吳劍玉 馮春燕

瓊北地區(qū)笫四紀(jì)玄武巖大面積出露，玄武巖風(fēng)化土通常作為建筑物地基的持力層，對這種風(fēng)化土的特性的研究具有一定的實(shí)際意義。

本文根據(jù)澄邁、洋浦、?？诘鹊貐^(qū)勘察所取得的第一手資料進(jìn)行研究、分析、類比，對玄武巖風(fēng)化土所具有的特性提出自己的一點(diǎn)看法，供同行參考。

1 玄武巖風(fēng)化土的現(xiàn)場特征

瓊北地區(qū)分布的玄武巖風(fēng)化土在垂直深度上存在風(fēng)化程度差異，上部主要是殘積黏土，下部則為含黏土角礫。

殘積黏土:呈棕紅色、褐紅色，土中粉粘粒組含量大于90%，呈濕～飽和狀態(tài)，可塑。該層厚度變化大，一般臺地地段較厚，臺地與洼地之間較薄，低洼地缺少此層。

含黏土角礫:褐黃色、灰褐色，稍密～密實(shí)，土中粒徑約2 mm的粗顆粒含量約50%，局部見豆?fàn)罨蚰I狀鐵錳質(zhì)膠結(jié)層。該層在垂直方向上具有明顯的風(fēng)化差異，表現(xiàn)為角礫粒徑上細(xì)下粗，中下部含玄武巖風(fēng)化塊石或球狀風(fēng)化孤石。

2 成因及其礦物化學(xué)成分

玄武巖屬基性巖類，巖漿噴溢地表后，形成巨大的巖盤稱之為玄武巖臺地。由于濕熱的氣候有利于化學(xué)元素產(chǎn)生氧化淋濾作用，在風(fēng)化分解的初始階段，沿著基巖的柱狀節(jié)理發(fā)生球狀風(fēng)化，仍保持母巖的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造。但隨著巖石基質(zhì)逐漸松散，礦物成分開始分解，斜長石分解成高嶺石類礦物，顏色先為灰白色而后漸變?yōu)榉奂t色，橄欖石轉(zhuǎn)變?yōu)橐炼∈?，色林皂石和氧化鐵，產(chǎn)生紅色斑點(diǎn)。輝石則分解為鐵質(zhì)褐紅色斑點(diǎn)，但仍可見輝石的殘余。在化學(xué)成分方面也有強(qiáng)烈的變化，見表 1。Al2O3，F(xiàn)e2O3，TiO2顯著的積累，通過長期緩慢地進(jìn)行風(fēng)化分解的紅土化過程，便形成以棕紅色、褐紅色為主要顏色的玄武巖風(fēng)化土。

表1 玄武巖風(fēng)化土的化學(xué)成分

瓊北地區(qū)紅黏土以高嶺石、伊利石為主，其次為鋁、鐵質(zhì)礦物成分。

3 玄武巖風(fēng)化土的物理力學(xué)性質(zhì)

1)在?？诠さ剡M(jìn)行了地面強(qiáng)夯試驗(yàn)，強(qiáng)夯前后的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對比如表2所示。載荷試驗(yàn)變形模量統(tǒng)計(jì)見表3。

2)在洋浦某地對天然濕度狀態(tài)下殘積黏土和含黏土角礫各做了6個(gè)淺層平板載荷試驗(yàn)，作為對比，在浸水飽和狀態(tài)下也分別進(jìn)行了同樣的試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果如表4所示。

表2 殘積黏土強(qiáng)夯前后物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)對比

表3 載荷試驗(yàn)變形模量統(tǒng)計(jì)表

表4 平板載荷試驗(yàn)結(jié)果統(tǒng)計(jì)表

與之相對應(yīng)，瓊北地區(qū)玄武巖風(fēng)化土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)經(jīng)統(tǒng)計(jì)整理后如表5所示。

表5 瓊北地區(qū)玄武巖風(fēng)化土室內(nèi)試驗(yàn)指標(biāo)

上述試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，本地區(qū)玄武巖風(fēng)化土具有如下特點(diǎn):塑性指數(shù)高，含水量高，孔隙比大(e＞1)，而壓縮系數(shù)較低，有的地區(qū)為中低壓縮性，一般呈可塑～硬塑狀態(tài)、滲透性強(qiáng)。正因?yàn)檫@種土有著其特別的性質(zhì)，經(jīng)過地基處理試驗(yàn)(強(qiáng)夯)后的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與夯前的變化并不大。

4 工程特性初步評價(jià)

1)從地貌、地質(zhì)構(gòu)成條件和土的物理、力學(xué)性質(zhì)諸方面綜合來看，玄武巖風(fēng)化土是一種地區(qū)性的特殊土，在確定基礎(chǔ)的砌置深度或地基處理方法時(shí)，應(yīng)加以注意。2)玄武巖風(fēng)化土具有大孔隙比，高含水量，中等壓縮性，滲透性強(qiáng)等特點(diǎn)。雖然這類土具有大孔隙，但據(jù)室內(nèi)分析資料表明，一般不具濕陷性。3)風(fēng)化土原狀樣浸水飽和后的c，φ值比天然狀態(tài)下低，原狀土樣浸水飽和壓縮系數(shù)也比天然狀態(tài)平均值要大1/2倍～1倍多。這說明玄武巖風(fēng)化土在水的作用下力學(xué)強(qiáng)度顯著降低，表明其抗水性差，所以在工程施工時(shí)要給予重視。

5 承載力分析

1)土工試驗(yàn)。①殘積黏土:孔隙比e=0.325～2.325、平均值為1.442，液性指數(shù)大于1.0，建議承載力特征值為105 kPa～150 kPa。②含黏土角礫:孔隙比 e=0.510～2.320、平均值為 1.407，天然含水量10.7%～73.3%，平均44.5%，建議承載力特征值為160 kPa～ 250 kPa。

2)平板載荷試驗(yàn)。①殘積黏土:天然濕度狀態(tài)下各試驗(yàn)點(diǎn)極限荷載及承載力特征值差異明顯，極限荷載平均為400 kPa，承載力特征值平均為175 kPa;飽和狀態(tài)下各點(diǎn)極限荷載及承載力特征值比較接近，極限荷載平均為275 kPa，承載力特征值平均為138 kPa。②含黏土角礫:天然濕度狀態(tài)下各試驗(yàn)點(diǎn)極限荷載及承載力特征值差別較大，極限荷載平均為483 kPa，承載力特征值平均為233 kPa，飽和狀態(tài)下各點(diǎn)極限荷載及承載力特征值比較接近，極限荷載均為350 kPa，承載力特征值平均為140 kPa。

根據(jù)以往工程實(shí)踐及上述經(jīng)驗(yàn)結(jié)果綜合分析，建議①殘積黏土及②含黏土角礫承載力特征值如表6所示。

表6 殘積黏土及含黏土角礫承載力特征值 kPa

6 結(jié)語

瓊北地區(qū)分布廣泛的玄武巖風(fēng)化殘積土，本文僅對幾個(gè)工程案例中玄武巖風(fēng)化殘積土的工程特性進(jìn)行初步的分析評價(jià)，而對其工程地質(zhì)性能地區(qū)性評價(jià)尚在不斷摸索之中，存在局限性或不足之處，希望各界同仁給予寶貴意見。

[1] GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范[S].

[2] 田治金，王 輝.巖體物理力學(xué)參數(shù)取值方法研究[J].山西建筑，2009，35(3):119-120.