李 健 李廣景

(山東省交通規(guī)劃設(shè)計院， 山東 濟(jì)南 250031)

淺析水運勘察中土工試驗與野外不均勻土層描述的結(jié)合

李 健 李廣景

(山東省交通規(guī)劃設(shè)計院， 山東 濟(jì)南 250031)

不均勻土層的命名直接影響了水運工程水下邊坡的坡比,本文通過利用室內(nèi)土工試驗結(jié)論修正土層定名的方法,對土層命名,論述了土工試驗與野外命名結(jié)合的重要性,并論述了不均勻粘性土可采用壓縮模量Es判定其狀態(tài)的方法。

不均勻土層；土工試驗；水運工程水下邊坡坡比

0 引言

土是在自然界漫長的地質(zhì)歷史時期演化形成的多礦物組合體，性質(zhì)復(fù)雜，不均勻且隨時間及空間不斷變化。對于土的分類定名，各類規(guī)范之間存在一定的差異。由于不同土的物理力學(xué)指標(biāo)相差很多，土的分類定名與狀態(tài)等直接影響到土的地體分層和工程性質(zhì)。因此我們在工程地質(zhì)野外鉆探中根據(jù)規(guī)范要求對巖土合理描述，并根據(jù)土工試驗數(shù)據(jù)對其進(jìn)行修正。

1 小清河水運工程地層分布情況

小清河流域地處山東省腹地，發(fā)源于山東省會濟(jì)南市。經(jīng)濟(jì)南、濱州、淄博、東營，在羊口東面注入渤海萊州灣。

地形地貌由山前沖積洪積扇和黃河沖積平原組成，地勢平坦開闊，第四系厚度約200m左右，古生界、中生界及新為淤泥、淤泥質(zhì)土、粘性土、粉土、砂土等，多見薄層與厚層的厚度比小于1/10的夾薄層，土層呈不均勻狀分布。

2 對于不均勻粉土分類定名

在小清河水運工程地質(zhì)勘察中，場區(qū)普遍存在一層粉土，厚度約5m，土質(zhì)不均勻，野外描述：粉土，黃褐色，很濕，稍密，搖振反應(yīng)迅速，含云母碎片，含粘粒，局部富集，有輕微粘滯感，塑性指數(shù)小，能搓成直徑為 2～3mm的短條，干強(qiáng)度低，含粉質(zhì)粘土夾薄層。野外定名為粉土，該場區(qū)完成地質(zhì)鉆孔12個，取原狀土樣33個，進(jìn)行室內(nèi)土工試驗。對土工試驗數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計分析，見表1。

表1中，粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的平均值19.5%，塑性指數(shù)最大值10.2，最小值3.7，塑性指數(shù)平均值7.6，塑性指數(shù)標(biāo)準(zhǔn)值8.3，滿足《巖土工程勘察規(guī)范》GB 50021-2001（2009版）第3.3.4規(guī)定，所以定名為粉土是正確的。另有三個土樣塑性指數(shù)大于10，說明野外描述中夾粉質(zhì)粘土薄層符合土層的實際狀態(tài)。

土工試驗成果統(tǒng)計表 表1

該工程為小清河復(fù)航工程，設(shè)計時執(zhí)行《疏浚與吹填工程設(shè)計規(guī)范》JTS181-5-2012，該規(guī)范第5.2.4列出了疏浚巖土分類表，第7.2.2列出了不同巖土水下邊坡。

疏浚巖土分類表 表5.2.4

從表5.2.4、表7.2.2可以看出，上述將巖土定名為粉土不滿足航道疏浚設(shè)計的要求，為方便設(shè)計者利用，應(yīng)根據(jù)《疏浚與吹填工程設(shè)計規(guī)范》JTS181-5-2012的要求將粉土定名進(jìn)一步細(xì)化，準(zhǔn)確定名為粘質(zhì)粉土，有了準(zhǔn)確定名方便設(shè)計者合理的確定水下巖土的邊坡坡比。不同巖土水下邊坡 表7.2.2

3 綜合判定不均勻粉質(zhì)粘土的狀態(tài)

在小清河復(fù)航工程某層土野外描述：粉質(zhì)粘土，棕黃色，可塑，切面較光滑，粘塑性中等，中等干強(qiáng)度，土體不均勻，含粉砂質(zhì)，見粉土夾薄層。取兩組原狀樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，試驗成果見表 3， Ip＞10，IL＞1.0，所以試驗成果顯示為流塑狀的粉質(zhì)粘土，與野外描述不符。針對這種情況我們進(jìn)行理論分析，并增加壓縮模量Es進(jìn)行綜合判定土體狀態(tài)。

根據(jù)野外描述該土層為不均勻土層，夾薄層粉土或粉砂韻律層，層厚約幾毫米～幾厘米，在液塑限試驗過程中，當(dāng)把此類土調(diào)成土膏后，由于混合土的結(jié)構(gòu)發(fā)生了變化，使本來呈可塑狀態(tài)的土變成軟塑狀態(tài)的土膏，使得錐尖入土深度明顯加大，從而導(dǎo)致土的ωL、ωP、IP減小，由于IL＝（ω-ωP）/IP，所以IL明顯變大，在測試成果中出現(xiàn)IL＞1的“假流塑”現(xiàn)象。從表3可以看出，此類土由于夾了一定量的粉土、粉砂使得ωL、ωP、IP減小而IL＞1，表象呈流塑狀態(tài)。

粘性土狀態(tài)分類 表2

土工試驗成果表 表3

其壓縮模量分別為7.251，7.317，Es＞4MPa可以看出，此類土屬于較硬的土層，為可塑，并非真正意義上的流塑狀態(tài)，此判斷與野外描述一致，通過壓縮模量的判斷使我們得出的結(jié)論與實際情況更加一致，土層狀態(tài)的準(zhǔn)確判定有利于力學(xué)參數(shù)的合理選擇，為設(shè)計者提供正確的數(shù)值。

4 結(jié)論

（1）針對不均勻的土層，我們建議結(jié)合野外描述與室內(nèi)土工試驗綜合判定土層的命名、狀態(tài)等；

（2）土工試驗中要按規(guī)范要求采取土樣進(jìn)行室內(nèi)土工試驗，保證試驗數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性、真實性；

（3）當(dāng)室內(nèi)土工試驗與野外判定的結(jié)論不一致時要分析原因，多因素考慮準(zhǔn)確判定；

（4）要針對工程所屬行業(yè)選擇相應(yīng)的行業(yè)規(guī)范，并按行業(yè)規(guī)范得要求進(jìn)行命名，以便所選參數(shù)方便設(shè)計者使用。

[1] JTS 133-2013，水運工程巖土勘察規(guī)范 [S].

[2] JTS 181-5-2012，疏浚與吹填工程設(shè)計規(guī)范 [S].

[3] 常士驃，張?zhí)K民，等.工程地質(zhì)手冊第四版 [M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，2007.

[4] GB/T 50123-1999,《土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)》[S].

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1007-6344（2017）09-0329-02

李健(1977-)，男，山東高唐人，碩士研究生，工程師，主要從事公路工程地質(zhì)勘察工作