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第一章 软土地基的概念及特征
软土是在静水或缓慢流水环境中以细颗粒为主的近代沉积物,其天然含水量大、孔隙比大、压缩性高、承载力低、渗透性小,是一种呈软塑到流塑状态的饱和粘性土。软土一般为含有机质的饱和土,含水量较高、孔隙比较大、渗透性较差,压缩性较高,抗剪强度低。具有明显的结构性和流变性,具有变形量大、压缩稳定时间长、侧向变形较大等特征。通常我们把抗剪强度低、压缩性高、透水性差以及在动力荷载作用下容易液化地基称为软土地基。由于高速铁路轨道结构的基础修建在软土中,则此结构的地基就称为高速铁路软土地基。
软土作为特殊土的一种，有其独特的土力学性能：软土的天然含水量高，一般大于30%；孔隙比大，天然孔隙比e > 1；透水性低,竖向与水平渗透性不同，一般垂直方向的渗透性系数要小些；抗剪强度低,因为软土的内摩擦角接近于零，抗剪强度主要决定于内聚力；软土具有触变性与流变性。
铁路在通过西北一带及沙漠戈壁地区时，常常会遇到软土地基问题，主要有路基沉降不稳定及变形过大；路基边破失稳外挤；路基基床病害等。由于软基变形对铁路路基运营期间造成了较大的危害，它影响了行车安全，增大了线路的养护维修量。从50 年代开始，铁路工程技术人员就针对路基工程遇到的软土地基处理问题进行了大量的现场软基试验和研究。
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经过几十年的努力，通过提高现场勘察技术和手段、采用各种新的原位测试技术和方法、应用各种软基处理新技术和新方法，使铁路路基工程遇到的软土地基处理问题得到了较好的解决。
第二章 软土地基的成因
软土是第四纪全新世形成的近代沉积物，其地质年龄一般为10000-15000年，按其中有机质含量，可分为两大类：第一类是不含或很少含有机质的软粘土和粉质软粘土；第二类是含大量有机质的泥炭土。 所有的软土都是在淡水或盐水中沉积的，由于沉积的地质环境(如海滩、三角洲、河口湾、泻湖、湖泊、沼泽等)的不同，其空间范围和天然性状也因其沉积环境及其水动力条件的变化而异。 我国工程界有的把松软的吹填土和杂填土等也列入软土，谓之广义软土
软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而软土的沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。
2.1 软土沉积的地质环境
第四纪全新世是以北半球大陆的冰川融化和由此导致的全球普遍性的海浸为特征的。由于海平面的大幅度上升，致使原来陆地上的大量细粒物质或者在海中和沿海沉积，或者在内陆湖泊、河谷及海水漫及的盆地中发生沉积。这个时期沉积的大部分软土厚度不超过20m，且通常位于透水性较好的粗粒沉积物之上，但在局部地区，软土厚度很大，例如在突尼斯，有的软土厚度达120m。
软土的来源主要是岩石的风化产物，因此其成分直接取决于母岩。而
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软土的沉积类型，以及它们沉积后的物理化学演化，则与下述的沉积环境有着密切的关系。
1．河流相沉积环境
通过河流的搬运作用和沉积作用形成的沉积物称为冲积物。Kukal(1971年)将河流沉积环境分为：
(1)河床，它包括邻近流线的区域、河床边缘的浅滩和沙嘴。 (2)天然冲积堤(河岸沉积物)，它由河床侧向泛滥形成的全部沉积物组成。
(3)泛滥平原(漫滩沉积物)，它包括溢出河床的泛滥期沉积物和河岸沉积物。
在河流下游靠近河口处，冲积物可具有很大的厚度和范围，因而常被称为冲积平原。这类冲积平原的大部分沉积物由高洪水位期间的泛滥平原堆积物组成，并逐渐过渡到河流三角洲，往往不容易分辨出陆上的和水下的环境。
大部分河流沉积物由粗粒土所构成，但在泛滥平原巾则有细颗粒沉积物堆积，已报道过的其典型的粒径分布为：砂粒5％—10％，粉粒20％-40％，粘粒35％～60％。泛滥平原沉积物的中间粒径材d在0．005—0．06mm之间，有机质含量为1％-10％。它们多为含粘粒的悬液搬运，在适宜条件下凝聚沉积。
泛滥平原沉积物都具有层理和纹理特性，有时夹细砂层，因此不会遇到很厚的均匀粘土沉积。例如在密西西比河冲积平原上就有大范围的泛滥平原沉积物。这类粘土一般经受过干湿周期变化，这种干湿变化引起了诸如干燥、风化、收缩裂缝等沉积后的变化。因此，当泛滥平原沉积物在每一薄层形成后的几个月内遇到连续于燥时，它们就并不保持“软”的特性。与泛滥平原粘土不一样，在牛轭湖中沉积的粘土则是一种河道淤塞沉积物，通常处于正常固结状态，液性指数接近1.0。牛轭湖沉积物只是在表面变干，硬壳下的粘土依然很软。以后，硬壳又可被泛滥平原沉积物所覆盖，软土
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层仅在重力作用下固结。因此，牛轭湖沉积物是埋在硬粘土和粉土下的高压缩性土。
2．湖相和冰湖相环境
湖相沉积物不仅含有碎屑物质，而且在很多情况中还含有大量的化学成因物质(碳酸盐、蒸发盐)和生物成因物质(淤泥、腐殂泥等)。湖通常按照其中存在的氧气和养料的数量分为三类：(1)微营养的湖；(2)营养丰富的湖；(3)缺乏营养的湖。
在微营养的湖(即含氧很多但含养料很少的湖)中碎屑物质占绝大多数，其粒径分布很大程度上由湖水动力条件、湖底的形状和深度，以及外界地形的起伏和支流对沉积物质的输送等决定。在湖相沉积物中通常含有相当多的粘土，不过湖边缘处的沉积物质一般是较粗的粒料。
冰湖相沉积物常常主要由含粉粒的浅色土层和含粘土的深色土层交替组成，具有这种层理的粘土沉积物称为纹泥。一层纹泥相当于一年的沉积，即由夏季沉积的粉土和冬季沉积的粘土组成。夏季沉积的上层平均约有80％的粒径大于2um，而冬季沉积的含粘土很多的土层平均有80％左右的粒径／JxT 2gm。
在不再与冰川沿接触的冰后期冰湖中，悬浮的沉积物质大大减少(一般少于o．1g／L)。Quigley(1979年)指出在这种情况下，水流作为溢流和混合流进入冰湖，而高密度的底流仅作为水下崩塌的产物或在洪水冲刷期间发生。这种沉积物的沉积作用是全年发生的，粉土和细砂在夏季沉积，粘土则在冬季沉积。
第三章 软土地基的特性
一、与粉土。堤防工程中主要是指天然孔隙比大于或等于1．5的亚粘土、粘土组成的淤泥和天然孔隙比大于1．0小于1．5的粘土组成的淤泥质粘土。其主要特征如下：
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