保定地区新近沉积土的类型及工程特性

曹江涛

（华北地质勘查局五一九大队，河北 保定071051）

新近沉积土是指第四纪全新世（Q4）中晚期以来形成的土层，具有沉积时间短、欠固结、压缩性高、结构不稳定，欠压密状态，强度相对较低的物理力学性质，工程地质性能差，与一般第四纪正常堆积土的工程性质有明显差异。近年来，针对新近沉积土的研究主要集中于形成环境、物理力学指标的试验分析、地基承载力等工程地质特性方面的研究[1－3]。但是，对新近沉积土的研究，多是对某一地区的局部工程或单一工程的新近沉积土进行研究，而没有对该地区的新近沉积土按类型或成因等进行综合分析研究。因此，有必要针对某一地区的新近沉积土进行分门别类的识别及物理力学性能的配套，进而更有效地为该地区的工程建设服务。

本文针对保定地区新近沉积土形成环境多样性导致其野外宏观识别特征与室内物理力学性能指标的差异进行了分析、比较，以期增加对该地区不同类型新近沉积土的野外宏观识别特征及其工程地质特性的了解，为在实际勘察工作中采取相应的勘察手段、测试项目和工程处理措施，打下坚实的基础。

1 保定地区新近沉积土的类型

保定地区的新近沉积土形成时间短（几百年～几千年），其类型主要由现今的地貌形态决定。

1.1 地貌特征

保定地区位于河北省中西部，太行山北部东麓，冀中平原西部，周边与张家口市、北京市、廊坊市、沧州市、衡水市、石家庄市、山西省等省市相接，地处北京市、天津市、石家庄市的三角地带。保定地区整个地势由西北向东南倾斜，地貌分为山区、平原和洼淀三大类[4－6]，地貌分区如图1所示。由于地貌单元不同导致沉积环境差异，进而导致保定地区分布有不同类型、不同成因、不同地质特征的新近沉积土。

图1 保定地区地貌特征示意图

（1）山区地貌特征

保定地区的山区地貌按高程划分为中山区（海拔高程1 000m以上）、低山区（500m～1 000m）及丘陵区（100m～500m）三类[7－8]。

中山区主要位于保定地区西部，北起涞水县宋各庄、经易县紫荆关、涞源县走马驿，南至阜平县岔河一线北西的区域，包括涞源县全部，涞水县、易县、阜平县的西部深山区；中山区山体切割强烈，发育有小型盆地和断裂谷地，涞源盆地、阜平盆地、东团堡盆地、走马驿盆地均位于中山区[9]。

低山区与丘陵区位于中山区的南东部[10]，其与平原区的分界线，基本北起涞水县县城、南至曲阳县，包括易县裴山镇、徐水县瀑河乡、满城县神星镇、顺平县白云乡、唐县北店头乡、曲阳县孝墓乡一线北西的区域；其海拔逐渐降低至100m或数十米，地形逐渐低缓起伏，向南东逐渐坡展为平原。

山区主要包括洪积扇顶部至中部地区，洪积扇地表物质主要是第四纪冲洪积物，另外也有少量残坡积物分布于扇顶。扇顶至扇缘沉积物粒度变化明显，一般顶部坡度大、物质粗，主要为砾质，至中部坡度逐渐变缓，物质逐渐变细，由巨砾至粗砾等逐步过渡到砂质和粘土质；同时，洪积扇上展布若干间歇性河床，且冲沟发育，切割强烈。由于各地貌部位物质粗细不一，坡度亦有变化，导致水分条件、沉积物质发育亦各异。

（2）平原区地貌特征

构造活动，特别是新构造运动的活动，直接控制了保定平原区地貌格局、水系展布与变迁。保定地区自北西部山麓与平原区分界线南东方向一侧逐步坡展为平原，自北、西、南三个方向，向东部白洋淀倾斜，地面坡降为1‰～4‰。主要成因类型为冲洪积平原，被第四纪沉积物所覆盖，厚度一般为数米至数百米，个别地区可超过1 000m，第四纪沉积物成因类型相对简单，相变较平缓，主要为冲洪积、河流沉积等，主要由拒马河、易水河、漕河、唐河、沙河出口后洪积物堆积而成。

平原区沉积物质组成多为粘性土、粉土、砂粒、粉细砂，分布规律从洪积扇前缘地带到冲积平原地带由粗到细纵向分布。

（3）洼淀区地貌特征

洼地在保定地区为白洋淀和周边低洼易涝区，海拔7m～10m，是拒马河、唐河和瀑河、孝义河等河流在冲积扇交汇处的扇缘洼地上汇水形成，现仅在安新县、雄县、高阳县以白洋淀为主要存在水域，从北、西、南三面接纳拒马河、九河、潴龙河、孝义河、唐河、漕河、杨村河、瀑河及白沟引河等河流的补给。洼淀区范围北起定兴县小朱庄乡、雄县北沙口乡、西至容城县小里镇、清苑县望亭乡、安新县芦庄乡、南至高阳县西演镇。

1.2 新近沉积土类型

依据保定地区的地貌形态，可把新近沉积土划分为3种类型，其各自特征详见表1。

表1 保定地区新近沉积土的类型及宏观特征

图2 新近沉积地层构造及包含物

2 新近沉积土的工程特性

2.1 物理力学特性

经工程实践，对保定地区新近沉积土的物理力学指标进行了测试、统计，结果见表2。

由表2可知:保定地区的新近沉积土，其物理力学性质具有一定的差异性，但差异并不是很明显。按地貌形态顺序划分的山区—平原区—洼淀区新近沉积土，仅天然含水率、液性指数等物理力学指标依次增大，工程性能表现为渐差的趋势；而其它物理力学指标则未按此顺序呈现规律性变化，天然孔隙比、压缩系数按平原区、洼淀区、山区的顺序呈增大的趋势，工程性能表现为平原区略好于洼淀区，洼淀区略好于山区的变化规律；而天然重度、压缩模量、内聚力、内摩擦角等物理力学指标按平原区、山区、洼淀区的顺序呈减小的趋势，工程性能表现为平原区略好于山区，山区略好于洼淀区的变化规律。综合各项物理力学性质指标综合分析，保定平原区新近沉积土的工程性能要略好于山区，山区略好于洼淀区。

表2 保定地区新近沉积土的物理力学指标

2.2 物理力学特性的比较与分析

由于全国各地的新近沉积土所处地貌形态、沉积环境、成因等不同，造成统一研究的局限性、困难性，无法进行系统的比较、分析，现仅利用与保定南北相邻的、在成因及沉积环境等各方面因素与保定平原区新近沉积土相类似的石家庄、北京地区新近沉积土与之相比较。

袁国茂、孙宏伟等对北京平原地区的新近沉积土做过较多、较系统的研究[13－15]，林宗元主编的《岩土工程勘察设计手册》[16]中亦提供了石家庄地区新近沉积土物理力学参数指标。北京与石家庄地区新近沉积土的物理力学指标的范围及平均值，详见表3。

通过表2与表3中数据的对比，可知保定平原区与北京地区的新近沉积土在各项指标上相差不大，仅天然含水率、压缩模量明显偏低，二者工程地质性能相近；而天然孔隙比、压缩系数、压缩模量等各项指标，要明显好于石家庄地区新近沉积土的物理力学性质指标，其工程地质性能也要好于石家庄地区的新近沉积土。

2.3 工程处理措施

由于保定地区山区、平原区、洼淀区的新近沉积土各自具有不同的沉积特征，导致其各自工程性能差异的不同。总体而言，新近沉积土厚度不稳定、工程性能差等多种因素，均对工程产生不利的影响。

表3 北京与石家庄地区新近沉积土的物理力学指标

因而，在不同的地貌、沉积环境下形成的新近沉积地层上进行建筑时，常常需要对地基进行处理，具体施工时，应根据新近沉积地层的地质资料、建筑物的层数、荷载及对承载力的要求等情况进行综合考虑[17]。

（1）对于低层建筑物，一般情况下可直接作为持力层使用。

（2）对于多层建筑物，由于体型简单，载荷较小，在新近沉积土厚度不大的情况下，可采用换填的方法，以素土、灰土或砂土进行换填，或采用灰土挤密桩、强夯法进行夯实处理。

（3）对于要求承载力值较高的建筑物地基，不能以新近沉积地层直接作为持力层，可采用钻孔灌注桩、管桩或CFG桩复合地基进行处理，但其桩端均应穿过新近沉积地层，而置于较老、承载力值较高的土层上。

例如某学校教学楼工程，地上六层，自然地坪下挖深2.60m，采用条形基础，基础落在新近沉积地层上，天然地基土承载力特征值较低，仅为90kPa；而设计要求承载力特征值不低于160kPa，同时消除地基土的不均匀性。依据工程特点及地质条件，经计算与比较，本工程采用夯实水泥土挤密桩复合地基进行处理，在提高了承载力的同时，也消除了地基土不均匀性的隐患，不仅满足了设计要求，达到了良好的地基处理效果，还为建设方节约了资金，缩短了工期，取得了一定的经济效益与社会效益。

3 结 语

保定地区新近沉积土分为山区新近沉积土、平原区新近沉积土、洼淀区新近沉积土，因地貌差异造成沉积环境不同，造就其不同的宏观特征与物理力学性能，亦导致各自具有不同的工程特性；故而，在实际工作中，要因地而异，以识别为前提，进而采取相应的勘察手段、测试项目和工程处理措施，更好地为建筑工程服务。

[1]孙宏伟.北京新近沉积土基础工程特性研究[J].建筑结构，2009，39（12）:148－151.

[2]郑建中.北平原新近沉积层承载力评价标准验证性分析与可靠性研究[J].科学技术与工程，2012，12（20）:5085－5090.

[3]庄海洋，陈国兴，朱定华，等.南京新近沉积土最大剪切模量试验研究[J].世界地震工程，2010，26（增刊）:32－35.

[4]中国科学院自然区划委员会.中国地貌区划[M].北京:科学出版社，1959.

[5]曹伯勋.地貌学及第四纪地质学[M].湖北:中国地质大学出版社，1995.

[6]严钦尚，曾昭璇.地貌学[M].北京:高等教育出版社，1985.

[7]河北省地矿局.河北省 北京市 天津市区域地质志[M].北京:地质出版社，1982.

[8]工程地质手册编委会.工程地质手册（第四版）[M].北京:中国建筑工业出版社，2006.

[9]吕 芳.地域主体功能区划理论与实践研究—以保定市为例[D].河北农业大学，2008:1－58.

[10]摄影维基百科—人人可编辑的中文摄影百科全书.保定市—中国地理[EB/OL].http://www.photowiki.cn.

[11]曹江涛.保定市与雄县新近代沉积地层之比较[J].土工基础，2014，28（1）:72－74.

[12]曹江涛.保定市古沟槽的沉积特征[J].城市建设，2009，（2）:6－8.

[13]袁仁茂，孙宏伟，马凤山，等.新近沉积土特征信息提取的因子分析法[J].工程地质学报，2004，（S1）:542－546.

[14]袁仁茂，孙宏伟，马凤山，等.北京平原区新近沉积土基本工程地质特性分析[J].第四纪研究，2005，25（1）:93－99.

[15]李树德，袁仁茂，吕红华，等.北京地区新近沉积土不同沉积相的工程地质特性及其评价[J].北京大学学报:自然科学版，2005，40（1）:139－143.

[16]林宗元.岩土工程勘察设计手册[M].沈阳:辽宁科学技术出版社，1996.

[17]中华人民共和国住房和城乡建设部.JGJ79－2012.建筑地基处理技术规范[S].北京:中国建筑工业出版社，2012.