花崗巖殘積土工程地質(zhì)探究范文

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《福建建材雜志》2014年第八期

1花崗巖殘積土的特性

1.1花崗巖殘積土的物理力學(xué)性質(zhì)

在天然狀態(tài)下，由于花崗巖殘積土保留著原巖的一定的殘余結(jié)構(gòu)，所以其強(qiáng)度較高，壓縮性中等偏低，具有親水性，透水性及富水性不均，總體上均較差。自上而下一般呈漸變的垂直過渡變化，其粒度組成及狀態(tài)的變化差異，使得花崗巖殘積土力學(xué)性質(zhì)有隨深度變化的趨勢。同時由于母巖成分的相似性，同一地區(qū)的花崗巖殘積土在物理力學(xué)性質(zhì)上具有一定的共同特性。從表1可以看出，花崗巖殘積土具有孔隙比大、液性指數(shù)小的特征，其中液性指數(shù)多為0.25～0.20之間，從理論上劃分為硬塑，這與實際的土層狀態(tài)是有差別的。從表2可以看出，花崗巖殘積土具有壓縮性高、抗剪強(qiáng)度較好的特征，其中抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的變異性較小，特別是內(nèi)摩擦角的變異系數(shù)僅為0.03～0.06。說明花崗巖殘積土的力學(xué)性質(zhì)具有一定區(qū)域的共同特性。壓縮系數(shù)為0.524～0.587MPa-1，屬高壓縮性，這與花崗巖殘積土的實際狀態(tài)是有差別的。應(yīng)該說明的是，由于野外取樣及室內(nèi)土工制樣過程中對土樣的擾動、制樣中剔除了粗顆粒，這些破壞了土的結(jié)構(gòu)，改變了土的應(yīng)力狀態(tài)，從而使部分常規(guī)的室內(nèi)土工試驗數(shù)據(jù)具有較大的離散性，不能很好地反映土的性質(zhì)。如壓縮性指標(biāo)偏大、液性指數(shù)偏小。所以，對花崗巖殘積土進(jìn)行工程地質(zhì)性質(zhì)評價、計算時宜以原位測試結(jié)果為主，室內(nèi)土工試驗結(jié)果為輔。

1.2花崗巖殘積土的擾動性花崗巖殘積土是花崗巖經(jīng)風(fēng)化作用后殘留原地的，保留原巖一定的殘余結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。由粗顆粒的礦物和高嶺土為主的粘土礦物組成，因此，其具有砂類土和粘性土的一些特性。外界的擾動會破壞其結(jié)構(gòu)，損傷其結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，使其力學(xué)性質(zhì)變差?；◢弾r殘積土的這一特性在工程實踐中已得到證實，因此，在某種程度上，花崗巖殘積土可稱作為結(jié)構(gòu)性土。

1.3花崗巖殘積土的軟化性花崗巖殘積土的軟化性是指隨著含水量的增加，其強(qiáng)度降低，壓縮性增大，潤滑性增強(qiáng)。這一特性對于殘積粘性土最為明顯。花崗巖殘積土含有高嶺土、伊利石、蒙脫石等層狀鋁硅酸鹽礦物，這些粘土礦物會因吸水而體積增大，同時發(fā)生吸附離子的交換。從而使土體強(qiáng)度降低，壓縮性增大。

1.4花崗巖殘積土的崩解性花崗巖殘積土的崩解性是指浸泡在水中的花崗巖殘積土，在短時間內(nèi)呈粉末狀、散粒狀、塊狀崩解掉落的現(xiàn)象。文獻(xiàn)[5]中對福州盆地邊緣風(fēng)化剝蝕的花崗巖殘積砂質(zhì)粘性土進(jìn)行崩解試驗，結(jié)果表明：殘積砂質(zhì)粘性土的崩解過程大致分為三個階段，第一階段：試樣浸水5～10min，試樣崩解速度較為緩慢，且崩解過程中，試樣土體表面無大的裂紋出現(xiàn)，崩解量約為25%；第二階段：試樣浸水15～23min，試樣出現(xiàn)快速崩解現(xiàn)象，試樣土體表面出現(xiàn)大的裂縫，崩解量約為60%；第三階段：崩解速度又變慢，經(jīng)30～40min，土體完全崩解?？梢娀◢弾r殘積土浸水10min后，就會出現(xiàn)快速崩解現(xiàn)象。

2工程實踐參考

在花崗巖殘積土區(qū)修建建筑物時，尤其公路、橋涵、管線等線性構(gòu)造物，穿越不同的地形、地貌單元。因場地地形、地貌單元的不同，花崗巖殘積土的分區(qū)性應(yīng)予以分析考慮，在實際工程實踐中，也應(yīng)根據(jù)不同的單體構(gòu)造物，結(jié)合花崗巖殘積土的一些特性進(jìn)行分析評價。

⑴花崗巖殘積土中的殘積砂質(zhì)粘性土具有較好的顆粒級配、較大的干重度、較高的抗剪強(qiáng)度和較小的透水性，幾乎不含可溶鹽，是一種較為理想的路基填筑土料，可根據(jù)其砂含量直接或稍作處理后用于路基填筑，但應(yīng)注意防排水，并盡量減少對其原有結(jié)構(gòu)的破壞。

⑵花崗巖殘積土保留著原巖的一定的殘余結(jié)構(gòu)，所以其強(qiáng)度較高，對荷載較小的低層或多層民用建筑可直接利用其為天然地基或孔樁（墩）基礎(chǔ)持力層，特別是當(dāng)采用孔樁（墩）基礎(chǔ)，殘積土層又處于地下水位之下時，在條件許可的情況下一般宜先預(yù)打降水井，引排疏干降低地下水再進(jìn)行孔樁（墩）基礎(chǔ)開挖干作業(yè)，而不宜先進(jìn)行基礎(chǔ)開挖后再進(jìn)行基底汲排水，因后者容易造成基底滲流破壞，產(chǎn)生流砂、管涌等滲透破壞，導(dǎo)致土體結(jié)構(gòu)松動或破壞，降低土體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并形成擾動松動層，引起后期基礎(chǔ)的沉降破壞。

⑶花崗巖殘積土層為摩擦樁的主要摩擦力提供層時，應(yīng)考慮到施工工藝對土層擾動程度、地下水位、殘積土中的粗顆粒的含量，甚至于殘積土中粘土礦物的含量等對殘積土樁周摩阻力取值的影響。如殘積土中含有較多的高嶺土、蒙脫石等粘土礦物時，當(dāng)施工過程中的地下水或泥漿水與這些粘土礦物結(jié)合后，會致使殘積土具有很強(qiáng)的潤滑性，從而降低了殘積土摩擦阻力。

⑷水是花崗巖殘積土發(fā)生軟化、崩解的直接誘因，隧道圍巖或地下室基坑坑壁為花崗巖殘積土?xí)r，特別是隧道的進(jìn)出口或臨水區(qū)域地下基坑工程，更應(yīng)重視對區(qū)域性水文現(xiàn)象的調(diào)查。盡量引排或疏導(dǎo)地表水、降低地下水位，減少對花崗巖殘積土層的擾動破壞，使其自身殘余強(qiáng)度得以充分的發(fā)揮。⑸花崗巖殘積土的抗剪強(qiáng)度相對較高，這有利于花崗巖殘積土的邊坡的穩(wěn)定。但由于花崗巖常發(fā)育有節(jié)理裂隙，還伴有輝綠巖、閃長玢巖等易風(fēng)化脈巖的侵入，從而形成了花崗巖殘積土中的原生或次生結(jié)構(gòu)面，這些原生或次生結(jié)構(gòu)面對花崗巖殘積土邊坡的穩(wěn)定性起到了主導(dǎo)作用。因此，邊坡野外勘察中應(yīng)重視對原生或次生結(jié)構(gòu)面的調(diào)查。同時，由于花崗巖殘積土的一些工程特性，邊坡應(yīng)分臺階開挖，及時防護(hù)，注意防排水。

3結(jié)語

花崗巖殘積土因其特定的成因、成分、組織結(jié)構(gòu)決定了其相對特殊的工程地質(zhì)特性，認(rèn)識了解這些特性，充分發(fā)揮其殘余強(qiáng)度，更好地服務(wù)工程實踐活動。水是花崗巖殘積土發(fā)生軟化、崩解的直接誘因。在水的作用下，花崗巖殘積土的力學(xué)性質(zhì)會明顯變差。因此，在工程活動中應(yīng)重視花崗巖殘積土區(qū)的水文地質(zhì)工作。

作者：凌明挺單位：福建省泉州市水電工程勘察院