導(dǎo)語：古近系紅層巖土工程特性分析一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

1引言

紅層在我國主要是指中生代以來的在熱帶或亞熱帶干旱環(huán)境下沉積的湖相、河流相、河湖交替相或是山麓洪積相等陸相紅色砂巖、礫巖和頁巖等所組成的紅色碎屑巖地層，在我國分布比較廣泛。合肥地區(qū)由于地處特殊的大地構(gòu)造部位，盆地內(nèi)廣泛，沉積了侏羅系、白堊系、古近系的以棕紅、褐紅、紫紅色等色調(diào)為主的巨厚紅色碎屑巖地層(紅層)，巖性主要有細砂巖、粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖、泥巖夾礫巖等，一般上覆5~50m的第四系松散巖類。合肥地區(qū)紅層巖石的力學(xué)強度一般較低，按巖石堅硬程度劃分一般屬軟巖~極軟巖，其中以古近系碎屑巖類工程性質(zhì)最差。改革開放以來，合肥市經(jīng)濟迅速發(fā)展，高層建筑不斷涌現(xiàn)，這些建筑一般均以紅層基巖作為樁端持力層，部分深基坑也位于紅層中，因此，準確了解合肥地區(qū)紅層的工程性質(zhì)對于合肥地區(qū)的工程建設(shè)具有重要的意義。但由于紅層巖石具有抗風(fēng)化能力差、遇水易軟化泥化、易崩解等不良性質(zhì)，在實際勘察工程中難以獲得理想的巖芯采取率，也難以取得較準確的物理力學(xué)強度指標參數(shù)，尤其是全風(fēng)化帶和強風(fēng)化帶，不僅分層界線難以準確劃分，也造成一些重要的巖土參數(shù)依然處于半定性半定量的階段，在勘察報告中巖土參數(shù)多半只能提供經(jīng)驗值。本文根據(jù)工作經(jīng)驗，結(jié)合合肥市某場地巖土工程勘察中在古近系極軟巖中的專項測試(測試采用的仍是常規(guī)的勘探取樣測試及原位測試方法)，對該場地的古近系極軟巖全、強風(fēng)化帶的劃分及工程性質(zhì)進行簡要探討，希望能對合肥地區(qū)古近系紅層工程性質(zhì)分析評價提供參考。

2巖性特征

該場地分布的古近系紅色碎屑巖類主要為砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)砂巖，間夾泥巖、粉砂質(zhì)泥巖互層，泥質(zhì)中細粒結(jié)構(gòu)，薄層~中厚層狀構(gòu)造，碎屑礦物以石英為主，含少量長石、巖屑、云母片，黏土礦物以綠泥石、伊利石、蒙脫石為主，化學(xué)成分以SiO2含量為最高(一般達50%以上)，其次為Al2O3，另有少量Fe2O3、CaO、MgO、MnO、TiO2[1]，泥質(zhì)及鈣質(zhì)膠結(jié)為主，呈棕紅色間夾褐紅、紫紅、棕褐色，上覆18.80~25.30m的第四系松散巖類，中風(fēng)化的飽和抗壓強度標準值為1MPa，為極軟巖。場地內(nèi)全風(fēng)化帶厚度約0.80~3.70m，強風(fēng)化帶厚度約0.20~5.10m，中風(fēng)化帶厚度大于50m。

3風(fēng)化帶劃分標準

本場地的古近系紅色碎屑巖屬極軟巖，也是半成巖，根據(jù)GB50021—2001《巖土工程勘察規(guī)范》(2009年版)[2]，可不進行風(fēng)化帶劃分，認為劃分風(fēng)化帶意義不大，同時全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化帶是逐漸過渡的，沒有十分明確的界線，尤其是全風(fēng)化、強風(fēng)化帶在實際勘察作業(yè)中稍不注意，很難劃分清楚。但根據(jù)合肥地區(qū)工程實踐表明，將古近系極軟巖劃分出全風(fēng)化帶、強風(fēng)化帶、中風(fēng)化帶，對于工程建設(shè)是有必要的。如果均按強風(fēng)化工程性質(zhì)對待(有些勘察單位認為應(yīng)按硬質(zhì)巖風(fēng)化劃分標準，將合肥地區(qū)極軟巖的中風(fēng)化帶劃為強風(fēng)化帶)，則會造成工程的極大浪費，如果均按中風(fēng)化工程性質(zhì)對待，則可能造成工程安全隱患。根據(jù)筆者經(jīng)驗及本場地測試成果，筆者認為要對古近系極軟巖全風(fēng)化、強風(fēng)化、中風(fēng)化帶進行相對準確的劃分，應(yīng)綜合以下幾方面進行。3.1根據(jù)鉆進難易程度。根據(jù)合肥地區(qū)及本場地施工經(jīng)驗，表明汽車鉆及落地鉆在全風(fēng)化層中采用螺紋鉆頭均能鉆進，但汽車鉆較落地鉆鉆進容易。在強風(fēng)化層中汽車鉆采用螺紋鉆頭尚能鉆進但鉆進速度明顯減慢，落地鉆采用螺紋鉆頭時鉆進相對已較困但采用回轉(zhuǎn)鉆進時鉆進較容易。中風(fēng)化層中汽車鉆及落地鉆均要采用回轉(zhuǎn)鉆進方式，鉆進時明顯感覺到與全、強風(fēng)化層有差異。在感覺到差異時及時調(diào)整鉆探工藝可大大提高巖芯采取率，提高分層準確性。3.2肉眼鑒別標準。全風(fēng)化層基本呈粉質(zhì)(砂質(zhì))黏土夾黏土狀態(tài)，堅硬狀態(tài)，韌性中等~高，黏土礦物已全部風(fēng)化為土，夾少量碎石，具有殘余結(jié)構(gòu)強度，除了顏色不同外，這是與上覆土體的明顯區(qū)別。強風(fēng)化層基本呈粉土夾碎石狀，密實狀態(tài)，遇水明顯軟化，可觀察到部分石英、長石、云母等礦物。中風(fēng)化層巖性雖較軟，但已明顯具有巖石結(jié)構(gòu)強度和構(gòu)造特征，具有一定的抗壓強度，在強度上與上部全、強風(fēng)化層有明顯的區(qū)別。3.3原位測試判別標準全風(fēng)化層中可采用標準貫入試驗，標準貫入試驗錘擊數(shù)(未修正)一般為18~50擊，大噸位靜探設(shè)備一般也可貫入一定深度，貫入阻力Ps值一般為6~12MPa。強風(fēng)化層中標準貫入試驗尚可采用，但擊數(shù)則普遍高于全風(fēng)化，標準貫入試驗錘擊數(shù)(未修正)一般為30~80擊，也可能因為其中所含碎石的影響貫入不了30cm，靜探在強風(fēng)化層中已不適合采用，一般僅能貫入表部20~30cm。中風(fēng)化層中采用標準貫入試驗已很難完整地貫入30cm，經(jīng)換算后的標準貫入試驗錘擊數(shù)則一般大于100擊(安徽省也將此作為紅層中進入中風(fēng)化的一個判斷標準)，靜探完全不適用。3.4相關(guān)物理力學(xué)指標判別標準。根據(jù)該場地中對古近系極軟巖全、強風(fēng)化層中專項測試數(shù)據(jù)，全風(fēng)化層和強風(fēng)化層在物理力學(xué)指標上有比較明顯的區(qū)別。在全風(fēng)化層中含水率、重度、塑性指數(shù)、孔隙比均要高于強風(fēng)化，同時液性指數(shù)遠遠小于上部黏性土層，塑性指數(shù)一般大于10，抗剪強度與上部硬塑~堅硬狀態(tài)黏性土相近，與強風(fēng)化層差異較大。而強風(fēng)化層的塑性指數(shù)均值小于10，液性指數(shù)變化區(qū)間極大，黏聚力明顯小于全風(fēng)化層，反映了強風(fēng)化顆粒粒徑變大且級配不良，是判斷為強風(fēng)化層的一個顯著標志。

4巖土工程性質(zhì)分析

4.1全風(fēng)化層基本物理力學(xué)指標及巖土工程性質(zhì)。全風(fēng)化層基本物理力學(xué)指標及巖土工程性質(zhì)如表1和表2所示。根據(jù)取樣測試數(shù)據(jù)表明，全風(fēng)化層的性質(zhì)接近黏性土，但壓縮模量要大于上部黏土，因此，變形較上部黏土低，其地基承載力要高于上部黏土，在以上部黏土為持力層時，全風(fēng)化層作為下臥層性質(zhì)良好。由于其礦物組成中含有伊利石、蒙脫石等親水礦物，因此，也具有一定膨脹性，在基坑支護時該層的黏聚力和內(nèi)摩擦角值應(yīng)適當折減，在選取樁基參數(shù)時建議按現(xiàn)行JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》參照堅硬狀態(tài)黏性土取值。4.2強風(fēng)化巖基本物理力學(xué)指標及巖土工程性質(zhì)分析。強風(fēng)化層基本物理力指標和力學(xué)指標如表3和表4所示。從塑性指數(shù)看，場地內(nèi)強風(fēng)化性質(zhì)接近粉土，取樣測試的壓縮模量較全風(fēng)化層低，壓縮系數(shù)也稍小于全風(fēng)化層，明顯不合理，分析原因，是該層中夾有碎石，取樣時易受擾動造成土工試驗的壓縮模量偏小，實際上，因該層屬密實狀態(tài)，又夾有碎石，其變形要較全風(fēng)化層低，因此，強風(fēng)化層的地基承載力宜通過原位測試數(shù)據(jù)結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗及《工程地質(zhì)手冊》中經(jīng)驗公式綜合確定較為合適。強風(fēng)化層在飽水時強度會明顯降低，因此，無論該層是作為天然地基持力層，還是作為樁端持力層，或是基坑工程中，均應(yīng)注意地下水控制及防水措施，其樁基參數(shù)可按JGJ94—2008《建筑樁基技術(shù)規(guī)范》軟質(zhì)巖強風(fēng)化取值，在基坑支護設(shè)計時應(yīng)考慮地下水的可能不利影響，黏聚力值不應(yīng)過高。

5結(jié)論和啟示

1)通過本次對古近系極軟巖全、強風(fēng)化帶的專項測試，可以看出全風(fēng)化層與強風(fēng)化層的物理力學(xué)性質(zhì)和巖土工程性質(zhì)是有一定差異的，與中風(fēng)化層更有較大差異，在工程實際中可以進行較準確的區(qū)分，有利于工程建設(shè)時達成合理經(jīng)濟安全的目標。2)本次在古近系極軟巖全風(fēng)化、強風(fēng)化帶帶中的專項測試雖獲得大量巖土參數(shù)，但由于古近系紅色碎屑極軟巖巖性多樣，不能通過本場地單獨的一次工作就對合肥地區(qū)古近系極軟巖形成完整的認識，合肥地區(qū)目前對于紅層工程性質(zhì)的研究工作尚遠遠不夠深入，相關(guān)單位在條件許可時應(yīng)多開展相關(guān)測試工作，尤其是在地基載荷試驗、樁基載荷試驗、崩解試驗等方面，以形成成熟的理論經(jīng)驗指導(dǎo)今后合肥地區(qū)的工程建設(shè)工作。

【參考文獻】

【1】葉朝漢.合肥市紅層的工程地質(zhì)研究[D].合肥:合肥工業(yè)大學(xué),2004.

【2】GB50021—2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)[S].

作者:王小勇 陳誠 單位:安徽工程勘察院