北京新机场北线工程新近沉积土鉴别研究

高晓辉

摘要：在地质勘察中，钻孔内取土后，野外初步鉴别新近沉积土，但当土层特征不明显的情况下，很难确认是否为新近沉积土层。可依据土的压缩模量和标准贯入试验值，建立的判别公式进行辅助判别。文章结合新机场北线高速公路工程实例，利用上述判别公式，对该工程拟建场地内新近沉积土进行了判定，采用该法可以更准确的鉴别新近沉积土。

Abstract： In geological survey， after drilling the soil， the field initially identified the newly deposited soil， but when the characteristics of the soil layer is not obvious， it is difficult to confirm whether it is a newly deposited soil layer. Based on the compression modulus of soil and the standard penetration test value， the established discriminant formula can be used to assist the discriminant. Based on the example of the highway project on the North line of the new airport， this paper makes a judgment on the newly deposited soil in the proposed site of the project by using the above discrimination formula.

关键词：新近沉积;压缩模量;标准贯入试验值;新机场北线

Key words： recent deposition;compression modulus;standard entry test value;New Airport North Line

中图分类号：U213.1                                      文献标识码：A                                  文章编号：1006-4311（2019）12-0105-03

0  引言

按成因年代可将北京地区第四纪沉积土分为两类，分别是新近沉积土和一般第四纪沉积土。在充分调查前人相关资料的基础上，有学者认为新近沉积有2000～7000年的历史，其形成时期为全新世中、晚期。相比第四纪沉积土，新近沉积土的形成时间更短，其特点是工程性质较差、承载力较低、压缩性大、土质松软等。新近沉积土这些特征其实并不利于工程实施，因此在具体的应用过程中应予以充分重視。

在实际工程中采取有效的岩土工程勘察手段可确定新近沉积土，如此通过分析其物理力学指标可估算出可能的变形性质和承载能力。本文以北京地区岩土工程为例，在确定出土的新、老沉积年代基础上，再辅以其它有效数据及资料，并参考北京规范（指文献[8]，下同）表，确定地基承载力。此外，相关规范标准中要求在取值或者计算第四纪沉积土的各项参数时需先区分出土的新、老沉积年代，然后在此基础上确定各项参数，包括粉细砂和砂质粉土的压缩模量经验值、地基承载力的修正系数等。

基于此不难发现，对于北京地区岩土工程勘察而言，其一项重要的工作内容便是准确鉴别新近沉积土。然而在实际勘察期间由于各类因素的影响，鉴别新近沉积土常面临阻碍。对新近沉积土的物理力学性质进行分析，提出鉴别新近沉积土的有效方法，对工程实践有着重要意义。

1  野外鉴别的局限

可通过综合分析土层的各项外观特征来实现新近沉积土的野外鉴别，比如分析其结构构造、土层颜色等，但需要注意的是野外鉴别仅仅是判定新近沉积土的初步阶段。

针对新近沉积土的各项基本特征北京地方规范条文说明做出了较为笼统的描述，还有一些较为详细的关于新近沉积土特征的描述可以在文献[3][5]中查阅到。通过查阅以上相关资料再结合工程实践获得以下信息[2]：

①原始地形地貌/成因类型和沉积环境一定程度上影响新近沉积土的分布。在平面分布上具有显著的不均匀性和区域性。换句话说，新近沉积土虽然有其整体的分布规律，但就实际情况分析发现，局部和整体同样重要，在完全掌握相关区域地质资料的前提下，依据已掌握的相关材料进行具体分析判断。

②通常情况下，新近沉积土结构较为疏松，并且从在垂直剖面上看其表面较为粗糙不平。

然而总体上，一般沉积土和新近沉积土之间均呈现出沉积韵律的层理结构，它们之间的结构性差别是极其小的，这无疑给依据结构构造特征类的鉴别手段制造了巨大障碍，在这种情况下，只能依据相关工作人员的扎实专业知识和丰富实践经验进行鉴别，以上种种为野外鉴别新近沉积土制造了极大阻碍。

③从颜色上分析，一般情况下由于有机质含量高低的差别，新近沉积土比一般沉积土颜色较深而暗。然而，该方法并不是绝对有效的鉴别手段，因为在部分地区，两者之间的差别十分微小，几乎可以忽略，无法明确判断。

④从包含物上分析，新近沉积土中原生的粒状结合体极难见到，但可能会存在一些人类活动遗物或者生物残体。然而实际上人类活动遗物也可能存在与人工填土中，贝壳等生物残体也常见于一般第四纪沉积物中。

通过上述分析我们发现，野外鉴别需要在充分掌握区域地质资料的基础上，结合场地内土的各项参数进行具体的分析和判断，这种鉴别方法需要相关工作人员具备较为丰富的经验，但不可否认判断失误的风险是难以避免的，由此可知，野外鉴别虽然是判断新近沉积土的重要环节，但只是一个初步判断。

2  工程概况

新机场北线工程为道路工程快速路和主干路，东西方向，主要部分位于大兴区礼贤镇，位于古无定河的河道内。分析新近沉积土的成因，再结合其分布的范围和广度，发现其形成的主要原因是河流洪积、冲积;在河道变迁和洪水泛滥等因素的影响下，新近沉积土多集中在河流低平的河漫滩、阶地、洪水泛滥以及一些河流的故道范围内。因此本工程场地范围内有新近沉积土沉积环境。

3  新近沉积土的判定

从垂直分布看，新近沉积土一般存在于地表，若其上未覆盖人工填土，直接出露。新近沉积土的成因类型及沉积环境决定了其厚度。新近沉积土厚度较大，可能说明洪水泛滥频次多、沉积作用强、水体规模大，且原始地形低洼处，通常沉积厚度大。本工程场地，厚度一般10m左右，详见图2。

要想准确判定新近沉积土，仅仅依靠是野外鉴别是无法实现的，还需要依靠相关人员丰富的实践经验。尽管北京大兴礼贤镇附近关于室内判别新近沉积土的相关标准还未建立和完善，但北京城区在这方面的研究已经较为系统和完善，在具体鉴别实践中可借鉴其取值标准。

在北京地区对新近堆积土采用以原位测试为主的研究成果[7]的基础上，笔者根据室内试验压缩模量值Es（MPa）与原为测试标准贯入试验锤击数N为变量，拟合的判别函数公式为：R=1.01Es-0.45N，判别函数分界值：R0=1.2。当判别土层的R>R0时，为新近堆积土;当判别土层的R

拟建工程场地内20m范围内，以粉土为主。因此对粉土的压缩模量（50～100kPa压力段）及对应深度的标贯锤击数N，进行统计分析。详见表1。

经上式分析发现，CK48、CK12、CK114、CK153孔内②层可判定为新近沉积土层。为检验该结论，还利用其它数据进行分析验证，结论均符合标准，因此，可判定整个场地内②层为新近沉积土层。

室内试验的其他指标也可以作为新近沉积土的判定依据，如文献[2]提出孔隙比鉴别法。研究表明土的实测孔隙比计算孔隙比较大，为新近沉积土;若计算孔隙比与实测孔隙比接近则为一般第四纪沉积土。文献[1]借鉴了土工试验孔隙比，压缩系数，重度，含水量等参数对新近堆积黄土的判别。因此笔者对本工程的其他物理指标列出，验证判别函数公式为：R=1.01Es-0.45N的准确性。

4  结论和建议

①新近沉积土野外鉴别需要在充分掌握区域地质资料的基础上，结合场地内土的各项参数进行具体的分析和判断，这种鉴别方法需要相关工作人员具备较为丰富的经验，但不可否认判断失误的风险是难以避免的，由此可知，野外鉴别虽然是判断新近沉积土的重要环节，但只是一个初步判断。

②压缩模量判别函数公式对于鉴别新近沉积土而言是一种有效的辅助鉴别手段，该手段可与野外鉴别结合起来使用，从而对新近沉积土做出更加准确的鉴别。需要注意的是，本文所提的函数式存在一定的经验性和地区性，为使结论更具说服力，在具体实践中可参考其他工程所在地区的经验进行必要修正。

参考文献：

[1]曹江涛，翟伟强.某工程中新近沉积土的判定及综合评价[J].四川建筑，2014（6）.

[2]刘俊飞.北京地区新近沉积土的特性及其孔隙比鉴别法[J].铁道建筑技术，2013（1）.

[3]李树德，袁仁茂，任明达，岳升阳，孙宏伟.国家大剧院新近沉积粘性土特征初探[J].北京大学学报（自然科学版），2003（2）.

[4]史洪起.论北京地区新近沉积土[J].路基工程，2000（4）.

[5]王洪胤.对北京地区新近沉积土的认识[J].岩土工程技术，1997（2）.

[6]马玉杰.对北京地区新近沉积土的判别认识[J].岩土工程技术，2011（04）.

[7]袁仁茂，孙宏伟，马凤山，李树德，邓清海.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（01）.

[8]李树德，袁仁茂，吕红华，孙宏伟.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），2004（01）.

[9]趙丰.北京市城市地质环境及其工程意义[D].中国地质大学（北京），2006.

[10]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.

[11]北京市勘察院，北京市建筑设计研究院.DJB01-501-2009，北京地区建筑地基基础勘察设计规范[S].2016.