某城際鐵路花崗巖全風化的工程特性探究,地質工程論文花崗巖風化殼表層一般呈砂礫狀、砂礫含黏土、黏土含礫砂石或粉土狀，其物理性質與第四系構成的砂、土既類似，但又不盡一樣。花崗巖全風化層的構造極易遭到擾動，在水的作用下，往往有遇水崩解的工程特性[1],花崗巖全風化層因其石英砂礫的含量高，孔隙比大，鉆探經過中采用泥漿護壁，所采取的原狀樣與實際情況差異不同較大，室內土工實驗所獲得的抗剪強度、壓縮模量等實驗數值往往低于實際數值。因而，若簡單的根據一般黏性土的知識和經歷體驗來處理花崗巖殘積土的工程問題，將會產生較大的誤差.某城際鐵路需要穿過近40km花崗巖地段，以全風化花崗巖為主，深度為0~60m.該段城際鐵路為無砟軌道鋪設，對橋梁及路基的沉降和邊坡的防護要求極高。通過分析花崗巖全風化層標貫數據及室內試驗成果，發如今局部段落兩者存在比擬大的差異性。為準確獲得該類地層的設計參數，選取了6個代表性的點進行旁壓試驗，通過對綜合試驗結果比照分析，總結了該區域花崗巖全風化的工程特性，提供了合理、準確的地基承載力和變形模量等參數的建議公式，知足了設計、施工要求。1花崗巖全風化層工程特性分析1.1花崗巖物理工程特點分析花崗巖全風化層是經物理化學風化作用而殘留在原地的碎屑物，云母含量高，具有與其他殘積土不同的工程特性，其工程性質與原巖也不盡一樣，似土非土，似巖非巖[2].花崗巖全風化層的物理力學性質、不均勻性及各向異性，導致花崗巖全風化構造松懈，易擾動，遇水極易軟化及崩解等。實際工程中，花崗巖的工程特性尚未引起足夠的重視。首先，花崗巖全風化層與一般的黏性土不同，因其石英砂礫的含量高，導致孔隙比擬大，構造極易遭到擾動，遇水極易軟化崩解；其次，勘探經過中需泥漿護壁，根據常規方式方法所取原狀樣，土樣遭到擾動極大，所得的土樣與實際情況差異不同較大，室內土工實驗所得到的力學指標及強度指標等往往不能反映實際的物理力學性質；第三，花崗巖全風化層分布廣泛，具有區域性特點，無法采用通用的評判標準來對其研究。1.2花崗巖全風化層室內實驗結果分析花崗巖全風化層具有似土的性質，根據規范要求應根據土樣的試驗標準來進行土工試驗。在規范中，黏性土能夠根據土工試驗確定的物理力學指標來得出地基承載力，首先分析室內試驗數據，通過分析其室內各物理力學指標，來初步判定該區域的花崗巖全風化的工程特性，進而初步分析其物理力學指標，統計結果見表1.分析表1的試驗數據，花崗巖全風化層各項物理指標離散性相當大，如含水量由最大45.7到最小14.6,相差3倍多；孔隙比最大可達1.4,并多處于飽和狀態；由液性指數得出的花崗巖全風化層的狀態從堅硬狀態到軟塑狀態。黏聚力以及內摩擦角值相對較高，然而壓縮模量平均值僅為5.3MPa,各項指標呈現出不匹配的地方，導致在確定其設計指標時比擬困難。由此可見，由于花崗巖的石英顆粒大小及云母含量等不同，塑性指數Ip值越高，講明高嶺土礦物含量越大，值越低，講明石英礦物含量較多[3].根據表1的試驗指標，發現其更偏于呈明顯的砂礫質土的特征。而假如僅僅參考黏性土的標準來評判，得出的結果與實際差異性較大。事實上，很多花崗巖全風化地區的工程實例也表示清楚，地基承載能力或抗剪能力的情況往與室內試驗所得結果相差較大。1.3花崗巖標準貫入試驗分析砂類土中標貫試驗作為一種特別重要的原位測試手段，不僅能夠確定花崗巖風化程度，且能夠確定地基承載力。為了能更好的查明花崗巖全風化的工程特性，本工程分析了大量的標準貫入試驗數據，對該區域花崗巖全風化帶進行定量研究，并提出合理的地基承載力和壓縮模量等參數。統計了該城際鐵路附近代表性段落的花崗巖全風化帶中的標貫試驗數據，并根據標貫試驗得出其承載力值。隨著深度的遞增，標貫擊數逐步增加，而當到達一定深度后，尤其在30m下面全風化至強風化過渡帶，標貫技術擊數突增，一般多超過60擊。而且通過標貫分析可知，在5~10m擊數偏小，標貫數值變化較大，對地基承載力的影響比擬明顯。1.4花崗巖室內外物理力學性質差異性分析根據工程地質勘察報告，該區段下伏白堊系及侏羅系二長花崗巖，全風化層較厚，厚約5~30m,地下水位埋深較淺。對全風化層如此之厚的區域，初擬以全風化巖為持力層，花崗巖全風化巖的工程特性及地基承載力和變形模量等指標對工程的影響性較大。首先分析土工試驗和標貫統計指標，根據相應的行業規范，判定該區段花崗巖全風化的承載力為350kPa.但通過室內試驗和標貫測試數據分析可知，兩者對承載力確實定不匹配，尤其是5~10m深度內，數值差異不同較大，一旦部分段落給出的承載力和變形模量過于冒進，將直接影響到工程安全。花崗巖全風化層本身固有的特性，室內土工試驗的結果不能精到準確的反映其工程性質，假如簡單采用土工試驗的數據來得出花崗巖全風化的地基承載力及變形模量，將會給工程設計、施工和運營造成較大的安全隱患，極易發生工程問題。因而，必須通太多種手段來查明花崗巖全風化的工程特性。2旁壓試驗理論及試驗研究旁壓試驗也稱橫壓試驗，是工程地質勘察中的一種原位測試方式方法，其原理是通過旁壓器，在豎直鉆孔內使旁壓膜膨脹，壓縮鉆孔壁土體產生變形直至毀壞，并通過量測裝置測出壓力和土體變形之問的關系，繪制應力、應變關系曲線[4].選取該城際鐵路6個試驗點進行旁壓試驗，對原始數據、相關資料及現場實際情況進行分析論證，進而對全風化花崗巖的地基基本承載力進行試驗和評價，確定地基基本承載力能否知足設計和規范要求，并綜合室內土工試驗、標貫測試和旁壓試驗，給出符合實際情況的地承載力和變形模量等指標。2.1現場試驗概述本次旁壓試驗采用預鉆式構造〔如此圖1〕.預鉆式旁壓保證成孔質量，鉆孔直徑與旁壓器直徑應配合良好，防止孔壁坍塌。開場試驗前，嚴格按規范要求于現場對新的彈性膜或者彈性模累計試驗次數到達8次以上等情況，對彈性膜進行約束力校正。規范的穩定時間為1min和3min,前者用于硬土,后者用于軟土。一般來講，試驗壓力過臨塑壓力Pf后即可終止該級壓力的實驗。但測試中，為求得極限壓力PL而繼續加壓，不管出不出現委屈服從極限壓力PL,當測管水位下降將至36cm〔有時超過〕,應立即停止試驗。2.2旁壓試驗結果及分析花崗巖旁壓試驗數據統計如表2.從表2中數據分析得知，旁壓試驗結果中各數據離散性較大，例如臨塑壓力最大值645,最小值399,相差有2倍，變形模量最大100,最小31,相差將近3倍，可見，同在花崗巖地區，不同試驗地點，不同試驗深度，旁壓試驗所得數據也有一定的變化。2.3花崗巖全風化層力學指標確定通過對室內試驗和標貫測試數據結果分析，并選取6個試驗點進行旁壓試驗，研究了全風化花崗巖不同荷載應力作用下壓縮變形的特性。綜合了試驗統計指標、標貫擊數、旁壓試驗，根據試驗結果及曲線特征，根據國標及當地規范要求，建議花崗巖全風化層地基承載力和變形模量等參數需根據深度范圍分開給出。詳細數值見表3.3結束語土工試驗塑性指數結果表示清楚，該地區大部分花崗巖全風化呈明顯的砂礫質土的特征；旁壓試驗結果表示清楚，大部分花崗巖全風化承載能力較高，但不同區域、不同深度結果離散性較大。在分析室內試驗數據和原位試驗結果的基礎上，對花崗巖全風化層的工程特性進行了一定程度的研究，由于其物理力學性質的復雜性和多變性，在地質勘測經過中不能過于依靠一種方式方法進行評判，需要采用多種勘察方式方法綜合分析評價，才能獲得準確可靠的結果。參考文獻[1]GB50307-2020城市軌道交通巖土工程勘察規范[S][2]趙建軍，王思敬，尚彥軍，等。香港全風化花崗巖的圃結特性[J].河海大學學報：自然科學版，2005,33〔1〕:85-88[3]劉正香，陳強。廣州地區花崗巖殘積土的特性研究[J].中國科技博覽，2018,33[4]孟高頭。土體原位測試機理方式方法及其工程應用[M].北京：地質出版社，1997[5]趙建軍，王思敬，等。香港全風化花崗巖的固結特性[J].河海大學學報，2005,33〔1〕[6]南京水利科學研究院土工研究所。土工試驗技術手冊[M].北京：人民交通出版社，2003:295-305[7]袁聚云。徐超。等。土工試驗與原位測試[M].上海：同濟大學出版社，200