1. 引言
雷州半岛地区第四系早更新统湛江组属三角洲相沉积，与下伏下洋组呈平行不整合接触；自廉江市南部遂溪大断裂往南的整个雷州半岛均有分布，主要被中更新统至全新统地层所覆盖，地表出露比较零散，出露面积约586.91 km2 [1]；岩性为黏土、粉质黏土、砾砂、粗砂、中砂、细砂、粉土不等厚互层，局部夹1~3层玄武岩；顶板埋深0.00~152.02 m，层厚0.00~254.00 m，其厚度自北向南逐渐增厚，从几米渐变为百多米；沉积韵律明显，从下而上可分为多个由粗至细的沉积韵律。而薄层状黏性土是湛江组具有独特性质的地层之一，其在湛江组地层中广泛分布，而且都是在湛江组上部出现，埋藏较浅，总体上东厚西薄。
2. 薄层状黏性土特征及主要测试方法
2.1. 薄层状黏性土特征
薄层状黏性土的岩性为黏土和粉质黏土，薄层状黏性土之所以要与其它黏性土区分，是因为其发育较特殊的微结构——近水平微薄层理，少量层理不平整(如微波状层理、包卷层理、变形层理等)，层厚仅1~8 mm，且层面夹大量细砂和粉砂。该层是在水流缓慢、水深加大的情况下沉积形成的，沉积物以黏粒和粉粒为主，而其间受潮汐影响间歇性地沉积了大量的细砂粒和粉砂粒，但沉积砂粒不成层，因而形成薄层状黏性土特殊的内部层理特征 [2]。由此致使该类土体的空隙体积相对较大，其物理力学特性也就不同于一般黏性土。薄层状黏性土颜色以灰~深灰色为主，顶部常见杂色风化壳，一般呈可塑状，上部局部为软塑，下部局部为硬塑，呈中~高压缩性，局部夹铁皮层或间夹薄层中粗砂。一般在40 m深度范围内可见1~3层薄层状黏性土，顶板埋深0.30~66.40 m，单层厚0.20~36.50 m [3]，其孔隙比和液性指数普遍较大。
2.2. 薄层状黏性土力学性质测试方法
1) 土工试验设备及测试方法
薄层状黏性土现场采样一般采用XY-1型液压工程勘察钻机，泥浆护壁回转钻进至预定采样深度后清理残渣，然后采用TB75敞口薄壁取土器采取原状土样。对所取土样按照《土工试验方法标准》进行室内试验 [4]，其中：物理性质试验包括天然土重度、天然含水率、比重、天然孔隙比、界限含水率试验以及土样颗粒分析试验等；天然含水率试验采用烘干法，天然重度试验采用环刀法，土粒比重试验采用比重瓶法进行测试；界限含水率采用液塑限联合测定法测定，在含水率与圆锥下沉深度的关系图上取下沉深度为2 mm所对应的含水率为塑限，下沉深度为17 mm所对应的含水率为液限，取值以百分数表示，准确至0.1%。压缩试验采用全自动固结仪，试验高度为20 mm。用涂有凡士林的环刀切取原状软土，制成固结土样，放置在固结仪上，之后分别施加25、50、100、200、400 kPa的固结压力，采用快速固结法进行试验。
2) 标准贯入试验设备及方法
标准贯入试验是在现场测定土层的地基承载力的方法之一，试验设备主要有：① XY-1型液压钻机；② 标贯试验穿心锤，质量为63.5 kg，落距为76 cm；③ 标贯试验触探杆，直径为f42 mm；④ 贯入器对开管，长度 > 500 mm，外径为51 mm，内径为35 mm；⑤ 贯入器管靴，长度为50~76 mm，刃口角度18˚~20˚，刃口单刃厚度2.5 mm。标准贯入试验测试方法：① 试验孔采用回转钻进，当孔壁不稳定时，采用泥浆护壁，钻至试验标高以上15 cm处，清除孔底残土后再进行试验；② 采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击，并减小导向杆与锤间的摩阻力，避免锤击时的偏心侧向晃动，保持贯入器、探杆、导向杆联接后的垂直度，锤击速率小于30击/min；③ 贯入器打入土中15 cm后，开始记录每打入10 cm的锤击数，累计打入30 cm的锤击数为标准贯入试验实测锤击数(N)。标准贯入试验杆长校正击数(N′)由下式计算：N = αN′，式中：α为杆长校正系数，按《广东省建筑地基基础设计规范》(DBJ 15-31-2016)附录表L.0.1执行，当杆长大于39 m时，校正系数统一取0.52 [5]。
3) 轻型动力触探试验设备及方法
轻型动力触探试验是提供浅基础地基承载力的方法，也是检验基底是否存在下卧软层的手段，轻型动力触探试验一般适用于深度小于4 m的土层。试验设备主要有：① 穿心锤，质量为10 kg，落距为50 cm；② 触探杆，为直径φ25 mm的金属管，每根长1.0~1.5 m；③ 探头，为金属实心圆柱圆锥，其中上部衔接触探杆有6 mm长为圆柱状(直径f40 mm)、下部36 mm长为圆锥(锥角60˚)。现场轻型动力触探试验方法如下：① 根据场地情况进行选点开挖，挖至勘察设计确定的持力层；② 将探头和探杆安装好，保持探杆垂直，然后对该持力层连续向下贯击，穿心锤落距为50.0 ± 2.0 cm，使其自由下落；③ 及时记录贯入深度，记录每贯入30 cm的锤击数(N10)，在地层较硬、锤击数较多时，采用分段记录，以每贯入10 cm记录一次相应的锤击数，整理资料时按30 cm所需的击数作为指标；④ 当贯入30 cm的锤击数超过50击或贯入10 cm的锤击数超过30击时，即终止试验。
3. 薄层状黏性土主要物理力学性质
3.1. 土工测试指标
1) 区域性物理力学指标
根据珠江三角洲及周边地区地面沉降地质灾害监测(雷州半岛地区)项目 [6]，雷州半岛地区湛江组薄层状黏性土的状态可分为软塑、可塑和硬塑三种，该项目将薄层状黏性土分为软土和非软土两块进行统计。
软塑薄层状黏性土(软土层)的主要物理力学指标值：液性指数0.94~1.17 (平均值1.08)，孔隙比0.993~1.393 (平均值1.203)，含水率4.40%~47.80% (平均值43.25%)，压缩系数0.50~0.97 MPa−1 (平均值0.79 MPa−1)，压缩模量2.30~3.90 MPa (平均值2.90 MPa)，黏聚力6.50~28.60 kPa (平均值14.75 kPa)，内摩擦角2.10˚~8.00˚ (平均值4.00˚)。
可塑~硬塑薄层状黏性土的主要物理力学指标值：液性指数−0.24~3.26 (平均值0.74)，孔隙比0.176~1.740 (平均值1.090)，含水率12.%~91.2% (平均值39.4%)，压缩系数0.05~1.52 (平均值0.45)，内摩擦角1.0˚~39.0˚ (平均值13.6˚)，黏聚力0.0~131.8 kPa (平均值23.4 kPa)。
同为湛江组老黏性土，一般黏性土的液性指数为−0.61~2.71 (平均值0.49，比薄层状黏性土小34%)，孔隙比0.311~2.000 (平均值0.917，比薄层状黏性土小16%)。
2) 典型场地物理力学指标
根据中海油湛江某公司80万吨/年重交沥青升级技术改造项目岩土工程勘察资料 [7]，薄层状黏性土的土工试验样本数共124个，其中在软土层中的样本数2个，在非软土层中30 m以浅样本数为70个、30 m以深样本数52个。物理力学指标统计结果如下。
软土层主要物理力学指标值：液性指数1.232~1.248 (平均值1.240)，孔隙比1.010~1.045 (平均值1.028)，含水率37.0%~38.1% (平均值37.6%)，压缩系数0.56~0.68 MPa−1 (平均值0.62 MPa−1)，压缩模量3.00~3.62 MPa (平均值3.31 MPa)，黏聚力4.50~10.50 kPa (平均值7.50 kPa)，内摩擦角3.10˚~3.30˚ (平均值3.20˚)。
非软土层30m以浅主要物理力学指标值：液性指数0.146~ 1.258 (平均值0.709)，孔隙比0.710~1.715 (平均值1.265)，含水率24.1~60.7% (平均值44.7%)，压缩系数0.13~ 1.15 MPa−1 (平均值0.51 MPa−1)，压缩模量2.00~18.85 MPa (平均值5.66 MPa)，黏聚力5.30~48.40 kPa (平均值22.42 kPa)，内摩擦角3.60˚~28.00˚ (平均值10.29˚)。
非软土层30 m以深主要物理力学指标值：液性指数−0.330~0.975 (平均值0.528)，孔隙比0.604~1.518 (平均值1.227)，含水率19.7%~53.7% (平均值43.1%)，压缩系数0.05~0.63 MPa−1 (平均值0.36 MPa−1)，压缩模量3.37~32.42 MPa (平均值7.77 MPa)，黏聚力15.30~224.20 kPa (平均值35.82 kPa)，内摩擦角5.30˚~22.00˚ (平均值12.57˚)。
以现行建筑地基基础设计规范 [5] 为依据判断其状态如下：① 软土部分，液性指数平均值为1.240，状态为流塑；② 非软土层30 m以浅部分，液性指数平均值为0.709，状态为可塑，临界软塑状态；③ 非软土层30 m以深部分，液性指数平均值为0.528，状态为可塑。根据野外勘察情况来看，软土的实际状态应为软塑，非软土层30 m以浅的可塑状态也未接近临界软塑状态，显然，室内测试的薄层状黏性土液性指数值偏大。
3) 液性指数和孔隙比偏大的原因
从野外编录来看，薄层状黏性土近水平微薄层理厚仅1~8 mm，且层面夹粉细砂，因而总体来看其含水空隙会比一般黏性土的要大。
从概念上看，土的孔隙比(e)是土中孔隙体积(VV)与土中固相骨架体积(VS)的比值，即e = VV/VS，显然，薄层状黏性土的特殊层理特征使其孔隙比要比一般黏性土的大。
雷州半岛地区的薄层状黏性土均在地下水位以下，其层理间的粉细砂含大量重力水，因而总体上来看其含水量(W)也会比一般黏性土的要大。而液性指数(IL)的计算公式为：IL = (W − WP)/(WL − WP)，该类土在未经扰动之前，其液限(WL)和塑限(WP)与一般黏性土无大的差别，因此，在含水量偏大的情况下其液性指数也偏大，但原状的薄层状黏性土的力学性质则与一般黏性土差别不大。
3.2. 标准贯入试验成果
根据中海油湛江某公司80万吨/年重交沥青升级技术改造项目岩土工程勘察资料 [7]，薄层状黏性土的标贯试验样本数共1096个，其中，标贯试验呈软塑状(杆长校正后标贯击数小于4击)的样本数79个，可塑~硬塑状的标贯样本数为1017个。统计结果如下。
软塑状薄层黏性土层标贯试验统计成果：实测击数3~6击，平均4.6击，标准值3.7击，变异系数0.140，样本数据稳定性好；杆长校正击数2.2~3.9击，平均3.2击，标准值2.6击，变异系数0.124，样本数据稳定性好。
可塑~硬塑状薄层状黏性土层标贯试验统计结果：实测击数5~27击，平均9.5击，标准值9.0击，变异系数0.251，样本数据稳定性较好；杆长校正击数4.0~14.0击，平均5.7击，标准值5.4击，变异系数0.200，样本数据稳定性较好。
结合勘察资料可知，薄层状黏性土基本以可塑状态为主，软塑状的薄层状黏性土(软土)仅在该层局部的顶部出现，而硬塑状的薄层状黏性土也仅在该层局部的底部出现。
统计该项目标贯试验实测击数与深度变化规律详见图1，标贯实测击数(y)与深度(x)呈线性关系，即标贯实测击数随深度的增加而增大，其回归方程为y = 0.2615x + 1.9529。
Figure 1. Variation trend of the number of hits (y) measured in standard penetration test with depth (x)
图1. 标贯试验实测击数(y)随深度(x)变化趋势
经检验，该回归方程的显著程度较高，相关系数(R)为0.709。但在软塑状地层或在可塑~硬塑状地层中，经杆长校正的标贯击数与深度的相关程度不高，即同一状态层的校正标贯击数受深度因素的影响不大。
3.3. 轻便触探试验成果
根据遂溪县镇村生活污水处理及配套管网工程项目为例 [8]，基坑开挖后的薄层状黏性土直接暴露地表，通过对1.80 m以浅表层进行轻型动力触探试验，发现顶部1 m左右呈软塑状态，力学性质较差，探测击数N10标准值为5~7击(详见表1)；1.0~1.8 m深度的力学性质较好，N10标准值为14~17击。
Table 1. Statistical Table of light dynamic penetration test results
表1. 轻型动力触探试验成果统计表
在3 m深度内的标贯试验击数为3~5击，呈软塑~可塑状态，由此判定的力学性质要比轻探试验判定的结果稍好些。
在3 m深度内的液性指数为0.970，以此确定的状态为软塑，已临界流塑状态，由此判定的力学性质则要比轻探试验判定的结果要差。
4. 不同测试方法对承载力判定的差异性
4.1. 从区域数据看土工、标贯试验判定的承载力差异
以珠江三角洲及周边地区地面沉降地质灾害监测(雷州半岛地区)项目 [6] 为例。
1) 软塑状态薄层状黏性土
土工试验：液性指数0.94~1.17 (平均值1.08)，孔隙比0.993~1.393 (平均值1.203)，按现行规范 [5] 查得其承载力特征值 < 100 kPa。
标贯试验：标贯实测击数在1~4击之间，平均值为2击，查得其承载力特征值 < 100 kPa。
2) 可塑–硬塑状态薄层状黏性土
土工试验：液性指数−0.24~3.26 (平均值0.70)，孔隙比0.176~1.740 (平均值1.090)，查得其承载力特征值为116 kPa。
标贯试验：标贯实测击数在3~26击之间，平均值为10击(经杆长校正后平均值为5.3击)，查得其承载力特征值163 kPa。
综上可知：对软塑薄层状黏性土，通过土工试验成果和标贯试验成果判定的承载力特征值相差不大。对可塑~硬塑薄层状黏性土，通过土工试验成果和标贯试验成果判定的承载力特征值相差较大，由土工试验判定的结果落在了软土范畴，很显然与实际情况不符。
4.2. 从场地实例看土工、标贯、轻探试验判定的承载力差异
以遂溪县镇村生活污水处理及配套管网工程项目 [8] 为例，对6 m深度内薄层状黏性土进行承载力判定。
土工试验：液性指数0.43~1.00 (平均值0.80)，孔隙比1.205~1.274 (平均值1.241)，查得其承载力特征值为<100 kPa。
标贯试验：标贯击数在3~7击之间，平均值为4.7击，查得其承载力特征值143 kPa。
轻探试验：探测击数在4~35击之间，平均值为18.7击，查得其承载力特征值130 kPa。
很显然，由土工试验判定的结果偏差极大，与实际情况不符。标贯试验和轻探试验判定的结果比较接近，后者比前者略微偏小。
4.3. 承载力判定差异的原因分析
显然，针对薄层状黏性土层，以标准贯入试验、土工试验和轻型动力触探试验三种方法来判断的地基承载力有较大的差异。初步分析原因如下：1) 薄层状黏性土微薄层理面夹有大量细砂和粉砂致使其孔隙体积偏大，其微薄层理之间的空隙也是较好的含水微结构，当它处在饱水带时含水量较高，而其液限和塑限实验并无异常，因而含水量越大其液性指数也就越大。2) 虽然薄层状黏性土的孔隙比和液性指数都较大，但这并不代表其力学性质就一定会弱，因为其所含水分并非均匀地分布于土体之中，有相当部分水分是集中在层面之间的空隙中，它们在和黏土颗粒搅和之前，是不会影响土体抵抗外力的能力的，因此，由土工试验测出的孔隙比、液性指数来判定该层土的承载力会偏低。3) 标贯试验是在土体未经扰动的状态下进行的原位测试，按现行规范判定的承载力一般比较成熟可靠。4) 轻型动力触探主要用于基坑底部2 m以内土层的测试，由于基坑开挖对坑底表土极易造成扰动，而薄层状黏性土对扰动非常敏感，即坑底表土的承载力极易因扰动而降低，因此，在基坑底进行的轻型动力触探试验所反映的顶部1 m左右力学性质较差的情况应该与实际相符，但可能与基坑开挖前工程地质勘察所提供的结果不一致。
5. 工程地质勘察及地基基础施工需注意的问题
1) 薄层状黏性土在浅部的软土部分由于厚度较小、分布范围不广，勘察过程中采用的原位测试、取样测试等手段对该软弱层容易跳空，在资料整理时往往会忽略该软弱层的存在。因此，遇到薄层状黏性土时，应严格按勘察规范要求进行相关试验，上部要加密测试手段以控制分层，并获取其相关参数。
2) 薄层状黏性土的工程性能虽然有别于一般的黏性土，但其状态以可塑状居多，可选作为多层建筑物的地基基础持力层。应注意其软弱部分的分布范围，尽量避免基础落在软弱土顶部附近，以防止地基基础产生过大沉降。
3) 对30 m以浅薄层状黏性土层，应以标贯试验成果为主判定其承载力。
4) 对30 m以深薄层状黏性土层，应结合标贯和土工试验成果综合判定其承载力。
5) 基坑开挖将薄层状黏性土直接暴露地表时，该层容易被扰动致使其承载力大幅降低。因此，基坑现场应对顶部2 m的薄层状黏性土层进行轻型动力触探试验，并根据触探成果修正其承载力。
6) 桩基施工会对薄层状黏性土产生一定的扰动而使其承载力有所降低，采用该层作桩端持力层时需通过试桩修正相关参数。