廈門某大型殘積土亞層的劃分及分析

廈門某大型殘積土亞層的劃分及分析

1地震測(cè)量、沉積本次檢測(cè)和測(cè)試材料來(lái)自廈門匯泉住房發(fā)展有限公司嘉蓮西樓。該建筑包括東西兩層的落房，東樓27.30層，西樓20.22層，共兩層。其場(chǎng)地曾做過(guò)兩次勘察,由于地質(zhì)條件復(fù)雜,原勘察資料不能滿足沉降計(jì)算的需要,建設(shè)單位委托我院進(jìn)行補(bǔ)勘,技術(shù)要求除常規(guī)外,還需:1)對(duì)殘積土區(qū)分A、B、C亞層;2)提供殘積土的地耐力、標(biāo)貫值、固結(jié)系數(shù)、高壓旁壓試驗(yàn)結(jié)果、壓縮模量及變形模量。2殘留石英土土的理化性質(zhì)場(chǎng)地內(nèi)花崗巖殘積土埋深1.2～9.1m,總厚36.3～58.9m。由燕山期粗?；◢弾r原地風(fēng)化而成,屬砂質(zhì)粘土。呈褐黃、紫紅夾灰白色、褐灰色,原巖結(jié)構(gòu)清晰。其中長(zhǎng)石及云母等礦物已風(fēng)化成粘性土(主要為高嶺土),而殘留石英顆粒夾雜于粘性土中,石英顆粒含量一般為20%,局部高達(dá)30%～40%。其顆粒組成中小于0.005mm的粘粒含量?jī)H占約10%(不均勻系數(shù)很大),但其土層特性仍表現(xiàn)為粘性土類。根據(jù)野外土芯狀態(tài)、原位測(cè)試結(jié)果及室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行綜合分析,將該殘積土按物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)一步劃分為A、B、C三個(gè)亞層,其土質(zhì)相對(duì)關(guān)系為C亞層相對(duì)最好,B亞層次之,A亞層相對(duì)較差?？偟淖兓?guī)律為土質(zhì)隨深度增加逐漸變好。各亞層的相對(duì)位置如圖1?，F(xiàn)將各亞層分述如下:1石英顆粒一般厚度位于殘積土頂部,絕大多數(shù)處于深度15m以內(nèi),一般厚約10m。褐黃夾灰白色,殘留石英顆粒約20%,局部高達(dá)30%。呈稍濕、可塑～硬塑狀態(tài)。2石英顆粒20m位于殘積土中部,A亞層之下,大多數(shù)處于15～30m深度范圍之內(nèi),一般厚約15m。褐灰～灰白色,殘留石英顆粒約15%～25%。呈稍濕、硬塑～堅(jiān)硬狀態(tài)。3c亞層的礦物成分位于殘積土底部,多數(shù)處于30m深度之下,厚度多為15m,受基巖面起伏影響而變化較大。褐灰～灰黃色,殘留石英顆粒約20%,但局部高達(dá)30%～40%,底部局部夾強(qiáng)風(fēng)化花崗巖塊,呈稍濕、堅(jiān)硬狀態(tài)。應(yīng)說(shuō)明:本工程于1994年6月完成,按《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-94)的規(guī)定,C亞層局部應(yīng)為全風(fēng)化巖層;此外,該土層中殘留較多的孤石,對(duì)其土質(zhì)的均勻性產(chǎn)生了較大的影響。3花崗巖渣的物理力學(xué)性質(zhì)3.1亞層的物理力學(xué)性質(zhì)花崗巖殘積土A、B、C各亞層的主要物理力學(xué)性質(zhì)對(duì)比情況見表1。由表1可見,三個(gè)亞層的主要物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)有明顯的差異,說(shuō)明亞層的劃分是合理的。應(yīng)指出的是上述亞層土質(zhì)的變化在很大程度上是漸變的。3.2原位試驗(yàn)成果將花崗巖殘積土中進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)(SPT)、高壓旁壓試驗(yàn)(PMT)及剪切波速(Vs)等原位測(cè)試成果,按A、B、C亞層進(jìn)行統(tǒng)計(jì),統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表2。3.3高壓固結(jié)試驗(yàn)為著重研究花崗巖殘積土的變形特征,除對(duì)該土層進(jìn)行常見的物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn)外,尚應(yīng)進(jìn)行高壓固結(jié)試驗(yàn)。將試驗(yàn)成果按A、B、C亞層進(jìn)行統(tǒng)計(jì),其中物理性質(zhì)指標(biāo)統(tǒng)計(jì)結(jié)果見表3,高壓固結(jié)試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表4、表5。4試驗(yàn)結(jié)果的分析4.1土層的及孔隙比由表1可見,花崗巖殘積土隨深度增加,其天然重度γ按A→B→C亞層的順序呈遞增關(guān)系,天然含水量ω及孔隙比e則按A→B→C亞層的順序呈遞減關(guān)系,說(shuō)明隨著深度的增加,該土層土質(zhì)按A→B→C亞層的層序逐漸變好。由表3可見,花崗巖殘積土在顆粒組成中,各亞層大于2mm的砂粒含量及小于0.005mm的粘粒含量均較接近,說(shuō)明各亞層土質(zhì)的變化受粒徑變化的影響不明顯,即其土質(zhì)的表現(xiàn)為粘性土。4.2室內(nèi)高壓固結(jié)試驗(yàn)各亞層的壓縮模量和增注量試驗(yàn)結(jié)果分析為研究該土層的變形模量,以之作為地基變形計(jì)算的依據(jù),在該層中作了185次(原位)高壓旁壓試驗(yàn),利用經(jīng)驗(yàn)對(duì)比資料可將旁壓模量換算成變形模量(旁壓模量結(jié)果統(tǒng)計(jì)見表2)。由表2可見,三個(gè)亞層的旁壓模量Em按A→B→C亞層的層序呈遞增關(guān)系,且各亞層的指標(biāo)離散性較小。這種變化符合規(guī)律,說(shuō)明試驗(yàn)結(jié)果是可靠的。室內(nèi)高壓固結(jié)試驗(yàn)測(cè)定花崗巖殘積土層在不同壓力下的壓縮模量的結(jié)果(見表5)表明:1)各亞層在同一壓力區(qū)間之內(nèi),其壓縮模量Es按A→B→C亞層的層序呈遞增關(guān)系,表明殘積土層按A→B→C亞層的層序趨于密實(shí),壓縮性降低,土質(zhì)變好;2)隨著壓力的增大,各亞層的壓縮模量Es亦增大,各亞層在300～500kPa與500～700kPa壓力之下的壓縮模量增量值(Es0.5～0.7～Es0.3～0.5)較之在100～300kPa與300～500kPa壓力之下的壓縮模量增量值(Es0.3～0.5～Es0.1～0.3)為大,且增量的絕對(duì)值(增長(zhǎng)速率)按A→B→C的層序增大。產(chǎn)生這種結(jié)果的原因是因?yàn)樵谠囼?yàn)壓力較低時(shí),采樣和制樣的擾動(dòng)對(duì)試驗(yàn)結(jié)果的影響較大,且隨著壓力的增大,土質(zhì)逐漸變好(土層趨于密實(shí)),這種擾動(dòng)的影響逐漸變?nèi)?。?duì)比而言,原位高壓旁壓試驗(yàn)的結(jié)果較之室內(nèi)高壓壓縮試驗(yàn)的結(jié)果更為可靠。4.3土壤有減水劑固結(jié)系數(shù)隨立地特點(diǎn)的變化在不同壓力下測(cè)定的花崗巖殘積層的垂直固結(jié)系數(shù)CV的結(jié)果見表5。由表5結(jié)果可知,花崗巖殘積土各亞層的固結(jié)系數(shù)均隨壓力的增加而降低。這種結(jié)果是可靠的,說(shuō)明土在高壓作用下,逐漸趨于密實(shí),孔隙比減小,土中水難以排出,固結(jié)系數(shù)減小,固結(jié)速率變慢。而在同一壓力下,各亞層的試驗(yàn)結(jié)果則缺乏明顯的規(guī)律性,以B亞層最大,A亞層次之,C亞層最小。這是因?yàn)橐环矫嬖摎埛e土層中含有約20%的石英顆粒,對(duì)其固結(jié)速率產(chǎn)生一定的影響,土中砂粒含量愈高,則其透水性愈強(qiáng),固結(jié)速率愈快,固結(jié)系數(shù)亦愈大;另一方面,由于固結(jié)系數(shù)當(dāng)前只能用室內(nèi)樣品試驗(yàn)進(jìn)行測(cè)定,不可避免地要受到采樣及制樣過(guò)程中的擾動(dòng)等因素影響,故其試驗(yàn)結(jié)果有一定誤差。一般認(rèn)為,A亞層及C亞層的固結(jié)系數(shù)測(cè)定值可能偏低些。5不同亞層的地基承載能力1)花崗巖殘積土層一般按由上而下的順序土質(zhì)逐漸變好,強(qiáng)度逐漸提高,且具漸變性。巖土工程勘察中,如遇該土層,應(yīng)根據(jù)其物理力學(xué)性質(zhì)分成不同亞層