具有结构性,这种普遍存在的结构性与软土的矿物成分和微细结构状态等密不可分。对于正常固结饱和黏土来说,利用初始孔隙比和塑性指数这两个基本物性参数,可以分别反映土体的矿物含量和所处状态。它们对于软土结构性的影响还需要根据试验结果进行分析和总结。软土基本性质见表5-3。
表5-3 软土基本性质

5.1.6.1 初始孔隙比对软土结构性的影响
高孔隙比是天然沉积软黏土的特性之一,在软土体达到结构屈服应力之前,高孔隙比组构还能够保持相对完整的状态,当土体结构强度丧失时,土体的高孔隙比组构发生破坏,经过重塑之后,孔隙分布将发生显著的变化。有研究表明,初始孔隙比较高的黏土体往往具有更强的结构性。
在土体的原始结构中,孔隙在土体中均匀分布,形成较完整的高孔隙比组构,滨海相软黏土长期处在水流密集的近海地区,含水率较高,土体孔隙中赋存大量的水分,在长期的沉积过程中,土颗粒与孔隙中的水充分接触,吸附大量的结合水,形成了一定程度的联结强度。这种原始结构在经过破坏重塑之后,一方面,孔隙在土体中比较集中分布,容易形成较大的孔隙,在土体中更容易赋存大量的自由水,在受到外力作用时,这种孔隙形成的结构更容易被压缩和破坏;另一方面,土体原有的联结强度被破坏,经过重塑之后,短时间内新的联结强度还未形成,所以强度较原状土体显著降低。因此,初始孔隙比较高的试样表现出更高的灵敏度,具有更强的结构性,如图5-6所示。软黏土的灵敏度与初始孔隙比呈现出线性相关性,在对两者关系进行线性拟合分析,可以得到以下线性拟合公式:


图5-6 初始孔隙比-灵敏度关系图(https://www.daowen.com)
5.1.6.2 塑性指数对软土结构性的影响
可塑性是黏性土的重要特征,研究中一般用塑性指数Ip来衡量可塑性的大小。
![]()
塑性指数Ip的大小主要受到土的颗粒组成、矿物成分、土中结合水的含量以及土中水的离子成分和浓度等因素的影响。一般认为,当水中的高价阳离子浓度降低时,土粒会吸着更多结合水,塑性指数Ip值也会随之变大,土体表现出更强的塑性。
在试验中,测定的每组试样的塑性指数并不相同,在对试验结果分析时发现,试样的灵敏度与塑性指数呈现出一定程度的相关性,总体上塑性指数比较大的试样经过试验得到的灵敏度较高,如图5-7所示,当土样塑性指数较大时,土体内存在的结合水含量可能较高,由土颗粒与孔隙内的结合水形成的联结强度以及土颗粒间原有的排列方式容易受到外力扰动和破坏,通常表现出更强的灵敏度。在整理试验结果时,发现5组试样中,有4组试样的塑性指数与灵敏度的拟合关系较好,试样5的试验数据则与之前的结论不符,不难看出,1~4号试样的孔隙比较为接近,而试样5的孔隙比较大,因此推测认为由于孔隙比的变化影响,导致试样5的灵敏度远高于其他试样。在考虑塑性指数与灵敏度的影响关系时,尽可能剔除了其他因素的影响,得到两者关系的线性拟合公式:


图5-7 塑性指数-灵敏度关系图
试验过程中发现,软黏土在遭到外力作用时,自身强度较低,变形明显,并且短时间内强度丧失幅度较大,但在外力撤去之后,经过一段时间的恢复土体会逐渐形成新的结构,强度会部分恢复,形成新的抗剪强度,这种性质称之为触变性,在地基处理和工程施工时可以研究和利用。