海相淤泥土性指標(biāo)的相關(guān)性分析

1、海相淤泥土性指標(biāo)的相關(guān)性分析根據(jù)成因?qū)W的基本原理，可以把某一特定地質(zhì)時(shí)代相同沉積環(huán)境下形成的、工程性質(zhì)上存在一定聯(lián)系且特性相近的土體劃分為一個(gè)工程地質(zhì)單元【1】。相同地質(zhì)單元土體土性指標(biāo)之間相互關(guān)聯(lián)，存在相關(guān)性。正確辨別和度量土體土性指標(biāo)之間的關(guān)系，合理確定這些相關(guān)性，得到土性指標(biāo)之間的經(jīng)驗(yàn)回歸方程，在實(shí)際工程中能較好地解決存在的小樣本問(wèn)題。目前，對(duì)于海相淤泥軟基處理設(shè)計(jì)參數(shù)的選取，通常是設(shè)計(jì)人員根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，在離散的數(shù)據(jù)中選取平均值作為代表值【2】。這種平均值并不是統(tǒng)計(jì)意義上的算術(shù)平均值，摻雜了技術(shù)人員在工程立場(chǎng)上的推斷，并不科學(xué)合理。由于高含水率海相淤泥取樣困難，費(fèi)用昂貴，而且土樣擾動(dòng)直接影響

2、土工試驗(yàn)土性指標(biāo)測(cè)試的精度，因此通常通過(guò)一些簡(jiǎn)單的常規(guī)試驗(yàn)（如含水率試驗(yàn)）測(cè)定一些物理性質(zhì)指標(biāo)，再利用物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，推算一些較難確定的力學(xué)指標(biāo)。對(duì)于海相淤泥土性指標(biāo)相關(guān)性的研究，國(guó)內(nèi)學(xué)者做了大量的研究，得到了一些經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系：張長(zhǎng)生【3】對(duì)深圳地區(qū)軟黏土的力學(xué)指標(biāo)與物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行了回歸分析，得到了深圳軟黏土的Cc及a12與e0、w0的線性回歸方程，相關(guān)系數(shù)在077以上；夏銀飛等【4】得到了珠江三角洲軟土Es12及a12與e0、w0的指數(shù)回歸方程，相關(guān)系數(shù)在075以上。本文通過(guò)收集深圳前灣填海造陸某吹填場(chǎng)地的大量勘察資料，收集該地區(qū)近300組海相淤泥的物理力學(xué)參數(shù)指標(biāo)，

3、對(duì)該地區(qū)吹填淤泥及原狀淤泥物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行回歸分析，建立經(jīng)驗(yàn)相關(guān)關(guān)系，以便為海相淤泥軟基處理工程土性設(shè)計(jì)參數(shù)指標(biāo)的合理選取提供技術(shù)支持。1吹填淤泥物理性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性把淤泥天然孔隙比e0與含水率w0作為自變量，本文利用線性回歸和非線性回歸方法對(duì)各物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行相關(guān)性分析，選擇式（1）、（2）、（3）作為回歸方程型式：Y=AX+B（1）Y=AX（2）Y =AXB（3）根據(jù)功能規(guī)劃，將該吹填場(chǎng)地劃分為6個(gè)區(qū)。對(duì)6個(gè)區(qū)軟基處理前吹填淤泥物理性質(zhì)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析【5】，各指標(biāo)相關(guān)關(guān)系見圖1至圖6，統(tǒng)計(jì)結(jié)果匯總見表1。由表可見：（1）含水率w0與孔隙比e0有較好的線性關(guān)系，并且

4、它們都與干密度ρd、天然密度ρ有很好的冪指數(shù)關(guān)系，相關(guān)系數(shù)超過(guò)083，即隨著含水率w0與孔隙比e0的增大，干密度ρd與天然密度ρ減小。（2）雖然隨著含水率w0、孔隙比e0的增大，液限wL、塑限wp、塑性指數(shù)Ip等也相應(yīng)增大，但是由于不同層位吹填淤泥的含水率w0與孔隙比e0受外界影響，它們與液性指數(shù)間相關(guān)系數(shù)分別為06038、05296，相關(guān)性較差。（3）液限wL與塑限wp之間表現(xiàn)出很好的線性正相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)接近于1。圖1e0與w0的相關(guān)關(guān)系Fig.1Correlation between e0 and w0圖2ρ與w0的相關(guān)關(guān)系Fig.2Correla

5、tion between ρ and w0圖3ρd與w0的相關(guān)關(guān)系Fig.3Correlation between ρd and w0圖4ρ與e0的相關(guān)關(guān)系Fig.4Correlation between ρ and w0圖5ρd與e0的相關(guān)關(guān)系Fig.5Correlation between ρd and e0圖6wp與wL的相關(guān)關(guān)系Fig.6Correlation between wp and wL綜上可知，根據(jù)表1各回歸方程，可以利用含水率w0或孔隙比e0來(lái)估算其它一些土性指標(biāo)，達(dá)到提高試驗(yàn)精度、節(jié)約試驗(yàn)成本的目的。另外，在表征吹填

6、淤泥物理性質(zhì)指標(biāo)的8個(gè)參數(shù)中，只要知道液限wL或塑限wP，以及液性指數(shù)IL、塑性指數(shù)IP、孔隙比e0、含水率w0、天然密度ρ、干密度ρd6個(gè)指標(biāo)中其中1個(gè)指標(biāo)，共2個(gè)參數(shù)指標(biāo)，就可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系較準(zhǔn)確估算其他物理性質(zhì)指標(biāo)。2海相淤泥力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與物理性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性吹填淤泥具有與比原狀淤泥高含水率、高孔隙比、高液性指數(shù)等顯著特點(diǎn)。這些物理性質(zhì)指標(biāo)的不同致使吹填淤泥壓縮系數(shù)av12、壓縮指數(shù)Cc、壓縮模量Es12等力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，不同于原狀淤泥。在深圳前灣填海造陸某吹填場(chǎng)地，吹填淤泥下伏的原狀淤泥的物理性質(zhì)指標(biāo)與力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系見圖7至圖10。圖7av12與w0的相關(guān)

7、關(guān)系Fig.7Correlation between av12 and w0分析結(jié)果見表2。由表可見，原狀淤泥含水率和孔隙比與壓縮系數(shù)、壓縮模量及壓縮指數(shù)間呈現(xiàn)很好的線性相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)都超過(guò)065。因此當(dāng)土體含水率、孔隙比較大，難以取樣進(jìn)行固結(jié)試驗(yàn)時(shí)，可以應(yīng)用此經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系來(lái)估算力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，為淤泥軟基處理設(shè)計(jì)提供參數(shù)。根據(jù)此關(guān)系得到研究區(qū)的吹填淤泥力學(xué)指標(biāo)見表3，可以看出，由原狀淤泥含水率、孔隙比與其力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系估算的吹填淤泥壓縮系數(shù)、壓縮模量及壓縮指數(shù)十分接近。估算結(jié)果還顯示：吹填淤泥的壓縮系數(shù)av12平均值為原狀淤泥的1617倍，壓縮模量Es12為原狀淤泥的06065倍 ，

8、壓縮指數(shù)Cc為原狀淤泥的1315倍。圖8Es12與w0的相關(guān)關(guān)系Fig.8Correlation between Es12 and w0圖9av12與e0的相關(guān)關(guān)系Fig.9Correlation between av12 and e0圖10Es12與e0的相關(guān)關(guān)系Fig.10Correlation between Es12 and e03結(jié)論利用深圳前灣某填海造陸吹填場(chǎng)地軟基處理前吹填淤泥與原狀淤泥的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)，采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)回歸方法，對(duì)吹填淤泥及原狀淤泥的力學(xué)性質(zhì)、物理性質(zhì)指標(biāo)之間的相關(guān)性進(jìn)行分析，得到如下結(jié)論。（1）吹填淤泥8個(gè)物理性質(zhì)指標(biāo)，只要知道液限或塑限其中一個(gè)以及液性指數(shù)、塑

9、性指數(shù)、孔隙比、含水率、天然密度、干密度6個(gè)指標(biāo)其中一個(gè)，就可以根據(jù)表1中的經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系估算其他物理性質(zhì)指標(biāo)。分布區(qū)間 1.13.6 1.85.2 1.55.1 1.02.5 0.21.8 0.21.9 0.50.8 0.61.2 0.61.1平均值 2.0 3.4 3.3 1.7 1.0 1.1 0.6 0.9 0.8樣本容量 195 144 149 195 144 149 195 144 149（2）利用原狀淤泥力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與含水率及孔隙比之間的經(jīng)驗(yàn)回歸關(guān)系，可以估算吹填淤泥的壓縮系數(shù)、壓縮模量、壓縮指數(shù)Cc平均值為0809，分別為原狀淤泥的1617倍、06065倍、1315倍。參考文獻(xiàn)（References）：【1】阮波，冷伍明.粘性土物理力學(xué)指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)分析.大壩觀測(cè)與土工測(cè)試，1998，22（1）：57.（RUAN Bo，LENG