舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因

第４９卷第２期２０１５年２月

浙　江　大　学　学　报（工学版）

Ｖｏｌ．４９Ｎｏ．２ＤＯＩ：１０．３７８５／ｊ．ｉｓｓｎ．１００８‐９７３Ｘ．２０１５．０２．００４

舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因

龙　凡，王立忠，李　凯，李玲玲

（浙江大学建筑工程学院，浙江杭州３１００５８）

摘　要：针对浙江省如杭州、温州和宁波等地的陆域软土灵敏度一般在４左右，而舟山地区的海域软土灵敏度高达８这一现象，对舟山和温州两地的软土性状分别进行试验研究，包括常规土工试验、土体微结构电镜扫描、土中元素成分分析和矿物成分分析试验，探讨舟山土高灵敏度成因，并对物理力学形状进行研究．试验研究发现，舟山土相比温州土，液性指数更高，结构性更容易破坏，微结构排列更加松散无序，氯和钠元素含量更高，原生矿物含量更小而黏土矿物含量更高，这些试验结果能从不同角度解释舟山黏土和温州黏土灵敏度的差别．结果表明，舟山黏土高灵敏度的成因绝不是单个因素的影响，而是各种因素综合影响所导致的．关键词：高灵敏土；舟山黏土；温州黏土；试验研究；ＳＥＭ；ＥＤＳ

中图分类号：ＴＵ４７３　　　　文献标志码：Ａ　　　　　文章编号：１００８９７３Ｘ（２０１５）０２２１８０７

ＣａｕｓｅｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｃｌａｙａｎｄＷｅｎｚｈｏｕｃｌａｙ

（ＣｏｌｌｅｇｅｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＺｈｅｊｉａｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｈａｎｇｚｈｏｕ３１００５８，Ｃｈｉｎａ）

ＬＯＮＧＦａｎ，ＷＡＮＧＬｉ‐ｚｈｏｎｇ，ＬＩＫａｉ，ＬＩＬｉｎｇ‐ｌｉｎｇ

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＩｎＺｈｅｊｉａｎｇｐｒｏｖｉｎｃｅ，ｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆｓｏｉｌｉｎＺｈｏｕｓｈａｎａｒｅａｉｓｕｐｔｏ８ｗｈｉｌｅｔｈｅａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅｉｓ４ｉｎＨａｎｇｚｈｏｕ，Ｗｅｎｚｈｏｕ，Ｎｉｎｇｂｏ，ｅｔｃ．ａｒｅａｓ．ＩｎｏｒｄｅｒｔｏｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｅｔｈｅｃａｕｓｅｏｆｓｕｃｈａｈｉｇｈｖａｌｕｅｏｆｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｓｏｉｌｓ，ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｓｔｕｄｙｏｎＺｈｏｕｓｈａｎａｎｄＷｅｎｚｈｏｕｓｅｎｓｉｔｉｖｅｓｏｉｌｓｗａｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄａｎｄｃｏｍｐａｒｅｄｉｎｔｈｉｓｐａｐｅｒ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌｔｅｓｔｓ，ｔｈｅｓｃａｎｎｉｎｇｅｌｅｃｔｒｏｎｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ（ＳＥＭ）ｏｂｓｅｒｖａｔｉｏｎｓｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，ｔｈｅｅｎｅｒｇｙｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ‐ｒａｙｓｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ（ＥＤＳ）ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓａｎｄＸ‐ｒａｙｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎａｎａｌｙｓｅｓｏｆｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎｓ．ＡｓｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈＷｅｎｚｈｏｕｓｏｉｌｓ，ｔｈｅｌｉｑｕｉｄｉｔｙｉｎｄｅｘｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｓｏｉｌｓｉｓｌａｒｇｅｒ，ｔｈｅｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｓｏｉｌｓｔｅｎｄｔｏｂｅｄｅｓｔｒｏｙｅｄｅａｓｉｅｒ，ｔｈｅｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｓｏｉｌｓｔｅｎｄｔｏｂｅｍｏｒｅｌｏｏｓｅａｎｄｄｉｓｏｒｄｅｒｅｄ，ｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｃｈｌｏｒｉｎｅａｎｄｓｏｄｉｕｍｅｌｅｍｅｎｔｓａｒｅｈｉｇｈｅｒａｎｄｔｈｅｃｏｎｔｅｎｔｓｏｆｃｌａｙｍｉｎｅｒａｌａｒｅａｌｓｏｈｉｇｈｅｒｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｓｏｉｌｓ．ＩｔｉｓｃｏｎｄｕｃｔｅｄｔｈａｔｔｈｅｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｃｌａｙａｎｄＷｅｎｚｈｏｕｃｌａｙａｒｅｃａｕｓｅｄｂｙｖａｒｉｏｕｓｃｏｍｐｒｅｈｅｎｓｉｖｅｆａｃｔｏｒｓ．

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｅｎｓｉｔｉｖｅｓｏｉｌ；Ｚｈｏｕｓｈａｎｃｌａｙ；Ｗｅｎｚｈｏｕｃｌａｙ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌｒｅｓｅａｒｃｈ；ＳＥＭ；ＥＤＳ　　我国东南沿海地区广泛分布着压缩性高、强度低、结构性强的深厚高灵敏软黏土，灵敏度指的是原状软土强度峰值与完全扰动残余强度之比，土体表现出灵敏性的根本原因是结构性在扰动破坏后，导致“结构性丧失”，使得土体的强度降低［１‐２］．土的结

收稿日期：２０１３

１２

１６．

构性是指土颗粒和孔隙的形状与排列方式以及土颗

粒之间力的相互作用，是土体在沉积历史过程中受到各种物理化学生物作用而产生的．如果在灵敏性土体分布的地区兴建建（构）筑物，软土扰动后结构性破坏会导致较大的工后沉降和显著的不均匀沉

浙江大学学报（工学版）网址：ｗｗｗ．ｚｊｕ．ｅｄｕ．ｃｎ／ｅｎｇｊｏｕｒｎａｌｓ．

基金项目：国家杰出青年科学基金资助项目（５１３２５９０１）．

作者简介：龙凡（１９９０—），男，硕士生，从事软土力学的研究．Ｅ‐ｍａｉｌ：ｌｏｎｇｆａｎ９０＠１６３．ｃｏｍ

通信联系人：王立忠，男，教授，博导．Ｅ‐ｍａｉｌ：ｗｌｚｚｊｕ＠１６３．ｃｏｍ

第２期

龙凡等：舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因

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降，有时甚至可能出现地基滑动失稳的现象［３‐５］

．

由于沉积历史的原因，不同地区的灵敏性土体

表现出不同的灵敏度，如江苏连云港地区海相软土

灵敏度平均值在４．４７左右［６］

，福建泉州地区软黏土的灵敏度平均值在５左右［７］

，在浙江省陆域软土（如杭州、温州、宁波）灵敏度一般在４左右，而舟山的海域软土灵敏度达到８．从工程实践角度来讲，可能有以下问题：一方面若仅基于重塑土样或扰动土样的室内试验结果，而未考虑土体结构性，则会低估土体抵抗变形和破坏的能力，从而使设计偏于安全，造成经济上的浪费；另一方面若仅认识到较低应力状态下天然软黏土呈现低压缩性的特点而忽视了当应力水平超过屈服应力后压缩性迅速增大的现象或结构性土易扰动的特点，则会高估软黏土抵抗变形的能力，带来工程安全隐患，因此对舟山地区高灵敏软土的形成原因及基本性状进行试验研究具有重要意义．

目前对国内高灵敏土体系统的研究资料还比较欠缺，本文试图从多个角度来研究舟山土高灵敏的成因，包括微观的结构性、矿物成分组成和宏观的物理力学行为等．本文基于薄壁取土器取得的舟山和温州两地的原状土样，通过室内常规土工试验、微结构扫描试验和成分分析试验，对比舟山和温州土样的基本物理力学参数、微结构和成分及矿物组成，分析了舟山高灵敏土的成因．

１　取土与常规土工试验

１．１　取土

本次试验研究为了尽可能降低取土的扰动影响，均为薄壁取土器取土．其中舟山土的取土位置位于舟山六横岛浙江浙能六横电厂新建工程处，舟山土样最大取土深度为１７～１８ｍ，温州土样分别取自温州市蒲州２２０ｋＶ变电站工程和城西２２０ｋＶ变电站工程，温州土样最大取土深度１８～１９ｍ，取土点地理位置分布分别如图１所示，根据试验观察和相关试验结果来看，同一地区的土样可近似为横观各向异性，其性质较均匀，因此本文试验研究认为所取土样具有一定的区域代表性，仅认为土样性质仅与取样地点和取样深度Ｈ有关系，因此本文中对舟山和温州土进行对比分析时，均采用同一深度的舟山和温州土样进行试验对比．

舟山群岛及其附近海域地区以中生代火山岩系为基础，其上沉积了厚数十至数百米的海相沉积物，所取舟山土样基本均呈现黄褐色，且中间偶夹杂一些粉质颗粒

；温州地区土层主要为东海的海相沉积

图１　舟山和温州取土点地理位置分布图

Ｆｉｇ．１　ＧｅｏｇｒａｐｈｉｃａｎｄＷｅｎｚｈｏｕｌｏｃａｔｉｏｎｓａｒｅａｓ

ｏｆｓｏｉｌｓａｍｐｌｉｎｇｉｎＺｈｏｕｓｈａｎ

物，主要土层以软黏土为主，所取温州土样常呈现青

灰色土体中夹杂着黄褐色土体的现象，舟山和温州土样都呈现出典型的淤泥的特性１．２　液、塑限试验

．本次室内常规试验，参照枟土工试验方法标准枠（ＧＢ／Ｔ５０１２３‐１９９９）和枟土工试验规程枠（ＳＬ２３７‐

１９９９）的要求［８‐９］

，分别对舟山和温州现场取来的原状未扰动土进行含水量、液塑限指标的试验，本文主

要关注的是液性指数ＩＬ．Ｂｊｅｒｒｕｍ［１０］

研究挪威海洋高灵敏土时发现，土体的灵敏度Ｓｔ与液性指数ＩＬ的关系可以近似表达为

Ｓｔ＝ｅｘｐ（ｋＩＬ）．（１）

式中：参数ｋ＝０即表示为非灵敏性土体，而对于挪威海洋土，ｋ＝２时与试验的结果吻合较好．由此可知一般而言，土体会有土体液性指数越大，土体灵敏度也越高的趋势．

本试验研究液塑限测定采用的是液塑限联合测定仪，分别测定舟山和温州地区土样的含水量和液、塑限，舟山和温州地区土样的液性指数随着深度的变化如图２所示．

从图２可知，在深度４ｍ以内，土体的含水量在液限以内，地表４ｍ以内土体处于可塑‐软塑状态，而深度超过４ｍ的土体含水量均在液限以上，而地表以下４到２０ｍ范围内土体均处于流塑状态，对于舟山和温州土来说，地表以下４ｍ范围内，存在一个硬壳层，在沿海软黏土分布区域，这是普遍现象，而且可以看到舟山土的硬壳层也比温州土的硬壳层

２２０

浙　江　大　学　学　报（工学版）　　　　　　　　　　　第４９卷　

图２　舟山、温州土液性指数对比图

Ｆｉｇ．２　ＣｏｍｐａｒｉｓｏｎｃｌａｙａｎｄＷｅｎｚｈｏｕｏｆｌｉｑｕｉｄｉｔｙｃｌａｙ

ｉｎｄｅｘｂｅｔｗｅｅｎＺｈｏｕｓｈａｎ

土质软的多．图２总体来看，舟山土的液性指数要高于温州土的液性指数，这是舟山土的灵敏度高于温州土灵敏度的原因之一．

１．３　一维压缩试验

本次室内常规试验，参照枟土工试验方法标准枠（ＧＢ／Ｔ５０１２３‐１９９９）和枟土工试验规程枠（ＳＬ２３７‐１９９９）的要求

［８‐９］

，对舟山和温州现场取来的原状未

扰动土进行一维压缩试验．本次试验研究对比了多组取样深度相同的舟山黏土和温州黏土的压缩特性，试验发现除地表硬壳层以外，其压缩规律类似，因此本文选取了取土深度分别为Ｈ＝８ｍ和１４ｍ的舟山黏土和温州黏土土样的典型一维压缩曲线进行分析，一维压缩试验得到的孔隙比ｅ与固结压力ｐ的对数的关系曲线分别如图３和４所示．

王立忠等［５］

对结构性软土的压缩特性进行过研究，结构性软土的压缩曲线呈现先缓后陡的特征．从图３和４中可以看到，舟山和温州土体具有明显的结构性，当压力较小时，曲线斜率较缓，之后斜率增大，趋于稳定，固结压缩曲线接近一条直线，说明此时原状土在压力作用下结构性破坏．不同的是，取样深度Ｈ＝８ｍ的舟山土在５０ｋＰａ的固结压力作用下其结构性就已经破坏，压缩曲线斜率Ｃｃ基本不变，约为０．４３，压缩模量Ｅｓ，１‐２约为１．７５ＭＰａ；取样深度Ｈ＝１４ｍ的舟山土在７５ｋＰａ的固结压力作用下其结构性就已经破坏，压缩曲线斜率Ｃｃ基本不变，约为０．３２，压缩模量Ｅｓ，１‐２约为２．１５ＭＰａ．取样深度Ｈ＝８ｍ的温州土在１２５ｋＰａ的固结压力作用下压缩曲线斜率才基本稳定

，稳定后压缩曲线斜率

图３　舟山土样典型一维压缩曲线

Ｆｉｇ．３　ＴｙｐｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆＺｈｏｕｓｈａｎ

ｃｌａｙ

图４　温州土样典型一维压缩曲线

Ｆｉｇ．４　ＴｙｐｉｃａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｃｕｒｖｅｏｆＷｅｎｚｈｏｕｃｌａｙ

Ｃｃ约为０．３５，压缩模量Ｅｓ，１‐２约为２．４２ＭＰａ；而取

样深度Ｈ＝１４ｍ的温州土在１５０ｋＰａ的固结压力作用下压缩曲线斜率才基本稳定，稳定后压缩曲线斜率Ｃｃ约为０．２７，压缩模量Ｅｓ，１‐２约为３．５９ＭＰａ．由此可知，舟山土的结构性更易扰动破坏，且结构性破坏后土体的压缩性比温州土更大．

第２期

龙凡等：舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因

２２１

２　土体微结构扫描试验

人，他提出了Ｋｕｂｉｅｎａ“是第一个给予土体微结构确切定义的

组构”的概念，是指土的基质和骨架的

排列及其相互关系［１１］

．后来人们发现土颗粒间的关系并非简单的几何接触，而是存在着多种联结形式，在土的工程性质中起重要作用，现代“土体微结构”概念包括土粒的形状、大小和特征，土粒在空间的孔隙状况、排列形式以及粒间接触和联结特征的总和．土体微结构一般４个方面的特征来表述：结构单元体特征、颗粒排列特征、结构连结和孔隙特性．其中，结构单元体特征包含结构单元体的物质组成、形状、大小、表面特征等．土的结构特征反映了结构单元体之间的空间位置关系，就单个片状单元体而言一般有点‐面（Ｐ‐Ｆ）、面‐面（Ｆ‐Ｆ）、边‐边（Ｅ‐Ｅ）和边‐面（Ｅ‐Ｆ）４种形式．结构连结则指结构单元体之间相互作用或结合的性质．土的孔隙特性包括孔隙的大小、数量、形状及连通性等方面，这主要取决于固体颗粒的性质，如颗粒或聚集体的形状、大小、排列、分布、结合程度等．

本文对土体微结构研究的手段是电子显微镜扫描（ＳＥＭ）试验，所采用的试验仪器型号为ＳＩＲＩＯＮ‐１００，分别对舟山和温州的土样做了ＳＥＭ试验，得到了放大倍数分别为１０００倍、５０００倍和２００００倍下的扫描照片．ＳＥＭ试验分析土体微结构时，放大倍数应视研究目的和对象而定，放大倍数越大，得到的信息越局部越细致，但是过高的放大倍数却会忽略土体的真实结构，应该结合放大倍数小和大的扫

描照片共同分析［１２］

．本次试验研究对取样深度分别为Ｈ＝３．５ｍ，９．５ｍ和１７．５ｍ的舟山土和温州土进行ＳＥＭ扫描，本文分析中选取典型的取样深度Ｈ＝９．５ｍ的舟山土和温州土微结构扫描图（放大倍数分别为１０００倍、５０００倍和２００００倍）分别如图５和６所示．

从图５和６可知，舟山和温州的土样微结构是大量以片状和扁平状黏土颗粒相互聚集形成的层状叠聚体，叠聚体单片厚度约为１０樻，粒径约为１～２μ面”ｍ排列与左右“，且叠聚体相互之间的连接方式为边‐面”排列的组合，这就形成了一种不“面‐稳定的片架状结构．这一结构为Ｇｏｌｄｓｃｈｍｉｄｔ提出，他认为高灵敏黏土颗粒是以不稳定片架排列的，低灵敏土只不过有较稳定的排列而已．

但从图５和６的来看，实际土样由于地质作用、海水侵蚀、风化作用、物理化学生物等过程，土的结构变得极为复杂，不仅仅是简单的颗粒排列形式

，还

图５　舟山土微结构扫描图（Ｈ＝９．５ｍ）

Ｆｉｇ．５　ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＺｈｏｕｓｈａｎｃｌａｙ（Ｈ＝９．５ｍ）

出现了多种多样的集聚体，呈现出层状叠聚结构，土

的颗粒排列组合方式多样．对于舟山的土样，土样呈现出松散地层状叠聚状态，颗粒排列方式更多的是“边‐面”形式，孔隙较多，属于非常不稳定的结构；相对舟山土颗粒较无序的“边‐面”排列方式，温州土样的层状叠聚体呈现出更有序的ＳＥＭ“面‐结构上来说试验照片里的孔隙相对舟山土更少面”方式堆叠，温州土相对舟山土而言，土体中层状叠．因此从微，聚体堆叠更有序，同时堆叠更多的形式是“面‐面”形式，而舟山土更多地是“边‐面”形式，所以温州土相对舟山土微结构更稳定．在外力扰动后，舟山土微结构更容易破坏，因此其灵敏度相对温州土也更高．

２２２

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对土的工程性质影响不同，分为４大类别，即原生矿物、不溶于水的次生矿物（以黏土矿物和硅、铝氧化物为主）、可溶性次生矿物及易分解的有机质．其中后３种次生矿物为不稳定矿物，对土的工程性质有剧烈影响的黏土颗粒，就主要是由这些次生矿物组成的．黏粒之所以对土的工程性质具有特殊的影响作用，除本身颗粒细小、表面能很大的原因外，更重要的原因在于黏粒主要是由这些不稳定的特殊矿物组成的．

本研究采用的成分分析试验主要包括Ｘ射线能谱分析法（ＥＤＳ）和Ｘ射线衍射物相分析，Ｘ射线能谱分析法的设备型号为ＧＥＮＥＳＩＳ４０００，Ｘ射线衍射仪为Ｘ’ＰｅｒｔＰＲＯ多晶Ｘ射线衍射仪．３．１　Ｘ射线能谱分析试验

ＥＤＳ试验得到的能谱图可以确定所分析的样品中各元素的质量分数，如表１所示．从表１中可知，每种土样中均含有氧、钠、镁、铝、硅、钾、钙、硫、钛和铁，大多数土样都含有氯元素．其中，占总质量绝大多数的元素依次为氧、硅、铝、铁４种元素，这也与组成地壳的元素含量多少相一致，这４种元素的质量约占总重量的８５％．值得注意的是，舟山土的矿物成分中钠元素与氯元素的质量分数相对温州土高得多，舟山土氯元素质量分数的平均值约为温州土的８倍，钠元素质量分数的平均值约为温州土的２倍，氯和钠元素在土中主要的矿物成分中质量分数不高，氯盐和钠盐在海水中的质量分数比较高，这可能是舟山土受到海水影响更大，从而导致了相对高的灵敏度．３．２　Ｘ射线衍射试验

Ｘ射线衍射最早是被Ｒｅｖｅｌｌｅ用于海相沉积物

［１３］

中成分组成分析，我国也有学者对盐湖和海洋软黏土进行过相关成分分析试验．徐昶对我国一些盐湖沉积物样品进行了研究，发现盐湖未成熟阶段黏土主要矿物成分是伊利石、绿泥石和高岭石的组合，盐湖成熟阶段黏土主要矿物成分是伊利石和绿泥石的组合，其中伊利石的主要阳离子为Ｓｉ、Ａｌ、Ｋ，形成

Ｆｉｇ．６　ＳＥＭｉｍａｇｅｓｏｆＷｅｎｚｈｏｕｃｌａｙ（Ｈ＝９．５ｍ）

图６　温州土微结构扫描图（Ｈ＝９．５ｍ）

３　土体矿物成分分析试验

根据组成土的固体颗粒的矿物成分的性质及其

Ｈ／ｍ９．５１７．５

取土点舟山温州舟山温州

ｗＢ／％

－０．８０．２４

－－－０．１６

表１　土样中的元素质量分数

４２．５２４３．８９４６．４７４２．９２

３０．３３２９．８３２９．４５３１．０３

１０．９３１１．６１１０．３５１１．０４

５．６３５．７５４．４０５．６０

３．０９３．１５２．７０３．２３

１．９９２．１８１．８３１．９７

１．６９１．４５１．４７１．５８

１．６００．８４１．５９０．９３

１．２１０．３５０．６００．３３０．７５

０．６６０．５５０．６０．７０

环境为气温稍低、弱碱性，气候热湿条件下伊利石进一步分解为高岭石．李国刚对我国渤海、北黄海、

南黄海、东海陆架等７个海域的表层海洋沉积物样品３００多个进行了分析，发现海相黏土矿物组合主要是绿泥石和伊利石等，绿泥石含量分布规律基本

［１６］

是沿海岸低向外海增高的趋势．

分别对舟山和温州不同取样深度（Ｈ＝９．５ｍ和Ｈ＝１７．５ｍ）的土样进行Ｘ射线衍射试验，分别获得了每个土样中各种矿物成分含量百分比，如表２所示．从表２中可知，舟山和温州土样中的黏土矿物主要为绿泥石和伊利石，原生矿物为有石英、钠长石和白榴石．取样深度Ｈ＝９．５ｍ的土样舟山土的绿泥石跟伊利石的总含量为５６．８％，温州土则为４０．７％；取样深度Ｈ＝１７．５ｍ的土样舟山土黏土矿物含量为８０．５％，温州土为６３．９％，舟山土中的黏

［１４］

土矿物含量明显高于温州土．取样深度Ｈ＝９．５ｍ的土样舟山土中伊利石含量的３１．６％，温州土为

２５．３％；取样深度Ｈ＝１７．５ｍ时舟山土中伊利石含量的６２．４％，温州土为４０．７％，而伊利石对土的工程性质影响更大，可见舟山土黏土矿物尤其是伊利石含量明显比温州土要高．一般而言，黏土矿物颗粒通常为片状，而非黏土矿物颗粒为粒状或针状，黏土

［１５］

矿物比表面积远大于非黏土矿物比表面积，颗粒的比表面积越大，颗粒吸附的结合水膜往往越厚，颗粒间的直接接触越少，因此颗粒间更容易滑动摩擦，表现出土体结构易破坏强度低的工程特性．舟山土的灵敏度比温州土高，在很大程度上是因为舟山地区黏土矿物尤其是伊利石含量较高导致舟山土相比温州土比表面积更大．

Ｈ／ｍ

取土点舟山温州舟山温州

ｗＢ／％

石英３２．９３９．１１６．６２３．８

绿泥石３１．６２５．３１８．１２３．２

伊利石２５．２１５．４６２．４４０．７

钠长石９．０１６．２２．２８．５

白榴石１．４４．１０．７３．８

表２　舟山与温州土样的矿物成分质量分数

９．５

１７．５

　　舟山土和温州土中黏土矿物绿泥石的较高，根

［１６］

据李国刚的研究结果，舟山和温州的土样很有可能受到海水侵蚀等影响，从而导致其黏土矿物成分具有以上特征．

４　结　论

本文对舟山和温州两地所取得原状土样进行了室内常规土工试验、微结构扫描试验、矿物成分分析试验等试验研究，总结了舟山黏土和温州黏土表现出不同灵敏度特性的原因，得到的主要结论如下：

（１）通过室内常规土工试验发现，舟山和温州土在表层４ｍ范围内存在一层硬壳层，硬壳层土体含水量较低，处于软塑的状态．相比温州土而言，舟山土的液性指数要比温州土更大，根据Ｂｊｅｒｒｕｍ总结的灵敏度与液性指数之间的关系，液性指数高也是舟山土灵敏度高的原因之一．一维压缩试验表明，舟山土的结构性比温州土更易破坏，且结构性扰动破坏后其压缩性比温州土更大．

（２）通过微结构扫描发现，舟山土和温州土的微

结构都是片状黏土颗粒相互聚集形成的层状叠聚

体，但是舟山土的微结构呈现出是一种更加松散无序的“边‐面”排列形式，孔隙也更加多，而温州土的微结构呈现出更紧密有序的“面‐面”方式堆叠．微结构上的差异可能导致舟山土颗粒之间的结构在外力作用扰动下更容易破坏重组，表现出高灵敏度特性．

（３）通过Ｘ射线能谱分析试验发现，舟山土中的氯元素和钠元素相对温州土含量明显高得多，氯和钠元素在土中主要的矿物成分中含量不高，氯盐和钠盐在海水中的含量比较高，说明舟山土沉积过程中受到海水的影响更大

（４）舟山土中较稳定原生矿物（石英、钠长石和白榴石）含量比温州土更低，而黏土矿物（绿泥石和伊利石）含量更高，其中伊利石含量明显更高，因此舟山黏土比表面积大于温州黏土比表面积，使得舟山土的工程特性表现为更加不稳定，扰动后强度下降更多，这些矿物组成上的差异也导致舟山土的高灵敏度特性．

浙江沿海舟山地区和温州地区黏土灵敏度差别成因不是单独的某个原因造成的，而是经过很漫长

时间里各种地质的物理化学生物因素共同作用导致的，所以不能从单方面来看待其高灵敏度成因，是以上分析内容的多方面因素综合导致的其高灵敏度特性．

参考文献（Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓ）：

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舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因

作者：作者单位：刊名：英文刊名：年，卷(期)：

龙凡， 王立忠， 李凯， 李玲玲， LONG Fan， WANG Li-zhong， LI Kai， LI Ling-ling浙江大学建筑工程学院,浙江杭州,310058

浙江大学学报（工学版）

Journal of Zhejiang University (Engineering Science)2015(2)

引用本文格式：龙凡. 王立忠. 李凯. 李玲玲. LONG Fan. WANG Li-zhong. LI Kai. LI Ling-ling 舟山黏土和温州黏土灵敏度差别成因[期刊论文]

-浙江大学学报（工学版） 2015(2)