厦门某大型残积土亚层的划分及分析

厦门某大型残积土亚层的划分及分析

1地震测量、沉积本次检测和测试材料来自厦门汇泉住房发展有限公司嘉莲西楼。该建筑包括东西两层的落房，东楼27.30层，西楼20.22层，共两层。其场地曾做过两次勘察,由于地质条件复杂,原勘察资料不能满足沉降计算的需要,建设单位委托我院进行补勘,技术要求除常规外,还需:1)对残积土区分A、B、C亚层;2)提供残积土的地耐力、标贯值、固结系数、高压旁压试验结果、压缩模量及变形模量。2残留石英土土的理化性质场地内花岗岩残积土埋深1.2～9.1m,总厚36.3～58.9m。由燕山期粗粒花岗岩原地风化而成,属砂质粘土。呈褐黄、紫红夹灰白色、褐灰色,原岩结构清晰。其中长石及云母等矿物已风化成粘性土(主要为高岭土),而残留石英颗粒夹杂于粘性土中,石英颗粒含量一般为20%,局部高达30%～40%。其颗粒组成中小于0.005mm的粘粒含量仅占约10%(不均匀系数很大),但其土层特性仍表现为粘性土类。根据野外土芯状态、原位测试结果及室内试验结果进行综合分析,将该残积土按物理力学性质进一步划分为A、B、C三个亚层,其土质相对关系为C亚层相对最好,B亚层次之,A亚层相对较差。总的变化规律为土质随深度增加逐渐变好。各亚层的相对位置如图1。现将各亚层分述如下:1石英颗粒一般厚度位于残积土顶部,绝大多数处于深度15m以内,一般厚约10m。褐黄夹灰白色,残留石英颗粒约20%,局部高达30%。呈稍湿、可塑～硬塑状态。2石英颗粒20m位于残积土中部,A亚层之下,大多数处于15～30m深度范围之内,一般厚约15m。褐灰～灰白色,残留石英颗粒约15%～25%。呈稍湿、硬塑～坚硬状态。3c亚层的矿物成分位于残积土底部,多数处于30m深度之下,厚度多为15m,受基岩面起伏影响而变化较大。褐灰～灰黄色,残留石英颗粒约20%,但局部高达30%～40%,底部局部夹强风化花岗岩块,呈稍湿、坚硬状态。应说明:本工程于1994年6月完成,按《岩土工程勘察规范》(GB50021-94)的规定,C亚层局部应为全风化岩层;此外,该土层中残留较多的孤石,对其土质的均匀性产生了较大的影响。3花岗岩渣的物理力学性质3.1亚层的物理力学性质花岗岩残积土A、B、C各亚层的主要物理力学性质对比情况见表1。由表1可见,三个亚层的主要物理力学性质指标有明显的差异,说明亚层的划分是合理的。应指出的是上述亚层土质的变化在很大程度上是渐变的。3.2原位试验成果将花岗岩残积土中进行的标准贯入试验(SPT)、高压旁压试验(PMT)及剪切波速(Vs)等原位测试成果,按A、B、C亚层进行统计,统计结果见表2。3.3高压固结试验为着重研究花岗岩残积土的变形特征,除对该土层进行常见的物理力学性质试验外,尚应进行高压固结试验。将试验成果按A、B、C亚层进行统计,其中物理性质指标统计结果见表3,高压固结试验结果统计见表4、表5。4试验结果的分析4.1土层的及孔隙比由表1可见,花岗岩残积土随深度增加,其天然重度γ按A→B→C亚层的顺序呈递增关系,天然含水量ω及孔隙比e则按A→B→C亚层的顺序呈递减关系,说明随着深度的增加,该土层土质按A→B→C亚层的层序逐渐变好。由表3可见,花岗岩残积土在颗粒组成中,各亚层大于2mm的砂粒含量及小于0.005mm的粘粒含量均较接近,说明各亚层土质的变化受粒径变化的影响不明显,即其土质的表现为粘性土。4.2室内高压固结试验各亚层的压缩模量和增注量试验结果分析为研究该土层的变形模量,以之作为地基变形计算的依据,在该层中作了185次(原位)高压旁压试验,利用经验对比资料可将旁压模量换算成变形模量(旁压模量结果统计见表2)。由表2可见,三个亚层的旁压模量Em按A→B→C亚层的层序呈递增关系,且各亚层的指标离散性较小。这种变化符合规律,说明试验结果是可靠的。室内高压固结试验测定花岗岩残积土层在不同压力下的压缩模量的结果(见表5)表明:1)各亚层在同一压力区间之内,其压缩模量Es按A→B→C亚层的层序呈递增关系,表明残积土层按A→B→C亚层的层序趋于密实,压缩性降低,土质变好;2)随着压力的增大,各亚层的压缩模量Es亦增大,各亚层在300～500kPa与500～700kPa压力之下的压缩模量增量值(Es0.5～0.7～Es0.3～0.5)较之在100～300kPa与300～500kPa压力之下的压缩模量增量值(Es0.3～0.5～Es0.1～0.3)为大,且增量的绝对值(增长速率)按A→B→C的层序增大。产生这种结果的原因是因为在试验压力较低时,采样和制样的扰动对试验结果的影响较大,且随着压力的增大,土质逐渐变好(土层趋于密实),这种扰动的影响逐渐变弱。对比而言,原位高压旁压试验的结果较之室内高压压缩试验的结果更为可靠。4.3土壤有减水剂固结系数随立地特点的变化在不同压力下测定的花岗岩残积层的垂直固结系数CV的结果见表5。由表5结果可知,花岗岩残积土各亚层的固结系数均随压力的增加而降低。这种结果是可靠的,说明土在高压作用下,逐渐趋于密实,孔隙比减小,土中水难以排出,固结系数减小,固结速率变慢。而在同一压力下,各亚层的试验结果则缺乏明显的规律性,以B亚层最大,A亚层次之,C亚层最小。这是因为一方面该残积土层中含有约20%的石英颗粒,对其固结速率产生一定的影响,土中砂粒含量愈高,则其透水性愈强,固结速率愈快,固结系数亦愈大;另一方面,由于固结系数当前只能用室内样品试验进行测定,不可避免地要受到采样及制样过程中的扰动等因素影响,故其试验结果有一定误差。一般认为,A亚层及C亚层的固结系数测定值可能偏低些。5不同亚层的地基承载能力1)花岗岩残积土层一般按由上而下的顺序土质逐渐变好,强度逐渐提高,且具渐变性。岩土工程勘察中,如遇该土层,应根据其物理力学性质分成不同亚层