吉林大学学报(地球科学版) ›› 2023, Vol. 53 ›› Issue (4): 1163-1163.doi: 10.13278/j.cnki.jjuese.20220011

• 地质工程与环境工程 • 上一篇    下一篇

崇明东滩吹填区黏性土层抗剪强度随时间变化特征及机理

王清1, 吕作俊1, 姚萌1, 董佳祺1, 夏玮彤1, 杨天亮2, 牛岑岑1   

  1. 1.吉林大学建设工程学院，长春 130026
    2.上海市地质调查研究院/自然资源部地面沉降监测与防治重点实验室，上海 200072
  • 收稿日期:2022-01-08 出版日期:2023-07-26 发布日期:2023-08-10
  • 通讯作者: 牛岑岑(1986—)，女，高级工程师，博士，主要从事岩土工程方面的研究，E-mail：niucencen@jlu.edu.cn
  • 作者简介:王清（1959—），女，教授，博士生导师，主要从事土体工程地质方面的研究，E-mail: wangqing@jlu.edu.cn
  • 基金资助:
    国家自然科学基金项目(41820104001)；自然资源部地面沉降监测与防治重点实验室委托项目(2020(D)-011(F)-03，2021(D)-004(F)-01)；国际地球科学计划项目(IGCP663)

Characteristics and Mechanism of Shear Strength Variation with Time of Cohesive Soil Layers in Chongming Dongtan Reclamation Area

Wang Qing1, Lü Zuojun1, Yao Meng1, Dong Jiaqi1, Xia Weitong1, Yang Tianliang2, Niu Cencen1   

  1. 1. College of Construction Engineering, Jilin University, Changchun 130026, China
    2. Shanghai Institute of Geological Survey/Key Laboratory of Land Subsidence Monitoring and Prevention, Ministry of Natural 
    Resources, Shanghai 200072, China
  • Received:2022-01-08 Online:2023-07-26 Published:2023-08-10
  • Supported by:
    the National Natural Science Foundation of China (41820104001), the Entrusted Project of Key Laboratory of Land Subsidence Monitoring and Prevention of the Ministry of Natural Resources (2020(D)-011(F)-03，2021(D)-004(F)-01) and the International Geoscience Program (IGCP663)

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389

摘要： 为了对上海市崇明东滩等吹填造陆区域进行工程地质评价，针对崇明东滩吹填区下伏黏性土抗剪强度的变化特点，考虑不同吹填时间，选取由西向东的5个不同吹填区（1949围堰内、1949—1964、1964—1976、1976—1990、1990—1998）内钻孔的黏性土进行剪切试验，分析了不同时期及不同层位黏性土抗剪强度的变化，并对土样进行扫描电镜试验，观察土样的微观结构，从微观结构的角度定性及定量地分析了抗剪强度的变化规律。结果表明：1）黏土在1949—1964吹填区内的抗剪强度最高，在50、100、200、300 kPa竖向压力下的峰值剪应力分别为33.31、46.68、102.10、147.15 kPa，粉质黏土在各级竖向压力的作用下，各吹填区内的抗剪强度差距不大；自西向东，黏土层的抗剪强度指标与粉质黏土层呈现相反的变化趋势，与天然含水率的变化趋势有关。2）自西向东，各吹填区内土样的微观结构有显著变化，黏土层的微观结构从絮凝-团聚状结构向基质状结构变化，粉质黏土层的微观结构呈现骨架-团聚状—基质状—絮凝-团聚状结构的变化趋势。3）结构单元体的平均直径与土样的黏聚力负相关，与内摩擦角正相关,结构单元体的平均形状系数与土样的黏聚力正相关，与内摩擦角负相关。说明结构单元体的平均直径、平均形状系数与土体的抗剪强度指标直接相关。

关键词: 崇明东滩, 吹填区, 黏性土, 抗剪强度, 机理分析

Abstract: Abstract： To carry out engineering geological evaluation of hydraulic reclamation areas such as Chongming Dongtan, this paper aims at the change in shear strength of the underlying clayey soil layers in Chongming Dongtan. Considering different reclamation times, soil samples from boreholes in five different reclamation areas (within the 1949 cofferdam, 1949-1964, 1964-1976, 1976-1990, and 1990-1998) were selected for direct shear tests, and the variation of shear strength of soils in different periods and layers were analyzed.  Moreover, the microstructure of the soil samples was observed by scanning electron microscopy, and the change in shear strength was analyzed qualitatively and quantitatively from a microscopic perspective. The results revealed that: 1) The shear strength of the clayey layer varied as， the clay layer in the 1949-1964 reclamation zone had the largestshear strength, and the peak shear stress at 50, 100, 200, and 300 kPa is 33.31, 46.68, 102.10 and 147.15 kPa, respectively. Little difference in shear strength between boreholes in silty clay layer was observed under various levels of vertical pressure. From west to east, the shear strength indexes of the clay layer showed an opposite trend to that of the silty clay layer, in relation to the trend in natural water content. 2) From west to east, significant changes in the microstructure of the soil samples were observed. The soil microstructure in clay layer changed from a flocculent/aggregate to a matrix structure， and the soil microstructure in silty clay layer gradually transitioned from a skeletal/aggregate structure to a matrix structure and to a flocculent/aggregate structure. 3)  The average pore diameter of the particle was negatively related to the cohesion and positively related to internal friction angle. In addition, the average shape coefficient of the particle was positively related to the cohesion and negatively related to internal friction angle. This indicated that average pore diameter  and the average shape coefficient of the particles were directly related to the shear strength indexes of the soil.

Key words: Chongming Dongtan, reclamation area, cohesive soil, shear strength, mechanism analysis

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  • P642.13
[1] 左志强, 李政男, 刘佳诺, 李明俐, 郑海君. 冻融循环下青藏高原冰碛土强度劣化特性与微观机制[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2026, 56(2): 611-624.
[2] 王福刚, 郭坤逸, 彭朝辉, 杨义, 李茚藤, 贾俊. 温度条件影响下不同类型黏性土低速渗流特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(6): 2028-2037.
[3] 王永洪, 徐泽强, 张明义, 张利杰, 韩勃, 梁作栋, 蒿雨露. 黏性土中不同直径静压桩贯入特性室内模型试验及颗粒流数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(5): 1619-1628.
[4] 宋腾蛟, 刘英, 王琰, 张淼.

基于多元线性回归的黏性土物理力学参数相关性：以长春市中心城区为例 [J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(4): 1225-1239.
[5] 王福刚, 管小桐, 何庆成, 程辉, 杨国华, 程中乐, 王耀辉. 考虑边界层流体黏度变化的黏性土低速非达西渗流数学模型[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(3): 893-905.
[6] 倪嘉楠, 洪勇, 姜奕辰, 于超, 贺可强, 李亮. 基于离散元方法的黏性土剪切特性细观机理[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2025, 55(1): 223-232.
[7] 王伯昕, 高银龙, 王清, 刘佳奇. 冻融循环对季冻土区粉质黏土-混凝土界面剪切性能的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2024, 54(5): 1592-1603.
[8] 王福刚 杨国华, 程辉, 管小桐, 袁益龙. 热变形对饱和黏性土渗透系数的影响[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2023, 53(6): 1835-1844.
[9] 谢泽昊, 史本伟, 田波, 陈倩, 张文祥, 顾靖华. 盐沼植被缓流能力观测研究——以崇明东滩海三棱藨草盐沼区为例[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2022, 52(2): 571-581.
[10] 陈剑平, 刘经, 王清, 韩岩, 王加奇, 李兴华. 含水率对分散性土抗剪强度特性影响的微观解释[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2021, 51(3): 792-803.
[11] 洪勇, 周蓉, 郑孝玉. 不同排水条件下饱和砂土快速大剪切力学特性[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(5): 1416-1426.
[12] 苟富刚, 龚绪龙, 王光亚. 连云港海相软土不排水强度特征[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2018, 48(4): 1165-1173.
[13] 洪勇, 车效文, 郑孝玉, 刘鹏, 周蓉. 陕西泾阳南塬滑坡干湿黄土快速大剪切力学特性[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2017, 47(4): 1207-1218.
[14] 孙广利，李广杰，周景宏，于光源. 长春硬塑状态老黏性土地基承载力[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(2): 591-595.
[15] 陈勇，何中发，黎兵， 赵宝成. 崇明东滩潮沟发育特征及其影响因素定量分析[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2013, 43(1): 212-219.
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[1] 于 平，李瑞磊，付 雷，郝 雪，张向军，廉国芬. 松辽盆地滨北地区区域构造特征及意义--地震长剖面给出的证据[J]. J4, 2005, 35(05): 611 -615 .
[2] 张原庆, 宋炳忠, 王玉福, 张宁. 鲁西铜石岩体金成矿规律和成矿预测[J]. J4, 2010, 40(6): 1287 -1294 .
[3] 李建平，李桐林，张 辉，徐凯军. 不规则回线源层状介质瞬变电磁场正反演研究及应用[J]. J4, 2005, 35(06): 790 -0795 .
[4] 高松， 宋莹， 王琳，蒋步新. 水体中秋兰姆特效降解菌的筛选及其降解性能研究[J]. J4, 2006, 36(03): 455 -457 .
[5] 张凤君,李 卿,马玖彤,于广菊. 膜蒸馏处理糠醛废水的实验研究[J]. J4, 2006, 36(02): 270 -0273 .
[6] 卢双舫,李吉君,薛海涛,徐立恒. 油成甲烷碳同位素分馏的化学动力学及其初步应用[J]. J4, 2006, 36(05): 825 -829 .
[7] 丁志宏，冯平，毛慧慧. 考虑径流年内分布影响的丰枯划分方法及其应用[J]. J4, 2009, 39(2): 276 -0280 .
[8] 任何军， 刘娜，高松，张兰英，张玉玲，周睿. 假单胞菌DN2对多氯联苯的降解及bphA1核心序列测定[J]. J4, 2009, 39(2): 312 -0316 .
[9] 黄奇波, 覃小群, 刘朋雨, 康志强, 唐萍萍. 半干旱区岩溶碳汇原位监测方法适宜性研究[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2015, 45(1): 240 -246 .
[10] 熊晓亮，孙红月，张世华，蔡岳良. 高扬程虹吸保障条件分析与合理管径选择数值模拟[J]. 吉林大学学报(地球科学版), 2014, 44(5): 1595 -1601 .
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