（岩土工程专业论文）天津滨海新区道路软基工程特性研究.pdf

摘要 软土地基历来是国内外岩土工程界和学术界关注的重要研究方向。在软土地基上进 行各类土木工程建设必然会遇到大量各种复杂的科学技术研究课题。天津滨海新区濒临 渤海，地下水位高，含水量大，地下有着深厚的软土层，地基承载力低，沉降变形大， 土体特性差异显著。 本文通过对天津滨海新区的气候特点、温度特点、降水分布、河流水系基本特征、 植被状况及水文地质条件、软土地基的成因及地质土质特征、地形分布情况等情况进行 调查分析，总结归纳出天津滨海新区的自然环境特点与工程地质特征。根据对滨海新区 范围内的多条高速公路软土地基的地层结构及特征进行现场调查，研究了滨海新区软土 地基的地层结构、土层特征及物理力学性质指标等特点，以及滨海新区软土地基的总体 特点。 其次，针对天津滨海新区软土地基主要的物理性质、力学性质等指标，通过最d , - 乘法等数理统计方法，进行相关性的回归分析，研究了物理性质指标间相关性、力学性 质指标间相关性、物理性质指标与力学性质指标间相关性等特点。 关键词：软土地基；地层结构及特征；物理力学指标；相关性分析 a b s t r a c t t h em o l l i s o l f o u n d a t i o ni sa l w a y sa ni m p o r t a n tr e s e a r c ha r e aw h i c hi sf o c u s e db ya m o n g t h eg e o t e c t o n i cf i e l do ft h ew o r l d i ti sf o rs u r et h a tw eh a v et of a c em a n yc o m p l e xa n d t e c h n o l o g i c a lt a s kw h e nw ed ok i n d so fc o n s t r u c t i o n so nm o l l i s o l f o u n d a t i o n t h et i a n j i n b i n h a in e wa r e a , b ec l o s et ob o h a is e a ，h a sah i g hw a t e rt a b l e ，h u g em o i s t u r ec o n t e n t ，a n d h a sap r o f o u n dm o l l i s o ll a y e r , d u et ow h i c ht h eg r o u n db e a r i n gc a p a c i t yg e t sw e a k ，t h e s e t t l e m e n td i s t o r t i o ng e t sl a r g ea n ds o i lb o d yd i f f e r sal o tf r o mc h a r a c t e r i s t i c t h ep a p e r , t h r o u g hi n v e s t i g a t i n gt h ec l i m a t ec h a r a c t e r i s t i c ，t e m p e r a t u r e ，p r e c i p i t a t i o n d i s t r i b u t i o n ，b a s i cw a t e rs y s t e m ，v e g e t a t i o nc o n d i t i o n ，h y d r o l o g i c a lg e o l o g y , t h ec a m o l l i s o l f o u n d a t i o nu s eo f , g e o l o g yc h a r a c t e r i s t i ca n dt o p o g r a p h i c a ld i s t r i b u t i o nc o n d i t i o n ， s u m m a r i z et h ec h a r a c t e r i s t i co fe n v i r o n m e n ta n de n g i n e e r i n gg e o l o g yi nb i n h a id i s t r i c to f t i a 巧i n a c c o r d i n gt ot h el o c a li n v e s t i g a t i o no fs t r a t u mc h a r a c t e r i s t i co fm o l l i s o l - f o u n d a t i o n i n h i g h w a y sw h i c h c o n s t r u c t e di nb i n h a id i s t r i c to ft i a n ji n ，t h ep a p e ra n a l y s e st h e c h a r a c t e r i s t i co fs t r a t u ms t r u c t u r e ，s o i ll a y e ra n dp h y s i c s - m e c h a n i c s ，t h e n ，c o n c l u d et h et o t a l c h a r a c t e r i s t i co fm o l l i s o l - f o u n d a t i o ni nb i n h a id i s t r i c to ft i a n ji n s e c o n d l y ，t h ep a p e r , u s i n gb a s i cn u m e r i c a la n a l y z i n gm e t h o ds u c ha sl e a s t s q u a r e s p r o c e d u r e ，d o e san u m e r i c a la n dr e g r e s s i o na n a l y s i st os t u d yt h em a i np h y s i c sa n dm e c h a n i c s d a t ao fm o l l i s o l - f o u n d a t i o ni nb i n h a id i s t r i c to ft i a n j i n a n d ，p a p e rd i s c u s s e dt h ec o r r e l a t i o n o fp h y s i c sd a t a ，m e c h a n i c sd a t aa n db e t w e e nt h e m k e y w o r d ：m o l l i s o l f o u n d a t i o n ；s t r a t u ms t r u c t u r ea n dc h a r a c t e r i s t i c ；p h y s i c s - m e c h a n i c s d a t a ；c o r r e l a t i o na n a l y s i s 论文独创性声明 本人声明：本人所呈交的学位论文是在导师的指导下，独立进行研究 工作所取得的成果。除论文中已经注明引用的内容外，对论文的研究做出 重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本论文中不包含任 何未加明确注明的其他个人或集体己经公开发表的成果。 本声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名：格谚弓勃 跏夕年厂月午日 论文知识产权权属声明 本人在导师指导下所完成的论文及相关的职务作品，知识产权归属学 校。学校享有以任何方式发表、复制、公开阅览、借阅以及申请专利等权 利。本人离校后发表或使用学位论文或与该论文直接相关的学术论文或成 果时，署名单位仍然为长安大学。 ( 保密的论文在解密后应遵守此规定) 论文作者签名：艇绐琵统搠9 年r 月垆日 引币戤。匆砀 年号只髫黾 长安大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 研究课题的提出及意义 随着我国公路交通事业的飞快发展和环渤海经济圈大发展战略的实施，天津滨海新 区高速公路的建设己成为一个极为重要的方面，并对环渤海地区的经济建设和可持续发 展起着至关重要的作用。 根据天津市科技创新专项资金项目“天津滨海新区岩土工程综合技术规程研究及工 程示范”，天津市市政工程设计研究院负责承担“天津滨海新区道路、建筑软土地基处 理研究及示范工程”专项课题的研究任务。天津市市政工程设计研究院与长安大学合作 开展“天津滨海新区道路软土地基处理研究及示范工程 方面的有关研究工作。 软土地基历来是国内外岩土工程界和学术界关注的重要研究方向。在软土地基上进 行各类土木工程建设必然会遇到大量各种复杂的科学技术研究课题。滨海新区濒临渤 海，地下水位高，含水量大，地下有着深厚的软土层，地基承载力低，沉降变形大。同 时，该地区软土含盐成分大，且沿地表下深度和与海岸的距离不同，土体含盐量分布极 不均匀，土体特性差异显著。 天津滨海新区以及其它滨海地区道路将建设大量的道路，总结滨海新区道路软基工 程特性及进行相关性分析，有助于总结经验公式及确定滨海新区软土地基处理方法选择 原则，得出的结论及建议可推广到天津滨海新区以及其它滨海地区道路建设的工程应 用。 1 2 研究现状及存在的问题【1 】【2 】 1 2 1 研究现状 多年来，国内的许多岩土工程方面的前辈、专家及学者对软土地基特性方面的研究 进行了大量的工作。龚晓楠教授对粘土结构性对其力学性质的影响及形成原理、复合地 基理论等方面进行了研究，并编著了地基处理手册。沈珠江教授对软土工程特性、 软土地基设计及软土地基处理方面也进行了深入的研究。叶书麟、林宗元、白冰、高大 钊、孙更生、冯铭章、郑大同等专家都开展了许多的软土地基方面的理论研究工作。在 区域性软土地基研究方面，孙更生、郑大同对上海软土、福建沿海软土和天津新港软土 的一般工程特性进行了一定的研究；白冰、肖宏彬对软粘土基本物理力学特性的研究主 要针对湖北省宜昌至黄石一级公路仙桃至江陵段的软粘土；魏道垛、高大钊等人对上海 软土的工程性质进行了一定研究；陈艺南等人对连云港滨海软土工程特性进行了一定研 第一章绪论 究；吴礼年等人对某电厂长江漫滩相软土成因及工程特性研究进行了一定研究；彭意对 连云港扒山头区海域软土的特性进行了一定研究。 近1 0 年间，大量的学者针对软土地基处理及区域性的工程特性软土进行了大量的 研究。1 9 9 8 年，龚晓南、徐日庆、郑尔康等主编了高速公路软弱地基处理理论与实践， 该书收录的大量对高速公路软基处理的理论计算与分析、试验研究与分析以及处理技术 的工程实践等进行了研究的文章。1 9 9 8 年，折学森编著了软土地基沉降计算，对软 土地基的土中应力计算、应力应变关系、沉降分析及稳定性分析等方面进行了研究。2 0 0 1 年，李镜培等发表了土性指标的变异性研究，针对土性物理力学指标的变异性进行 了研究。2 0 0 1 年，王晓谋、袁怀宇等编著了高等级公路软土地基路堤设计与施工技术， 针对我国软土的分布及特点、软土地基路堤设计与施工等方面进行了研究。2 0 0 4 年，张 留俊、王福胜、李刚等编著了公路地基处理设计施工实用技术，研究了软土的成因 类型及分布特点，及我国各地软土物理力学指标的范围值或经验值。2 0 0 2 年，王煌霞等 发表了连云港海相沉积软土的工程特性，对连云港的海相沉积软土的工程特性进行 了一定的研究分析。2 0 0 2 年，梁国钱、张民强、俞炯奇、孙伯永等发表了浙江沿海地 区软土工程特性，对浙江沿海地区软土工程特性进行了分析。2 0 0 3 年，章定文、刘松 玉、于新豹等发表了连云港海相软土工程特性及处治方法探讨，系统分析了连云港 海相软土的基本物理力学性质指标统计特征，并总结了该地区海相软土主要物理力学性 质指标之间的相关关系。 许多专家针对天津软土方面进行了一定的研究。侯钊、陈环、钱征等人对天津软土 地基进行了一定研究；郭连清、蔡友明等人对天津新港地区码头岸坡设计进行了一定研 究。这些研究成果反映了地区或区域性软土的工程特性，对当地的工程实践具有较高的 参考价值。2 0 0 2 年，王旭东、肖树芳、房后国等发表了天津海积软土结合水固结分析， 从微观角度入手，对比理论固结曲线与试验压缩曲线，分析产生偏差的原因，提出结合 水固结新概念。2 0 0 2 年，雷华阳、肖树芳等发表了天津软土的次固结变形特性研究，。 通过对天津市海积软土进行的固结试验，从微观的角度出发，结合净势能曲线解释了 固结曲线上拐点的意义，研究了次固结系数的变化规律，同时建立了次固结系数与时 间、固结压力和压缩指数的关系。2 0 0 7 年，夏卜敬、盛建龙、姚尧等发表了天津软土 地区地基承载力确定方法研究，通过原位测试、直剪试验等方法确定地基承载力，并 进行了比较和分析，分别建立了本地区承载力的理论值、原位测试值与力学指标确定值 之间的线性回归关系。2 0 0 8 年，杜东菊、杨爱武、柳艳华、刘举、吴永红等发表了天 2 长安大学硕士学位论文 津滨海新区软土微结构与地基处理新技术研究，将天津滨海新区海积软土作为研究对 象，以软土微结构特征及结构强度为基础，初步建立软土微结构特征与宏观力学行为的 关系。 但针对天津滨海新区道路软土地基工程特性方面的研究较少，缺乏对天津滨海新区 道路软土地基工程特性的调查，及对天津滨海新区道路软土地基物理力学性质指标的相 关性分析方面的研究。 1 2 2 存在的问题 目前，针对天津滨海新区道路软土地基工程建设特点，已有的许多理论方法、工程 经验、技术标准和规程可以借鉴或经验证后进行应用。同时，也存在不少需要深入探索 的新理论、新技术及新工艺。特别是面对滨海新区特殊的地理环境下道路、桥梁等基础 设施等级高、技术标准要求严的情况。其中主要包括如下技术问题： 1 、针对滨海新区软土地基土质特点、地层结构及其分布变化状况，虽然以往已经 结合工程建设开展了一定研究，但不够深入，统计规律较少，且已有资料的局5 良性很大。 2 、在滨海新区以往已进行了不少道路工程建设，并且已有了不少成功与失败的经 验教训。但至今未能有针对地专题进行系统全面的工程调研、统计分析与经验总结，现 有的经验片面性很大。面对滨海新区道路等级高，技术标准严的情况，如何评价选用已 有技术，研发新技术，总结新经验，解决新问题，有待开展更加深入的研究工作。 3 、目前已有的软土地基理论方法门类很多，都有一定的适用条件和前提。如何针 对天津滨海新区软基特点提出简便实用的理论方法有待探索。 1 3 主要研究内容及技术路线 1 3 1 研究内容 ( 1 ) 通过对滨海新区的气候特点、温度特点、降水分布、河流水系基本特征、植 被状况及水文地质条件、软土地基的成因及地质土质特征、地形分布情况等情况进行调 查分析，总结归纳出天津滨海新区的自然环境特点与工程地质特征。 ( 2 ) 根据对滨海新区范围内的多条高速公路软土地基的地层结构及特征进行调查， 分析滨海新区软土地基的地层结构、土层特征及物理力学性质指标等特点，研究滨海新 区软土地基的总体特点。 ( 3 ) 针对天津滨海新区软土地基主要的物理性质、力学性质等指标，通过最小二 乘法等数理统计方法，进行相关性的回归分析，研究了物理性质指标间相关性、力学性 第一章绪论 质指标间相关性、物理性质指标与力学性质指标间相关性等特点。 1 3 2 技术路线 本项目研究包括资料调研，现场调查，数据统计及理论回归分析研究等方面。 ( 1 ) 资料调研及现场调查，对滨海新区的自然环境特点与工程地质特征情况进行 调查分析。 ( 2 ) 总结归纳出天津滨海新区的自然环境特点与工程地质特征。 ( 3 ) 现场调查滨海新区范围内的多条高速公路软土地基的地层结构及特征，统计 分析滨海新区软土地基的地层结构、土层特征及物理力学性质指标等特点。 ( 4 ) 总结滨海新区软土地基的总体特点。 ( 5 ) 对滨海新区软土地基主要的物理性质指标、力学性质指标等进行数理统计及 回归分析。 ( 6 ) 探讨物理性质指标间相关性、力学性质指标间相关性、物理性质指标与力学 性质指标间相关性等特点。 ( 7 ) 总结研究成果，得出结论与建议。 具体的技术路线请详见下图： 图1 1 技术路线流程图 4 长安大学硕士学位论文 第二章调查分析的基本理论方法 2 1 调查主要目的与内容 2 1 1 调查主要目的 滨海新区作为天津市未来发展的重点地区，基础设施、工业民用建筑建设必然会突 飞猛进，道路、桥梁的修建急剧增加。保证其安全可靠成为首当其冲的问题。然而，滨 海新区濒临渤海，地下水位高，含水量大，地下有着深厚的软土层，地基承载力低，沉 降变形大。同时，该地区软土含盐成分大，且沿地表下深度和与海岸的距离不同，土体 含盐量分布极不均匀，土体特性差异显著。因此，保证道路、桥梁安全的前提就是，对 道路沿线软土地基进行细致的勘探试验与评价，对可能用作路堤填料的含盐软土进行路 用性能试验，针对不同填土高度路基、桥涵及通道地基，研究科学合理的处理和优化设 计技术。 通过对天津市滨海新区内高速公路进行系统的工程调查及查阅以往的工程地质勘 探资料，了解区域内道路沿线的自然条件，并为总结地层特点与进行数理统计分析提供 依据。 2 1 2 调查内容 调查的主要内容包括： ( 1 ) 天津滨海新区自然条件调查与分析： 气候特点、温度特点、降水分布、河流水系基本特征、植被状况及水文地质条件： 软土地基的成因及地质土质特征、地形地貌分布情况、植被状况及地质构造等自然条件。 ( 2 ) 天津滨海新区道路软土地基沿线概况及地层总体特征调查： 津滨高速公路软土地基沿线概况、土层物理力学性质调查及地层总体特征分析；津 晋高速公路软土地基沿线概况、土层物理力学性质调查及地层总体特征分析；唐津高速 公路软土地基沿线概况、土层物理力学性质调查及地层总体特征分析；京津塘高速公路 软土地基沿线概况、土层物理力学性质调查及地层总体特征分析。 ( 3 ) 天津滨海新区道路软土地基工程特性调查： 津滨高速公路软土地基主要的物理性质指标、力学性质指标调查；津晋高速公路软 土地基主要的物理性质指标、力学性质指标调查；唐津高速公路软土地基主要的物理性 质指标、力学性质指标调查；京津塘高速公路软土地基主要的物理性质指标、力学性质 指标调查。 第二章调查分析的基本理论方法 2 2 数理统计基本方；去【3 】 4 1 2 2 1 最小二乘法原理 在实际问题求解中，要从一组试验数据 ( 而，y i ) ，i = 1 ，2 ，m ( 2 1 ) 出发去描述函数y = f ( x ) 的近似表达式y = 妒( x ) ( 通常称为经验公式) 。从几何上讲， 就是通过给定的m 个数据点( x ，弘) ，求曲线y = f ( x ) 的一条近似曲线y = 妒( x ) 。因此， 这是一个数据拟合的问题。 由于所给数据本身不一定可靠，个别数据的误差甚至可能很大，但给出的数据很多， 用曲线拟合的方法可以从一大堆看上去杂乱无章的数据中找出规律来，通过回归分析， 以拟合的曲线反映数据点之间的相关性或者说总的趋势，以消除其局部波动，具有较强 的实用价值。最d - - 乘法是解决此类问题的一种常用方法。 如上所述，当数据量大且由实验提供时，不宜要求近似曲线y = 妒( x ) 严格经过所有 数据点( 耽y ，) ，亦即不应要求拟合函数9 ( x ) 在x f 处的偏差 6i = t p ( 劫) - - y i ，f - 1 ，2 ，m ( 2 2 ) 都严格等于零。但是，为了使近似曲线尽可能反映所给数据点的变化趋势，要求偏 差6 ，适当地小还是必要的。考虑到计算方便等因素，可使偏差平方和b 1 最小，即 为最小二乘原则来实现。此类问题归结为：对于给定数据( y ，) ，i = 1 ，2 ，m ，要求 在某个函数类中寻求一个函数p ( x ) ，使 善 妒宰( 羌) 一y 22 册恐荟m9 ( 一矽) 2 ( 2 3 ) 其中妒( x ) 为函数类中的任意函数。 因此，用最d - 乘法解决实际问题包含如下两个环节： ( 1 ) 确定函数类，即确定妒( x ) 的形式。工程上一般先将数据点( 勘y j ) 描绘在 坐标上，然后根据这些点的分布情况来选择妒( x ) 的形式。 ( 2 ) 求最小二乘解，即求满足条件公式2 3 的近似函数p ( x ) 。 2 2 2 回归分析和回归方程的显著性检验 1 一元线性回归法 设对于每一个x ，e ( y ) = u ( x ) 则有 6 长安人学硕上学位论文 u ( x ) = p o + 3 , x( 2 4 ) 即e ( y ) = 3 0 + 3 , x 其中，卢o 、卢，为待估常数，则一元线性回归法的数学模型一般为 y = 3 0 + 3 , x + e( 2 5 ) s = y e ( y ) 是随机变量，g n ( o ，仃2 ) 。对于n 组样本值( x i ，少) ，上式即 y = 3 0 + 卢l 崩+ 占，( f = 1 ，2 ，m )( 2 6 ) 回归分析就是从( 2 6 ) 式出发，给出卢o ，3 , ，万2 的估计，并就有关统计假设进 行检验。设卢o ，卢，的最小无偏估计为b o ，b l ，由最小二乘原理知，b o ，b l 应使 q ( b o , b ，) = ( 矽一乃。- b x , ) 2 = 最小 i b o = 歹一6 厉 求得唯一解： ，幻( 2 7 ) 0 t = 一 lk 而相关系数的表达式为 万= y = 去叫1 - ? 2 ) ( 2 8 ) 其中，匆：窆( x ，- i ) ( 矽一歹) ：窆缈一可，版：壹( x ，一i ) 2 ：岁 x 1 2 - n i z 对于解决实际问题中遇到的幂函数或指数函数等形式，可以通过变量替换将它们转 化为上述待定参数的线性函数形式，以求得最小二乘解经验公式。 2 回归方程的显著性检验 由柯赫伦定理得出，一元线性回归分析的显著性检验可用f 法进行 f = 丽u f ( 1 , n - 2 ) ( 2 9 )，= i li z y l q 一2 ) 、 7 、7 nn 其中，u = ( 力一歹) 2 ，g = ( 矽一多) 2 i = 1i = 1 上式说明，可用方差分析法来检验回归效果。当f f 1 一。( 1 ，”一2 ) 时，认为回归效 果是( 高度) 显著的。当1 一口= 0 9 5 时，认为检验效果是显著的：卜a = 0 9 9 时，认为检 验效果是高度显著的；1 一a = 0 9 9 9 时，认为检验效果是极高度显著的。假如回归效果 为不显著，其原因可能是多方面的，除了x 本身的原因以外，还有其它不可忽视的原因， 或是y 与x 不相关，或是y 与z 的关系是曲线的，需要调整回归形式。 7 第三章天津滨海新区自然条件调查与分析 第三章天津滨海新区自然条件调查与分析 3 1 地理位置【5 1 天津市地处华北平原东北部，环渤海湾的中心，东临渤海，北依燕山。天津距北京 1 2 0 公里，是拱卫京畿的要地和门户。对内腹地辽阔，辐射华北、东北、西北1 3 个省市 自治区，对外面向东北亚，是中国北方最大的沿海开放城市。天津海陆空交通便捷，铁 路、公路四通八达。天津建城设卫之前，天津港是京杭大运河的一个内河港口。1 8 6 0 年，被辟为五大通商口岸之一。长期以来，天津港与1 7 0 多个国家和地区的3 0 0 多个港 口保持贸易往来，是连接亚欧大陆桥距离最近的东部起点。2 0 0 5 年，天津港货物吞吐量 达到2 4 亿吨，位居世界港口前1 0 位，集装箱吞吐量达到4 8 0 万标准箱。 滨海新区地处华北平原东北部，海河流域下游，天津市区东部。新区塘沽、汉沽、大 港三个行政区的全部用地及东丽、津南两个行政区部分用地，陆域总面积约为2 2 7 0 平 方公里。滨海新区塘沽城区与天津市中心城区仅相距4 0 公里，距北京1 7 0 公里，距唐山1 1 0 公里，与保定、沧州、廊坊、任丘等城市近邻，是我国北方以及环渤海地区经济、技术发 达地区之一。滨海新区位于京津冀t 字型城市带的交汇点，环渤海经济圈的中心地区， 东临渤海，隔海与日本、朝鲜半岛相望。滨海新区不仅是本市及北京的海上门户和中国 华北、西北、蒙古等广大地区的主要出海口，同时还是东北亚地区欧亚大陆桥铁路运输 距离最短的桥头堡。 3 2 气候6 】 3 2 1 总体特点 天津位于中纬度欧亚大陆东岸，主要受季风环流的支配，是东亚季风盛行的地区， 属大陆性气候。主要气候特征是，四季分明，春季多风，干旱少雨：夏季炎热，雨水集 中；秋季气爽，冷暖适中；冬季寒冷，干燥少雪。 滨海新区气候类型属于暖温带半湿润季风气候春季干旱多风，冷暖多变；夏季温高 湿重，雨热共济；秋季天高云淡，风和日丽；冬季寒冷干燥，雨雪稀少。由于濒临渤海， 受季风环流的影响很大。冬季受蒙古、西伯利亚冷高气压中心的影响，对流低空盛行寒 冷干燥的西北风；夏季，由于受大陆低气压和低纬度北太平洋副热带高压中心的影响， 盛行高温的东南风。因而形成区内气候冬夏长，春秋短，春季干旱多风，夏季高温高湿 雨水多，秋季冷暖适宜，冬季寒冷少雪，四季变化明显的特点。 8 长安丈学硕上学位论文 3 2 2 温度特点 全市年平均气温1 1 1 2 ，市区年平均气温1 2 3 。滨海地区年平均气温1 2 6 ， 年均温差3 0 7 ，七月平均气温2 6 。c ，一月平均气温4 6 。c ，极端最高气温4 0 3 * c ，极 端最低气温一2 0 3 。c 。全市年平均日照时数为2 6 1 4 - 3 0 9 0 小时，年日照百分率为5 9 , - 7 0 。 东部沿海日照时数最多，汉沽盐场日照时数最多可达3 0 9 0 小时，5 月份的日照百分率高 达7 3 。 3 2 3 降水特点 天津市多年平均降水量为5 6 6 1 m m ，降水量年际变化较大，年内分配不均。降水量 主要集中在6 - 9 月，占全年降水量的7 9 9 ，最大年降水量为9 4 1 5 m m ( 1 9 7 7 年) ，最 小降水量为2 9 9 9 m m ( 1 9 8 9 年) ；多年平均水面蒸发量为1 9 4 6 1 m m 。 滨海地区年平均降水量为6 0 4 3 毫米，主要集中在夏季，约占全年降水量的7 6 ， 最大日降水量2 4 0 3 毫米。年蒸发量1 7 5 0 1 8 4 0 毫米，是降水量2 4 倍。 3 3 水文地质条件7 】 天津港位于渤海湾西岸海河入海口处大沽沙浅滩北翼，海河口两侧及以北属缓慢淤 涨型岸滩，海河口以南属相对稳定型岸滩。港区一带为粉沙淤泥质平原海岸，滨岸平原 高程l - - 2 5 m ，潮间带浅滩宽4 2 , - - - - 7 3 k m ，坡降o 4 1 1 4 1 ，低潮线至一2 5 m 范围为 水下岸坡，坡降o 1 - - 0 6 0 o o 。该地区位于渤海湾中心，海岸线较长，拥有约3 0 0 0 平方公 里浅海水域和3 4 3 平方公里滩涂。滨海地区的海积平原上，在沿岸有盐田3 万多公顷。 盐田海拔高度低、坡度缓。 天津位于海河流域下游，是海河五大支流南运河、北运河、子牙河、大清河、永定 河的汇合处和入海口，素有“九河下梢”、“河海要冲”之称。流经天津的一级河道有 1 9 条，总长度为1 0 9 5 1 公里。还有子牙新河、独流减河、马厂减河、永定新河、潮白 新河、还乡新河6 条人工河道，总长度为2 8 4 1 公里。详细的水文地质情况详见图3 1 。 9 第三章天津滨海新区自然条件调壹与分析 长安大学硕士学位论文 3 4 软土地基的成因及地质土质特征 7 1 e 8 】 3 4 1 软土地基成因 滨海新区地质构造属于新华夏构造体系的黄骅凹陷带，而且孕育着以海河断裂为代 表的构造带，断裂两侧地层有明显的落差，对两侧建设有潜在影响。地表主要是第四纪 河相和海相沉积物。地表属于滨海冲积平原，西北高，东南低，海拔高度1 3 米。主要 地貌类型有滨海平原，泻湖和海滩。潮汐和海浪是地貌形成的主要动力。天津市域内海 河、蓟运河、永定新河、潮白河、独流减河等主要河流均从本区入海。区内还有北大港、 北塘等水库、大面积的盐田和众多的坑塘，因此水域面积大和地势低平成为本区主要地 貌特征。滨海新区的软土地基成因主要为滨海相。 3 4 2 地质土质特征 滨海新区跨越了沧县隆起、黄骅坳陷两个地质构造单元，区内包括有：沧东断裂、 海河断裂等壳断裂，还有大寺断裂、汉沽断裂等盖层断裂，以及其他一般性断裂。滨海 新区为第四纪松散沉积物覆盖，第四纪底界埋深4 0 0 m 左右，为河流相、湖沼相和海相 沉积，岩性主要为粘性土与粉砂、细砂互层，沿海地区浅部埋藏有淤泥质土。滨海新区 在汉沽的抗震设防烈度为8 度区，设计地震动峰值加速度为0 1 9 0 2 8 9 ，其他地区为7 度 区，其中大港区的徐庄子乡、太平镇、沙井子设计地震动峰值加速度为0 0 9 - - - 0 1 4 9 ，塘 沽、东丽、津南和西青设计地震动峰值加速度为0 1 仙1 9 9 。 3 5 地形地貌及地质构造 3 5 1 地形地貌分布 天津市滨海新区属华北平原北部海冲积平原，地貌特征为滨海低地、泻湖洼地和海 滩。地势低平。大部为盐田、鱼塘、虾池及农田，沟渠纵横。 一类地区：主要位于大港城区东南部、军粮城镇以北。这些地区地壳稳定性较好， 桩基综合工程质量评价良好，无明显的不良地质环境问题存在。 二类地区：主要位于军粮城镇北天津经济技术开发区，汉沽城区一宁河镇一带。 这些地区天然地基条件较好，除宁汉沽城区外，其他地区基本无砂土液化现象。 三类地区：位于塘沽城区南侧。该地区原盐田，属典型的盐渍土，同时该地区软土 厚度超过l o m ，地基土工程性质较差。 四类地区：位于北大港水库地区、官港湖地区、黄港水库地区和海河河道带。 北大港水库地区、官港湖地区、黄港水库地区现已是湿地生态保护区，另外这些地 第三章天津滨海新区自然条件调查与分析 区也将成为应急地下水水源地。 海河河道带、蓟运河河道带砂土液化现象较多，古河道较发育，地面稳定性较差。 五类地区：军粮城万家码头的狭长地区。该地区地处沧东断裂，沧东断裂属壳 断裂，是沧县隆起和黄骅坳陷两大地质构造单元的分界线，第四纪以来仍有活动的迹象。 3 5 2 植被状况 天津地质构造复杂，大部分被新生代沉积物覆盖。地势以平原和洼地为主，北部有 低山丘陵，海拔由南向北逐渐下降。北部最高，海拔1 0 5 2 米；东南部最低，海拔3 5 米。地貌主要有山地、丘陵、平原、洼地、滩涂等。土壤主要有山地棕壤、山地淋溶褐 土、褐土、潮土、沼泽土、水稻土、盐土等7 类。植被大致可分为，针叶林、针阔叶混 交林、落叶阔叶林、灌草丛、草甸、盐生植被、沼泽植被、水生植被、沙生植被、人工 林、农田种植等1 1 种。 3 5 3 地质构造 滨海新区位于华北平原断块的黄骅拗陷之北段。华北平原断块之东、西、北三面分 别与胶辽断块隆起、冀晋断块隆起和燕山断块隆起毗邻。由于受北东北北东向区域深 大断裂的切割和新构造运动的强烈差异性影响，在华北平原断块区之内形成了一系列呈 北东北北东向展布的次级断块隆起和拗陷。北西北西西向活动性断裂又将这些次级断 块切割成更次一级的小断块。与本地区比较密切的断块有：黄骅拗陷、渤海拗陷、冀中 拗陷、沧县隆起和埕宁隆起。除埕宁隆起历史上没有强震记载外，其它断块均发生过6 级以上的地震。区域主要活动断裂( 带) 有北东向的沧东断裂和郯庐断裂带，北西北 西西向的宝坻蓟运河断裂。本地区位于黄骅拗陷北段的塘沽拗陷内的南端，对本场地 起起控制作用的主要活动断裂有沧东断裂、海河断裂。总体情况详见图3 2 图3 3 。 _匾嚣悟赞怅qn匝 n匝蜒簧悟瓣帐cn匝 车彘，一铜薯章礤艇皿m蒜老蜡轱联* 长宣丈学砸学位论立 第四章天津滨海新区道路软基工程特性调查 4 1 津滨高速公路软土地基工程特性调查 41 1 津滨高速公路沿线概况 1 津演高速公路简介 漳滨高速公路就是联系天津市区与塘沽区的一条重要的纽带，津滨高速公路西起中 环线东兴立交桥，沿张贵庄路向东跨外环线，经东丽区至塘沽区胡家园，与律塘公路相 接，北连京津塘高速公路，南近律塘公路，是天律市与塘沽滨海新区相连的一大交通动 脉。滓滨高速公路由外环线至终点按标准高速公路设计，路宽为2 6 米，双向四车道， 设计时速为1 2 0 h n h , 全长2 7 9 1 0 n 。 2 地形地貌 路线所经路段主要地貌类型有平地、洼地、古河床、高地、微高地、河堤、渠堤及 河槽、渠道等。地貌以地表松散沉积物不断加积的典型堆积平原地貌为特征，地表沉积 物以粘土、粉质枯土为主：河床及古河道穿过地区有粉细沙，物质组成以粉砂质粘土、 粉砂等细粒物质为主。 3 路线平面位置图 田4 1i 曦高速路螭平面位置田 4 1 2 土层物理力学性质调查 根据有关的公路土工试验规程，天津市市政工程设计研究院对不同段落的钻孔的勘 探土样，进行了大量试验，现将数据整理分析，得到土层的含水量、湿重度、孔隙比、 塑限、塑性指数、液性指数、压缩系数、压缩模量、粘聚力、内摩擦角等物理及力学性 质指标详见表4 1 表46 。 、一吲旧 _ 蜷 亭一 寸 n 器笺蕊g h 一 ，_ oo o h o nn nn _ no 基 一亡 oo n t 中 弋一甘吲n h 卜 o n 、 冀j 鼋 o 至 鉴 迷。，一 一一 口 篓釜掣 弋一 h o n nn n oo nn n n nnn no 蜒 称 趟$ n 拜 蒸j 鼋 o n甘o旧 t onn n d- 一h oo r 冀 o o 口 o 。 n d 中 辎。，f d o 0 d o h 卜 _ n 藿蒜重 t _ o t o oo 中o 帐瘩f 中 o o d o 窿纛量 甘n _ 。_ 一 n n ooo o ooo o o o 山o 趟籁。 o 卜。 吲 o 卜 n 寸 n 寸d 甘 n 卜 疑靼“ o o oo h o h o h o h 掣籁。 nn 1 0 中 t o卜 n 甘 o 卜 副靼“ o寸 卜o ， _ - 一o o 蠹拳g - _ n t _ n 甘 h o 弋一 o - 一 一 一 t ot - 卜 n r _ n n hd o t - , - oo h 蜷 口口 旧 卜中弋一 卜 o 寸 o h 甘 卜 o 卜 峰 委富s o ， n j 型 甘onnon 尉 s u o 中 一 n 一 中 山 h 口 中o _ 卜 錾。 卜 。_ o 卜 o c o 卜卜 卜 卜 j o o o o p h oo oo 。 oo o 型n 三 中 n 卜卜 n t 稍包逞 oo o 卜 o o oo 卜 列 粤 n 。_ o 。_ 一 _。_ o 咖 甘 口 o吲寸o h - _ h 甘 * 譬s h 卜 _ 卜i o oo 。吲 卜 一 托 n h n onnno j 四 迥 删 j 型剁 籁甄 j 磐 趔趔 趔耥 氯翅 迥 婺 垛 器 七 婺 七 。_ 露掣 1 蜞器 二 斗塔 制螺 婆 螺 皤皤*蜷 漱七 掣 暾 制螺 窭 皤皤 嗵藩蠼刊 州 舞n实舞宴 丘卜 o 蒜山山 僻舡蟋蠼靶骑一扑r越翻霉g戳州_寻群 剞器兰誊掣上华餐密捌型菇是蜷世k粒三妹 蜒 譬一 n 甘 t 熔 蛰黑刨 - _ 叫h oo t - 口) 一 t - 塞 墨斌一 no 一e _ 一 卜 十 ，n 、 羹j 童 oo o t _ o 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