趙海艷　張淵　劉湋

摘要 采用灰色關(guān)聯(lián)分析方法探討影響濱海鹽漬土承載力的主次因素，并對(duì)影響濱海鹽漬土承載力的主要因素進(jìn)行分析和驗(yàn)證，指出灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種以定量分析為依據(jù)的定性的研究方法，用其來綜合評(píng)價(jià)濱海鹽漬土地基承載力具有直觀、考慮因素多、分析結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。

關(guān)鍵詞 濱海鹽漬土；灰色關(guān)聯(lián)分析；承載力；影響

中圖分類號(hào) S156.4 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼

A 文章編號(hào) 0517-6611（2014）08-02434-02

Analysis on Factors Influencing Carrying Capacity of Coastal Saline Soil with Grey Relational Method

ZHAO Haiyan et al （Beijing Vocational College of Agriculture， Beijing 102442）

Abstract The primary and secondary factors affecting the bearing capacity of the coastal saline soil were analyzed by the method of grey correlation， the analysis and verification on the main factors affecting the bearing capacity of the coastal saline soil were conducted， it was pointed out that the method of grey relational analysis is a research method as the basis of qualitative to quantitative analysis， with intuitive， factor analysis， the results are reliable considering the bearing capacity of coastal saline soil in the comprehensive evaluation.

Key words Coastal saline soil； Grey relational analysis； Bearing capacity； Influence

我國濱海鹽漬土的分布很廣，主要分布在長江以北的河北、山東、天津及遼寧等?。ㄊ校┑臑I海平原[1] 。鹽漬土與普通土不同，甚至與凍土、膨脹土及濕陷性黃土等特殊土相比，更具特殊性和復(fù)雜性。它除了具有溶陷性外，更具有鹽脹性和腐蝕性。隨著濱海新區(qū)開發(fā)開放步伐的加快，許多大型工礦企業(yè)和各類建筑物、道路工程逐漸增多，各類建筑物地基基礎(chǔ)的處理、公路路基的治理等問題已引起建設(shè)者們的注意。因此，如何正確評(píng)價(jià)濱海鹽漬土地基承載力直接關(guān)系到建筑物和道路的變形和穩(wěn)定性問題。

鹽漬土地（路）基承載力受諸多因素的綜合影響，如地區(qū)的氣候環(huán)境、鹽漬土的歷史沉積、地下水位及礦化度、鹽漬土的理化性質(zhì)及建筑物情況等，其中鹽漬土的理化性質(zhì)是最重要的影響因素。對(duì)上述影響地基承載力的全部因素而言，有已知，也有未知，且有些是不能完全確定的，即構(gòu)成一個(gè)既含已知信息又含未知信息或非確定信息的灰色系統(tǒng)。因此采用灰色理論對(duì)它進(jìn)行研究，可以科學(xué)地確定各影響因素的作用程度。在此筆者僅從鹽漬土的物理力學(xué)性質(zhì)出發(fā)，利用灰色系統(tǒng)理論方法——灰色關(guān)聯(lián)法對(duì)濱海鹽漬土承載力的影響因素進(jìn)行分析。

1 資料與方法

1.1 研究區(qū)概況 文中研究的濱海地區(qū)特指渤海灣西岸地區(qū)，自北向南，從遼東灣經(jīng)渤海灣到萊州灣，面積大約5萬km2，海岸線長達(dá)1 800多km以上。渤海灣西岸為河北省和天津市的濱海平原區(qū)，其地區(qū)的鹽漬土具有地處濕熱氣候環(huán)境、海相沉積、地下水位淺、土顆粒細(xì)小及以氯鹽為主等特點(diǎn)[2]，其表現(xiàn)的物理力學(xué)性質(zhì)與具有寒旱氣候環(huán)境、陸地堆積或沉積、地下水位深、土顆粒粗大及以硫酸鹽為主的西北內(nèi)陸鹽漬土有很大不同。

1.2 灰色關(guān)聯(lián)法

關(guān)聯(lián)度是指事物之間、因素之間的關(guān)聯(lián)性大小的量度[3]。如果事物或因素變化的趨勢(shì)一致，則可認(rèn)為它們關(guān)聯(lián)度較大，反之，則較小?；疑P(guān)聯(lián)分析的核心是計(jì)算關(guān)聯(lián)度。一般關(guān)聯(lián)度的計(jì)算步驟是：首先， 確定參考數(shù)列和比較數(shù)列，設(shè)X0={X0（k）|k=1，2，…，n}為參考數(shù)列（又稱母數(shù)列）、Xi={Xi（k）|k=1，2，…，n}（i=1，2，…，m）為比較數(shù)列（又稱子數(shù)列）；然后，計(jì)算關(guān)聯(lián)系數(shù)，Xi（k）和X0（k）的關(guān)聯(lián)系數(shù)為

ξi（k）=MiniMinkΔi（k）+ρMaxiMaxiΔi（k）Δi（k）+ρMaxiMaxkΔi（k），式中，Δi（k）為第k個(gè)時(shí)刻（或指標(biāo)、空間）X0與Xi的絕對(duì)差，Δi（k）=|X0（k）-Xi（k）|；Δmin=MiniMinkΔi（k），為兩級(jí)最小差；Δmax=Maxi

MaxkΔi（k），為兩級(jí)最大差；ρ為分辨系數(shù)，ρ∈（0，+∞），ρ越小，分辨力就越大，一般ρ的取值區(qū)間為（0，1]，取ρ=0.5。最后計(jì)算關(guān)聯(lián)度。關(guān)聯(lián)系數(shù)較多不便進(jìn)行比較時(shí)，將各時(shí)刻的關(guān)聯(lián)系數(shù)集中為一個(gè)值，即求平均值可得關(guān)聯(lián)度計(jì)算公式為：

ri=1Nnk=1ξ0i（k） （k=1，2，…，n，i=1，2，…，m），式中，ri為比較序列對(duì)參考序列的關(guān)聯(lián)度；N為數(shù)列的長度，即數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)。

1.3 影響因素及數(shù)據(jù)選取 選取研究區(qū)中5個(gè)不同地點(diǎn)的鹽漬土，將鹽漬土地基承載力基本值f0定為參考數(shù)列（母數(shù)列）X0（k）（k=1，2，3，4，5），并分別選取含水率ω、含鹽量C、容重γ、孔隙比e、液限ωl、塑性指數(shù)Ip、壓縮系數(shù)α1-2、壓縮模量Es、粘聚力c、內(nèi)摩擦角作為比較數(shù)列（子數(shù)列）Xi（k）（i=1，2，3，4，5，6，7，8，9，10；k=1，2，3，4，5）（表1），并對(duì)參考數(shù)列和比較數(shù)列數(shù)據(jù)進(jìn)行無量綱化的處理，計(jì)算公式為X′i（k）=Xi（k）/Xi（1） （i=0，1，…，10；k=1，2，…，5）， 無量綱化處理后的數(shù)據(jù)如表2所示。

2 結(jié)果與分析

分辨系數(shù)ρ取值0.5，并按照以上步驟計(jì)算得到鹽漬土各項(xiàng)物理力學(xué)性能指標(biāo)和地基承載力基本值之間的灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)ξ1（k），所得結(jié)果如表3所示，再按照公式ri=1Nnk=1ξ0i（k）計(jì)算得出關(guān)聯(lián)度γ1、γ2、γ3、γ4、γ5、γ6、γ7、γ8、γ9、γ10分別為0.971、0.628、0.941、0.967、0.969、0.968、0.805、0.973、0.881、0.943?？梢?，這些關(guān)聯(lián)度數(shù)值均大于0.6，且接近0.9，說明我國北方濱海鹽漬土的地基承載力是受諸多因素共同作用的，且這些因素對(duì)地基承載力的影響也較為密切。關(guān)聯(lián)度的排列順序依次為γ8>γ1>γ5>γ6>γ4>γ10>γ3>γ9>γ7>γ2，相應(yīng)各因素對(duì)鹽漬土地基承載力的影響程度排序依次為壓縮模量Es>含水率ω>液限ωl>塑性指數(shù)Ip>孔隙比e>內(nèi)摩擦角>容重γ>粘聚力c>壓縮系數(shù)α1-2>含鹽量C。根據(jù)關(guān)聯(lián)度排序結(jié)果可知，壓縮模量Es對(duì)鹽漬土地基承載力影響最大，且地基承載力隨壓縮模量的減小而減小。其原因是我國北方濱海鹽漬土地區(qū)的鹽漬土壓縮模量Es值均接近或大于0.5 M/Pa，屬于高壓縮性土。在外力荷載作用下，鹽漬土地基會(huì)產(chǎn)生較大的壓縮變形[4]。

從關(guān)聯(lián)度影響分析來看，以含氯鹽為主的濱海鹽漬土，含鹽量對(duì)其承載力的影響最小。當(dāng)鹽漬土含鹽分較少時(shí)，土中孔隙水能充分溶解土中易溶鹽而形成鹽溶液，以離子形式存在于土內(nèi)孔隙水中起不到骨架作用，使粘聚力變?。畸}溶液在土粒相互移動(dòng)時(shí)起潤滑作用，從而使內(nèi)摩擦角也變小，承載力變小。但當(dāng)土體含鹽量較大時(shí)，土中孔隙水的鹽溶液達(dá)到飽和狀態(tài)，多余鹽分便以晶體的形態(tài)存在于土中并成為土骨架的一部分，起著重要的膠結(jié)作用，致使土的粘聚力及內(nèi)摩擦角隨含鹽量的增加而增大。

3 結(jié)論

鹽漬土是一類特殊土，其地（路）基承載力受諸多因素的綜合影響。通過建立灰色數(shù)值模型，分析出影響鹽漬土承載力的各因素權(quán)重關(guān)系，以利于更好地認(rèn)識(shí)鹽漬土的工程特性。經(jīng)分析，各因素對(duì)我國北方濱海鹽漬土地基承載力的影響程度排序依次為壓縮模量Es>含水率ω>液限ωL塑性指數(shù)In>孔隙比e>內(nèi)摩擦角>容重γ>粘聚力c>壓縮系數(shù)α1-2>含鹽量C。壓縮模量ES對(duì)鹽漬土地基承載力影響最大，且地基承載力隨壓縮模量的減小而減??；以含氯鹽為主的濱海鹽漬土，含鹽量對(duì)其承載力的影響最小?？傊?，灰色關(guān)聯(lián)分析法是一種以定量分析為依據(jù)的定性的研究方法，用其來綜合評(píng)價(jià)我國北方濱海鹽漬土地基承載力具有直觀、考慮因素多、分析結(jié)果可靠等優(yōu)點(diǎn)。

參考文獻(xiàn)

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徐攸在.鹽漬土地基[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1993.

[2] 柴壽喜，楊寶珠，王曉燕，等.渤海灣西岸濱海鹽漬土的鹽漬化特征分析[J].巖土力學(xué)，2008（5）：1217-1218.

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[4] 雷華陽，張文殊，張喜發(fā)，等.超氯鹽漬土的工程特性指標(biāo)研究[J].長春科技大學(xué)學(xué)報(bào)，2001，31（1）：70-71.