２４ 西部探矿工程 ２０１２年第２期 琼北玄武岩残积土工程特性探讨 龙焕林 ，张军 （深圳市勘察测绘院海南分院，海南海口５７０２０８） 摘要：玄武岩残积土由玄武岩风化残积形成，作为一种地区性分布的土体，有着较特殊的工程地质 特征。结合在海南琼北玄武岩残积土地区的工程勘察实践，对玄武岩残积土的物理力学性质进行了 分析评价，评价了玄武岩工程特性的相关指标。 关键词：玄武岩；残积土；工程特性 中图分类号：ＴＵ４１文献标识码：Ａ文章编号：１ＯＯ４—５７１６（２Ｏ１２）Ｏ２一Ｏ０２４—０３ ｌ土的成因及结构 以粘性土为主，残积的砾质土的角砾质成份以粉土 质为主，亦有为铁质的结核，角砾质土中的细粒组成 份多为粉土，故土工试验综合定名角砾质土多为粉 土质角砾土。 ２矿物质成份 玄武岩由基性岩浆喷溢地表后冷凝所形成，在海南 岛的北部及广东省的雷州半岛地区分布较多。该地区 湿热的气候条件，为玄武岩的风化及分解提供了有利的 外部因素。随着玄武岩质的风化破碎，其矿物成份开始 分解，并经过长期缓慢的风化分解及红土化作用，形成 了玄武岩残积土。 海南岛北部地区分布的玄武岩残积土，地貌型 态以台地状分布为主，主要为第四纪形成，厚度不 等。其颜色多以红棕、褐红色为主，亦见有褐黄色。 无层理，但在土层剖面上观察其风化残积的界线较 明显，总体而言残积的细粒土类覆盖在残积的粗颗 粒的砾质土类之上，具有较明显的“上细下粗”结构 特征，符合风化残积土的分布特点。残积的细粒土 采用差热分析及ｘ射线法测试结果表明，玄武岩残 积土矿物成份中的粘土矿物以高岭石组、伊利石为主， 不含蒙脱石，另含有少量的铝矿及铁矿质。颗粒间水的 失重现象明显，反映出玄武岩残积土不具备膨胀性的矿 物条件。化学成份以Ｓｉ（）２、Ａ１。０３、Ｆｅ２０３为主，其含量 占８０ ９／６左右，烧失量１５％左右。 ３物理力学性质指标 据室内试验结果，玄武岩残积粘土的主要物理力学 性质指标如表１所示。 表１玄武岩残积粘土的主要物理力学性质试验指标 试验结果表明，玄武岩残积粘土具有大孔隙性、高 压缩性的特征，但剪切试验及现场原位测试表明该层土 仍具有较高的抗剪强度。 对于残积的粉土质角砾土，由于颗粒及结构不 均匀、结构扰动后易散、破碎等原因，难以采取天然 状态下的原状试验样品，用室内试验指标评价其物 理力学性质时，试验结果的偏差度较大。在勘察工 作中，对于残积粉土质角砾土的评价，主要还是侧重 于应用现场原位测试结果，室内试验成果多按地区 经验参考使用。 ＊收稿日期：２０１１—１０￣０９修回日期：２０１１—１０—１１ ， 第一作者简介：龙焕林（１９６３－），男（汉族），湖北孝感人，高级工程师，注册岩土工程师，注册二级建造师，现从事岩土工程勘察、设计、施工工作等。 ２０１２年第２期 ４土的工程特性 西部探矿工程 ２５ ４．１地基土承载力 ４．２土的膨胀性能 玄武岩残积土的形成过程及外部特征与碳酸盐岩 目前勘察工作中对玄武岩残积土地基承载力的评 价方式多数还是采用现场标贯试验或室内试验的方法 进行经验评价，因缺乏相应的标准参照，勘察报告中所 提供的地基承载力实际值多数偏低且差异性较大，残积 粘土的地基承载力特征值一般给出９０～１３０ｋＰａ，残积 粉土质角砾土的地基承载力特征值一般给出１６０～ 类风化残积红粘土有相似之处，其膨胀特性与其矿物成 份组成相关。玄武岩残积土的粘土矿物成份中以高岭 石为主，次为伊利石组，但基本不含蒙脱石矿物，而伊利 石属中性水稳性矿物，仍具有一定的亲水性。据１３组 样品的膨胀试验结果统计表明，其自由膨胀率均小于 ３０ ，有２组样品的膨胀变形量为０．０５ ～０．１６ ，其 １８０ｋＰａ。据在海口美兰国际机场地面工作区勘察Ｅ 所 它各组样品的膨胀变形量均接近于零。 做的浅层平板静载荷试验结果（表２），玄武岩残积粘土 ４．３击实性指标 的地基承载力基本值约为１０２～１７６ｋＰａ，平均值 据海口美兰机场供油工程油库区及管线工程的玄 １５２ｋＰａ，残积粉土质角砾土的地基承载力基本值约为 武岩残积土重型击实试验结果如表３所示，其相关指标 １９２￣３１５ｋＰａ，平均值２６２ｋＰａ。 统计如下，统计样本数共计１０８件。 表２玄武岩残积粘土地基承载力载荷试验值统计表 表３玄武岩残积土重型击实试验指标表 残积粘土 １．５３ ２７．７ ３Ｏ．０ １７．８ ４０．０ ２７．１ １１．６ 残积粉土质角砾１．７２ ２２．８ ２８．７ ２３．１ ４０．０ ２８．３ １３．３ 海口美兰国际机场场道工程施工时［２］曾对玄武岩 残积土的填土地基进行过强夯处理与分层碾压处理效 地基土承载力表现差异较大的原因主要与土层的 果的对比试验。检测结果表明，总体情况下该类土用作 含水量、砾质颗粒的含量及结构组成等有关，一般情况 地基填土时，采用强夯处理的效果不如分层碾压的效果 下含水量低的残积粘土或砾质颗粒含量较多的残积角 理想，主要是土层含水量控制效果达不到预期要求，虽 砾土的承载能力均较高。 然强夯处理的影响深度范围较大，但收锤效果不理想， 通过对室内试验指标的统计回归分析，发现玄武岩 浅层填土的“橡皮土”现象较明显。 残积粘土的孔隙比对地基土承载力的影响较明显。通 ４．４土的渗透性 过载荷试验压板下三倍压板直径深度范围内所取土样 据海口美兰机场工程勘察试坑渗水试验、钻孔注水 的孔隙比试验结果，可建立孔隙比与地基承载力基本值 试验及室内渗透试验结果，玄武岩残积粘土的渗透系数 的相关关系，其式如下： 平均值约在１×１０ ～３×１０－４ｃｍ／ｓ间，以透水一弱透 ｆｏ一３８０ １５２ｅ 相关系数ｒ一０．９５６ 水为主。而残积粉土质角砾土的渗透系数均小于２× 式中：ｒ土的孔隙比，采用范围值为０．８～２．０； １０一ｃｍ／ｓ，透水性以弱透水为主。 ——地基承载力基本值，ｋＰａ。 但表层部位土体的渗透性往往较强，与浅表层土中 通过相当于试验土层层位的取样试验及标贯试验 存在大孔隙、虫孔洞、干裂缝及植物根系发育等有关，往 击数与载荷试验结果的回归，可建立玄武岩残积粉土质 下其渗透性渐弱。 角砾土的承载力特征值及压缩模量与标贯试验锤击数 ４．５土的湿化特征 的相关关系，其式如下： 土的湿化特征与多种因素综合影响有关，如矿物成 厶＝＝：１００＋１１Ｎ相关系数ｒ一０．９１３ 份、粘粒含量、孔隙比、交换阳离子、土的结构、初始含水 Ｅ一１１＋０．２Ｎ 相关系数ｒ一０．８０２ 量等。玄武岩残积粘土浸水２４ｈ后产生崩解的现象不 式中：厶——地基承载力特征值，ｋＰａ； 明显，而残积粉土质角砾土浸水１ｈ后即可见有崩解现 Ｅ——土的压缩模量，ＭＰａ； 象发生，４ｈ后基本崩解。表４所列是某道路工程场 未经杆长修正的标贯试验锤击数，击，统计 地［３］玄武岩残积粘土分别在天然状态下与浸水饱和后 范围１０￣２８击。 的室内试验结果，表中值为平均值。 ２６ 表４玄武岩残积粘土湿化试验性质指标 西部探矿工程 ２０１２年第２期 （４）玄武岩残积粘土具高孔隙、低密度、高压缩性， 但也具有较高的抗剪强度，土粒间粘结强度较高，土体 自稳性较好。残积粉土质角砾土的承载力较高，具低压 缩性，但其结构、颗粒组成不均匀，用作基础持力层时应 注意。 （５）玄武岩风化残积土多分布在台地地貌单元上， 土体的透水性以弱透水为主，场地土类型为中软场地 ５评价 （１）玄武岩残积土作为一种区域性分布的土体，勘 察工作中宜按特殊性土类进行评价，不宜套用一般粘性 土的评价方法和标准进行评价和采用。由于玄武岩残 积土的分布、厚度、风化差异性的不同，勘察工作中应重 点查明土体在不同地貌单元、不同地点分布上的均匀性 和垂直风化程度。 （２）琼北地区的玄武岩残积土不属于膨胀性土类， 但仍具有失水干裂和遇水软化的特征，特别是浸水饱和 后其物理力学性质明显降低。 （３）据本地区经验，对玄武岩残积粘土可直接采用 土的孔隙比指标来建立其与地基承载力的对比关系，而 对于残积粉土质砾质土，在有较可靠的原位测试对比或 平板静载试验的基础上，采用标贯试验方法来确定其地 基承载力是可行的。 土，场地地下水类型为孔隙潜水或上层滞水，地下水位 埋藏较深，对天然地基基础施工的影响不大。 参考文献： ［１］海口美兰国际机场地面工作区岩土工程详细勘察报告 ［Ｒ］．海南有色工程勘察设计院，１９９５． ［２］海口美兰国际机场场道工程地基处理试验报告Ｉ－Ｒ］．中国 有色西安勘察院，１９９６． ［３］海南澄迈县金马大道二标段路基检测报告［Ｒ］．海南有色 工程勘察设计院，２００１． ［４］中华人民共和国行业标准．ＪＧＪ７９—２００２建筑地基处理技 术规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２． Ｅ５］中华人民共和国国家标准．ＧＢ５００２１－－２００１岩土工程勘察 规范［Ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００９． ［６］中华人民共和国行业标准．ＪＧＪ７９－－２００２建筑地基处理技 术规范［ｓ］．北京：中国建筑工业出版社，２００２． （上接第２３页） （如高岭土、蒙脱石等），具有较大的比表面积，易使水分 子附着在土壤表面形成静电场。比表面积的不同，渗透 系数亦不同。根据粘性土的渗透系数，可采用如下饱和 方法：渗透系数＞１０－４ｃｍ／ｓ的较易透水的粘性土，可采 用毛细饱和法；渗透系数＜１０ ｃｍ／ｓ的粘性土，可采用 真空抽气饱和法，但是当土的结构性较弱时，抽气可能 发生扰动的试样土，应避免采用真空抽气饱和法。 ４．４黄土 黄土是典型的具有大孔隙结构的欠压密粘性土，具 有很强的结构性。 对于重塑黄土试样，则可以采用抽气真空饱和法和 反压力饱和法，通过这种方法可以加快饱和进程。 ５结束语 室内土工试验的试样饱和方法较多，每种饱和方法 都有其特点。实际试验过程中，应结合试样土的特性和 试样要求，合理选择一种饱和方法或多种饱和方法的组 合。而对试样饱和效果的检验需从下列３个方面考查， 其一是试样的饱和度是否满足后续试验的要求，其二是 试验饱和的时间能否满足生产要求，其三是试验饱和方 法是否容易操作。 参考文献： 由于原状黄土独特的多孔隙、弱胶结的结构性和敏 感的水理特性，在进行原状土试样饱和时有一定困难。 对砂土行之有效的抽气真空饱和法和反压饱和法，对原 状黄土试样却无法使用；因为黄土孔隙的连通性不如砂 土，在浸水状态下抽气会使原有结构遭到破坏。若采用 真接浸水饱和，则需要很长的时间；而自然浸水时间过 长又会由于湿陷而溃散，破坏原状黄土的结构性。因 此，采用如上所述的水头饱和法，并结合脱水法来对原 状黄土试样进行饱和，则可以避免对原状黄土结构的破 坏。 ［１］钱家欢，殷宗泽．土工原理与计算［Ｍ］．２版．北京：中国水 利水电出版社，１９９６． ［２］中华人民共和国国家标准．ＧＢ／Ｔ５０１２３－－１９９９土工试验方 法标准［Ｓ］．北京：中国计划出版社，１９９９． ． ［３］中华人民共和国行业标准．ＳＬ２３７—１９９９土工试验规程 ［Ｓ］．北京：中国水利水电出版社，１９９９． ［４］ 中华人民共和国行业标准．ＪＴＧＦＡ０—２００７公路土工试验 规程［Ｓ］．北京：人民交通出版社，２００７． Ｅ５］周立波，王旭，王伟华，雪峰．室内土工试验试样饱和方法 研究ＥＪ］．西部探矿工程，２００７（１１）．
