齊 信 黎清華 焦玉勇 譚 飛

(①中國地質(zhì)調(diào)查局武漢地質(zhì)調(diào)查中心，武漢 430205，中國)(②中國地質(zhì)大學(xué)(武漢)工程學(xué)院，武漢 430074，中國)(③中國科學(xué)院武漢巖土力學(xué)研究所巖土力學(xué)與工程國家重點實驗室，武漢 430071，中國)

0 引 言

花崗巖風(fēng)化殼是花崗巖在物理、化學(xué)、生物等風(fēng)化營力作用下，再加上濕熱、多雨、光照等氣候條件下形成的工程地質(zhì)特征和性質(zhì)產(chǎn)生特殊變化的巖土體。按照巖土工程勘察規(guī)范(GB50021-2009)，將其列為“特殊性土”，具有較大的孔隙比和較低的壓縮性，且具有遇水易于軟化和崩解的特征(張抒等，2013；周翠英等，2019)。其粒度成分為粗粒土，工程性質(zhì)卻表現(xiàn)出明顯的細(xì)粒土性質(zhì)(陳追田，2008)，是工程建設(shè)中需重點關(guān)注的巖土體類型之一。因此，工程建設(shè)中正確辨識花崗巖風(fēng)化程度尤其重要。但因?qū)◢弾r風(fēng)化程度的劃分指標(biāo)和標(biāo)準(zhǔn)不一，常常因個人的水平不一致或者不易掌握劃分標(biāo)準(zhǔn)而產(chǎn)生較大的差異，造成后期工程建設(shè)施工方案的確定出現(xiàn)了較大的偏差。

開展花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)研究十分重要，也是國內(nèi)外學(xué)者研究的熱點。國內(nèi)外學(xué)者對花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶研究頗多，分帶方法各異。國內(nèi)研究者一般采用“五分法”，郭欣(1997)基于花崗巖風(fēng)化帶的現(xiàn)場確定及定量劃分，將八達(dá)嶺地區(qū)花崗巖劃分為全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、弱風(fēng)化帶、微風(fēng)化帶、新鮮巖帶；劉靚(2003)依據(jù)定量指標(biāo)將華南沿?；◢弾r風(fēng)化物劃分為殘積土、全風(fēng)化、強(qiáng)風(fēng)化、弱風(fēng)化和微風(fēng)化5個分帶；工程巖體分級標(biāo)準(zhǔn)也將花崗巖風(fēng)化殼劃分為5帶(中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)編寫組，1995，2014)，即殘積土帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)、中風(fēng)化帶(Ⅲ)、微風(fēng)化帶(Ⅱ)、新鮮巖帶(Ⅰ)。國外研究者一般采用“六分法”，Irfan(1996)對花崗巖風(fēng)化殼進(jìn)行了系統(tǒng)的總結(jié)與劃分，按照風(fēng)化程度由強(qiáng)至弱依次劃分為殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)、中風(fēng)化帶(Ⅲ)、微風(fēng)化帶(Ⅱ)、新鮮巖帶(Ⅰ)。對比2類劃分方法，“五分法”是把殘積土帶和全風(fēng)化帶合二為一，不如“六分法”劃分精細(xì)。筆者認(rèn)為，殘積土帶和全風(fēng)化帶均是花崗巖區(qū)淺基礎(chǔ)工程建設(shè)的重要持力地層，單獨(dú)劃分成帶進(jìn)行描述與工程地質(zhì)特征研究更具有科學(xué)意義。

目前，對于“六分法”的劃分和指標(biāo)的選擇尚無統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)。無論是定性評價，還是定量評價，位于風(fēng)化殼上部被稱為“特殊性土”的部分，即殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)和強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)的劃分問題一直都是學(xué)者研究的難點和熱點。風(fēng)化殼下部的中風(fēng)化帶(Ⅲ)、微風(fēng)化帶(Ⅱ)、新鮮巖帶(Ⅰ)總體劃分較為簡單，劃分標(biāo)準(zhǔn)也較成熟，直接鉆探取芯觀測結(jié)構(gòu)，實測巖體完整程度或依據(jù)單軸飽和抗壓強(qiáng)度力學(xué)參數(shù)即可分帶。Price(1993)系統(tǒng)分析裂隙等幾個指標(biāo)的影響，采用打分法對花崗巖風(fēng)化殼進(jìn)行分帶，但對風(fēng)化殼土體劃分存在困難。吳宏偉等(1999)基于化學(xué)分析結(jié)果與巖土風(fēng)化程度宏觀判別的相互對比，建立了香港地區(qū)花崗巖風(fēng)化巖土風(fēng)化程度工程分級的化學(xué)指標(biāo)體系，但受區(qū)域性氣候條件等影響，風(fēng)化程度的地帶性導(dǎo)致劃分標(biāo)準(zhǔn)具有區(qū)域局限性(曲永新等，2000)，且化學(xué)分析試驗相對復(fù)雜，一般勘察或生產(chǎn)單位不具有試驗條件，可操作性和推廣性差。亦有學(xué)者針對干濕循環(huán)作用下花崗巖殘積土強(qiáng)度(Rajaram et al.，1998；尚彥軍等，2004；Tang et al.，2016；簡文彬等，2017；陳曉堅，2019；于佳靜等，2019)、花崗巖細(xì)觀結(jié)構(gòu)(涂新斌等，2003)、花崗巖殘積土特性(李志勇等，2006；陳曉平等，2011；湯連生等，2013；夏金文等，2017；盧有謙等，2018；安然等，2020)等進(jìn)行了精細(xì)、深入的研究，為對花崗巖風(fēng)化殼進(jìn)行系統(tǒng)的垂直分帶劃分提供了豐富的數(shù)據(jù)支持?；◢弾r風(fēng)化殼垂直分帶劃分標(biāo)準(zhǔn)有待綜合集成，形成統(tǒng)一的、系統(tǒng)的、科學(xué)的劃分標(biāo)準(zhǔn)。

梧州市位于廣西東部，花崗巖分布廣泛，巖性主要為中粗-中細(xì)粒黑云二長花崗巖、中細(xì)粒-粗中粒閃長花崗巖。主要礦物組合為斜長石占40%～57%、微斜紋長石占3%～15%、石英占24%～37%、黑云母占4%～15%、普通角閃石占2%～10%，副礦物主要為磁鐵礦、鈦鐵礦、鋯石等。梧州市屬亞熱帶季風(fēng)氣候區(qū)，全年氣候溫暖，光照充足，風(fēng)化強(qiáng)烈，花崗巖風(fēng)化殼厚度較大，一般為20～50im，局部最大厚度可達(dá)75im以上(吳恒，1994)。因此，梧州市是開展花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶研究的天然試驗場，既具有代表性又具有普適性。同時，有關(guān)梧州市花崗巖風(fēng)化殼分帶及工程地質(zhì)特征研究甚少，僅工程勘察鉆探對其揭露并做了簡單的地基承載力評價，至今對梧州市花崗巖風(fēng)化殼分帶及工程地質(zhì)特征缺乏系統(tǒng)全面的劃分與認(rèn)識。

本文選擇華南地區(qū)巨厚層花崗巖風(fēng)化殼分布區(qū)的梧州市為研究區(qū)，旨在建立系統(tǒng)的、科學(xué)的、可操作性強(qiáng)的花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶劃分標(biāo)準(zhǔn)。重點開展了花崗巖風(fēng)化殼土體粒度分析研究，首次系統(tǒng)建立了基于粒度分析的花崗巖風(fēng)化土層分帶定量評價標(biāo)準(zhǔn)。粒度分析法操作簡易、方便，具有一定的可推廣性，可作為花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶劃分的重要指標(biāo)之一。同時，在野外區(qū)域調(diào)查、鉆探、原位試驗、室內(nèi)試驗、綜合研究基礎(chǔ)之上，開展了基于定性和定量復(fù)合判定指標(biāo)體系研究，識別花崗巖風(fēng)化程度的垂直分帶差異性，構(gòu)建了花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶復(fù)合判斷標(biāo)準(zhǔn)，并給出了花崗巖風(fēng)化殼地基承載力建議值，對花崗巖分布區(qū)的重大工程建設(shè)與工程地質(zhì)特征參數(shù)的選取具有一定的指導(dǎo)與參照意義。

1 研究方法

在梧州市幅花崗巖調(diào)查與區(qū)劃的基礎(chǔ)上，實施了8口工程地質(zhì)鉆探并進(jìn)行了相關(guān)試驗測試(圖1)，采用數(shù)理統(tǒng)計和綜合集成法，系統(tǒng)提出了梧州市巨厚層花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)體系(圖2)。建立花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)體系原則，首先應(yīng)能反映出風(fēng)化巖體的工程地質(zhì)特征的變化規(guī)律；其次要便于應(yīng)用，既不能過于繁瑣，也不能過于粗略；最后盡可能采用多種技術(shù)方法互為補(bǔ)充，使分帶趨于定量化。本文按照三級指標(biāo)進(jìn)行系統(tǒng)劃分，一級指標(biāo)包括定性和定量指標(biāo)，二級指標(biāo)包括野外特征、挖掘及鉆進(jìn)特征、原位試驗、土工試驗、巖體強(qiáng)度試驗，三級指標(biāo)包括顏色、結(jié)構(gòu)特征、礦物特征、挖掘特征、鉆進(jìn)特征、錘擊特征、巖芯完整程度、標(biāo)貫與動探原位試驗、粒度分析、內(nèi)摩擦角、黏聚力及巖體抗壓強(qiáng)度試驗。

圖1 研究區(qū)花崗巖與鉆孔分布圖

圖2 花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)體系

2 花崗巖風(fēng)化殼土體粒度分布特征及劃分標(biāo)準(zhǔn)

花崗巖風(fēng)化殼是在一定風(fēng)化營力和特殊氣候條件下產(chǎn)生特殊變化的土體，自上而下風(fēng)化程度逐步降低，其粒度大小呈一定規(guī)律變化。按照土的顆粒大小組成，依次劃分為礫粒(>2imm)、砂粒(2～0.075 mm)、粉粒(0.075～0.005 mm)、黏粒(<0.005 mm)，依據(jù)試驗結(jié)果對顆粒含量百分比進(jìn)行統(tǒng)計分析研究。

首先，對每個鉆孔自上而下分層采樣，采樣編號依次為 T1、T2、T3、T4…Tn，分析垂直分帶粒度分布特征。本次依據(jù)花崗巖分布區(qū)范圍并考慮其均勻性、典型性，選取鉆孔GCK01、GCK13、GCK15、GCK19為例進(jìn)行分析，粒度分析結(jié)果如表1，數(shù)據(jù)揭示：①自上而下，礫粒、砂粒含量逐漸增大，粉粒、黏粒含量逐漸減小。GCK01、GCK13、GCK15、GCK19巖土體粒度均呈上述分布規(guī)律，這與自上而下風(fēng)化強(qiáng)度逐漸降低有關(guān)，花崗巖呈現(xiàn)出風(fēng)化的均一性。風(fēng)化程度越強(qiáng)，粒度越小，礫粒、砂粒含量占比越小，粉粒、黏粒含量占比越大；風(fēng)化程度越弱，粒度越大，礫粒、砂粒含量占比越大，粉粒、黏粒含量占比越小。②不同位置鉆孔的巖土體風(fēng)化程度不同，揭示了花崗巖風(fēng)化存在差異性。這與鉆孔分布的地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、水文條件等因素有關(guān)。如圖3，鉆孔GCK13和GCK15曲線斜率大于鉆孔GCK01和GCK19曲線斜率，說明鉆孔GCK13和GCK15風(fēng)化強(qiáng)度大于鉆孔GCK01和GCK19。由圖1可知，GCK13和GCK15鉆孔分布位置最近，更加說明了地貌單元相近，風(fēng)化程度自然也相近。③砂粒和粉粒為花崗巖風(fēng)化殼的主要物質(zhì)組成部分，兩者含量百分比之和高達(dá)55%～85%。比如：鉆孔GCK19，砂粒和粉粒含量百分比之和為72.6%～79.1%; 鉆孔GCK01，砂粒和粉粒含量百分比之和為57.4%～82.1%。

表1 典型鉆孔粒度分析數(shù)據(jù)

圖3 部分鉆孔粒度分布圖(T1～Tn深度遞增)

其次，在基于原位試驗對8個鉆孔宏觀分帶的基礎(chǔ)之上，集成8個鉆孔粒度分析數(shù)據(jù)的平均值(表2)，研究粒度分布特征與風(fēng)化殼垂直分帶的關(guān)系。數(shù)據(jù)揭示：(1)殘積土帶含量占比最大的為粒徑小于0.005 mm的黏粒土，占比為28.83%；全風(fēng)化帶含量占比最大的為粒徑0.05～0.01 mm的粉粒土，占比為21.48%；強(qiáng)風(fēng)化帶含量占比最大的為粒徑0.5～2imm的砂粒土，占比為18.49%。因此從殘積土帶、全風(fēng)化帶到強(qiáng)風(fēng)化帶，自上而下粒度逐漸增大，黏粒含量逐漸減小，黏粒含量占比平均值分別為28.83%、19.39%、14.65%，黏粒含量反映花崗巖風(fēng)化程度，因此，黏粒含量可以作為花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶劃分的重要指標(biāo)之一。(2)0.05 mm粒徑值為殘積土帶、全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶曲線交叉的分界處(圖4)，該處土體含量百分比近似相等。當(dāng)粒徑<0.05 mm(分界點右側(cè)曲線)時，土體含量百分比大小為：強(qiáng)風(fēng)化帶<全風(fēng)化帶<殘積土帶，當(dāng)粒徑>0.05 mm(分界點左側(cè)曲線)時，土體含量百分比大小為：強(qiáng)風(fēng)化帶>全風(fēng)化帶>殘積土帶。因此，粒徑0.05 mm值亦為花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶劃分的重要指標(biāo)之一。

表2 花崗巖風(fēng)化殼分帶粒度分析表

圖4 花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶粒度分布圖

因此，結(jié)合鉆孔單孔數(shù)據(jù)和多孔數(shù)據(jù)綜合分析，結(jié)果表明花崗巖風(fēng)化殼土體同時存在風(fēng)化的差異性和均一性，也表明粒度分析可以作為花崗巖風(fēng)化殼土體垂直分帶劃分的方法之一。吳能森(2006)進(jìn)行花崗巖殘積土分類研究時，也提出應(yīng)考慮粒度的影響。

通過8個鉆孔數(shù)據(jù)分析對比驗證，發(fā)現(xiàn)基于粒度分析的花崗巖風(fēng)化殼劃分結(jié)果與基于原位試驗的劃分結(jié)果具有很好的一致性。綜上所述：粒度分析是一種簡易可行的花崗巖風(fēng)化殼分帶標(biāo)準(zhǔn)劃分方法之一。粒徑>0.05 mm的土體含量占比≥60%、黏粒含量占比≥25%的風(fēng)化層為殘積土帶；粒徑>0.05 mm的土體含量占比為45%～60%、黏粒含量占比為15%～25%的風(fēng)化層為全風(fēng)化帶；粒徑>0.05 mm的土體顆粒含量占比≤45%、黏粒含量占比≤15%的風(fēng)化層為強(qiáng)風(fēng)化帶。

3 花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶復(fù)合判斷標(biāo)準(zhǔn)及工程地質(zhì)特征

在提出粒度分析法是花崗巖風(fēng)化殼分帶標(biāo)準(zhǔn)劃分方法之一的基礎(chǔ)之上，進(jìn)一步總結(jié)并建立梧州地區(qū)花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶復(fù)合判斷標(biāo)準(zhǔn)。本文在系統(tǒng)分析前人的研究成果和劃分標(biāo)準(zhǔn)后，綜合集成本次研究區(qū)大量實測數(shù)據(jù)，依據(jù)花崗巖的厚度、顏色、結(jié)構(gòu)特征、礦物特征、可挖掘特征、可鉆進(jìn)特征、錘擊特征、巖芯完整程度、修正后標(biāo)貫或動探擊數(shù)、粒度分析、內(nèi)摩擦角、黏聚力、單軸抗壓強(qiáng)度等定性和定量指標(biāo)，形成梧州市巨厚層花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶復(fù)合判斷標(biāo)準(zhǔn)(表3)，總體上劃分為殘積土帶、全風(fēng)化帶、強(qiáng)風(fēng)化帶、中風(fēng)化帶、微風(fēng)化帶、新鮮巖帶6個分帶，簡稱“六分法”，其分帶標(biāo)準(zhǔn)及工程地質(zhì)特征描述如下：

表3 梧州市花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)

(1)殘積土帶：在花崗巖頂部廣泛分布，厚度不均，鉆探揭露厚度2.00～21.50im，平均厚度10.20im。殘積土呈褐黃色、黃褐色，無光澤，呈土狀，含大量石英顆粒，可取原狀土樣，具有可塑性；礦物已全部風(fēng)化成土狀，肉眼難見礦物顆粒；出露剖面，鎬、鍬挖動較容易，鉆探鉆進(jìn)容易，錘擊不回彈，鉆探巖芯土體呈柱狀，巖芯較完整；標(biāo)貫范圍值5.43～16.58，平均值12.64；黏粒含量百分比≥25%、粒徑>0.05 mm含量百分比≥60%，內(nèi)摩擦角≤18°，黏聚力≥45ikPa。

(2)全風(fēng)化帶：鉆探揭露厚度1.95～17.00im，平均厚度8.32im；全風(fēng)化帶呈黃褐色、灰褐色，光澤暗，呈砂礫狀，原巖結(jié)構(gòu)破壞，難取原狀土樣，稍具塑性；長石已大部分風(fēng)化成土狀，黑云母、角閃石晶形已消失，用指甲可扣動風(fēng)化物，手?jǐn)f易粉碎；全風(fēng)化帶土體用鎬、鍬可挖動，鉆探鉆進(jìn)較容易，不回彈，手捏易碎；取不出完整巖芯，呈松散砂礫狀；標(biāo)貫范圍值10.36～24.20，平均值18.40；黏粒含量百分比15%～25%、粒徑>0.05 mm含量百分比45%～60%，內(nèi)摩擦角18°～25°，黏聚力30～45ikPa。

(3)強(qiáng)風(fēng)化帶：鉆探揭露厚度2.60～60.60im，平均厚度24.90im；強(qiáng)風(fēng)化帶呈黃褐色、灰黑色，擦面有光澤，原巖結(jié)構(gòu)基本破壞，風(fēng)化明顯不均勻，具有球狀風(fēng)化特征，巖芯呈土夾碎塊狀，不能取土樣；除部分黑云母見黃色浸染，其他礦物基本無變異，用指甲刮不易留下痕跡；強(qiáng)風(fēng)化層土體用鎬、鍬較難挖動，上部鉆進(jìn)容易，下部鉆進(jìn)困難，手掰易碎，錘擊聲啞，局部塊狀巖芯有較大回彈；難取出完整巖芯，較不完整，局部呈塊狀；標(biāo)貫范圍值30.30～75.46，平均值50.20；動探范圍值8.04～30.51，平均值16.75；黏粒含量百分比≤15%、粒徑>0.05 mm含量百分比≤45%，內(nèi)摩擦角≥25°，黏聚力≤30ikPa，天然單軸抗壓強(qiáng)度范圍值0.061～0.271iMPa，平均值0.191 MPa。

(4)中風(fēng)化帶：鉆探揭露厚度0.20～34.30im，平均厚度6.56im；巖石稍暗，裂面呈黃褐色，擦面光澤較亮，裂隙發(fā)育，沿裂隙風(fēng)化強(qiáng)烈，有蝕變特征，石英脈發(fā)育，可取巖體塊狀樣；除部分黑云母見黃色浸染，其他礦物基本無變異，用指甲刮不易留下痕跡；可干鉆，較堅硬，錘擊聲脆，有強(qiáng)回彈；巖芯較完整，呈塊狀─短柱狀；中風(fēng)化花崗巖巖體干燥單軸抗壓強(qiáng)度范圍值40.1～90.0iMPa，平均值68.8MP；飽和單軸抗壓強(qiáng)度范圍值36.7～79.1iMPa，平均值62.3MP。

(5)微風(fēng)化帶：顏色較新鮮，擦面光澤較亮，僅在極少量的裂隙有輕微的銹黃色浸染，沿裂隙有風(fēng)化蝕變現(xiàn)象，可取柱狀巖體樣；與新鮮巖石差別不大，礦物未風(fēng)化；巖芯鉆具，不易干鉆，巖體堅硬，聲音清脆，錘擊時震手；巖芯完整，呈長柱狀；干燥單軸抗壓強(qiáng)度范圍值69.4～141.0iMPa，平均值90.8 MPa；飽和單軸抗壓強(qiáng)度范圍值45.3～98.9iMPa，平均值75.6 MPa。

(6)新鮮巖帶：鉆探未揭露；新鮮花崗巖，完整，未風(fēng)化。

4 花崗巖風(fēng)化殼土體分帶地基承載力建議值

獲取花崗巖風(fēng)化殼土體地基承載力數(shù)據(jù)是工程勘察和工程建設(shè)的重要工作，由于花崗巖風(fēng)化殼風(fēng)化強(qiáng)烈，很難取到殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)原狀土樣，且風(fēng)化土有鉆進(jìn)易受擾動、遇水易軟化和崩解的特性，室內(nèi)土工試驗難以確定真實值。因此，開展原位試驗是常用的方法。其中：動力觸探和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗操作簡單、應(yīng)用范圍廣、適用土類多。但是，規(guī)范只給出了桿長為20im范圍的重型觸探和桿長為21im范圍的標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)修正系數(shù)。對于超規(guī)范桿長的修正系數(shù)，采用李會中等(2016)的研究成果進(jìn)行修正，即：

(1)

式中：α為桿長修正系數(shù)；L為桿長(m)。

在目前的生產(chǎn)實際中主要是依賴于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗確定地基承載力(張永波等，1997)，因為利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)計算承載力的公式較多，也有相關(guān)的換算表格可以查詢。但是，由于花崗巖風(fēng)化殼風(fēng)化差異性常常導(dǎo)致標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗很難進(jìn)行貫入操作時，圓錐動力觸探試驗可以彌補(bǔ)標(biāo)準(zhǔn)貫入原位試驗的不足，但利用圓錐動力觸探試驗錘擊數(shù)計算承載力的公式較少。因此，開展圓錐動力觸探擊數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)相關(guān)性分析，將圓錐動力觸探擊數(shù)折算為標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)，可以方便計算地基承載力。

4.1 標(biāo)準(zhǔn)貫入與圓錐動力觸探相關(guān)性分析

在研究工作區(qū)，選擇編號為GCK8、GCK10、GCK19的鉆孔，在同一鉆孔同一深度內(nèi)分別進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗和圓錐動力觸探試驗錘擊擊數(shù)對比研究，按照式(1)進(jìn)行修正(表4)，開展標(biāo)貫擊數(shù)N和動探擊數(shù)N63.5相關(guān)性擬合分析研究(圖5)。試驗結(jié)果揭示：圓錐動力觸探試驗與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗具有良好的一致性，隨著鉆進(jìn)試驗深度的增加，圓錐動力觸探試驗擊數(shù)與標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)同時增加，標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N與圓錐動力觸探擊數(shù)N63.5呈多項式相關(guān)，相關(guān)系數(shù)R2為0.8542，多項式關(guān)系式即式(2)為：

圖5 標(biāo)貫擊數(shù)N與動探擊數(shù)N63.5相關(guān)性分析圖

表4 標(biāo)貫擊數(shù)N和動探擊數(shù)N63.5 實測表

(2)

式中：N63.5為修正后的重型圓錐動力觸探試驗錘擊數(shù)；N為折算后的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)。

4.2 花崗巖風(fēng)化殼土體地基承載力建議值

由于梧州市地區(qū)風(fēng)化殼比較厚，無論是重大工程建設(shè)的深基礎(chǔ)工程，還是工民建設(shè)的淺基礎(chǔ)工程，風(fēng)化殼均是基礎(chǔ)工程的主要持力層。開展殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)分帶地基承載力計算，提供花崗巖風(fēng)化殼土體地基承載力建議值具有十分重要的意義。

利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗錘擊數(shù)確定土層承載力的計算公式較多，本文梳理了相關(guān)計算公式，見表5。依據(jù)花崗巖風(fēng)化殼殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)分帶工程地質(zhì)特征描述，再結(jié)合各個計算公式的適用范圍，按照工程經(jīng)驗類比法，花崗巖風(fēng)化殼殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)巖土體特征接近于粉土、黏土質(zhì)砂、中粗砂特征。因此，花崗巖風(fēng)化殼殘積土帶(Ⅵ)、全風(fēng)化帶(Ⅴ)、強(qiáng)風(fēng)化帶(Ⅳ)分帶進(jìn)行地基承載力計算，分別采用表5中(1)、(3)、(5)計算公式。花崗巖風(fēng)化殼土體地基承載力建議值如表6，殘積土帶地基承載力建議值范圍為197～422ikPa，全風(fēng)化帶地基承載力建議值范圍為227～502ikPa，強(qiáng)風(fēng)化帶地基承載力建議值范圍為392～507ikPa。

表5 標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗確定的地基承載力經(jīng)驗公式

表6 花崗巖風(fēng)化殼分帶地基承載力建議值

5 結(jié) 論

(1)粒度分析法可以作為區(qū)域花崗巖風(fēng)化殼土體分帶劃分的標(biāo)準(zhǔn)之一。粒徑>0.05 mm的土體含量占比≥60%、黏粒含量≥25%的風(fēng)化層為殘積土帶；粒徑>0.05 mm的土體含量占比為45%～60%、黏粒含量為15%～25%的風(fēng)化層為全風(fēng)化帶；粒徑>0.05 mm的土體顆粒含量占比≤45%、黏粒含量≤15%的風(fēng)化層為強(qiáng)風(fēng)化帶。

(2)花崗巖風(fēng)化土體的粒徑總體上隨著深度增加逐漸增大，砂礫和粉粒構(gòu)成其主要物質(zhì)組成部分，兩者含量百分比之和高達(dá)55%～85%；殘積土帶含量最大占比為粒徑小于0.005 mm的黏粒土，全風(fēng)化帶含量最大占比為粒徑0.05～0.01 mm的粉粒土，強(qiáng)風(fēng)化帶含量最大占比為粒徑0.5～2imm的砂粒土。

(3)當(dāng)粒徑<0.05 mm(分界點右側(cè)曲線)時，土體含量百分比大小為強(qiáng)風(fēng)化帶<全風(fēng)化帶<殘積土帶，當(dāng)粒徑>0.05 mm(分界點左側(cè)曲線)時，土體含量百分比大小為強(qiáng)風(fēng)化帶>全風(fēng)化帶>殘積土帶。因此，粒徑0.05 mm值亦為花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶劃分的重要指標(biāo)之一。綜合數(shù)據(jù)分析，揭示花崗巖風(fēng)化殼土體同時存在風(fēng)化的差異性和均一性。

(4)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗擊數(shù)和圓錐動力觸探試驗擊數(shù)呈多項式相關(guān)性，相關(guān)系數(shù)R2為0.8542，圓錐動力觸探試驗和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗隨土層深度的變化具有良好的一致性。提出花崗巖風(fēng)化殼土層地基承載力特征計算公式和建議值，殘積土帶地基承載力建議值為197～422ikPa，全風(fēng)化帶地基承載力建議值為227～502ikPa，強(qiáng)風(fēng)化帶地基承載力建議值為392～507ikPa。

(5)本文在宏觀分帶的基礎(chǔ)上，采用數(shù)理統(tǒng)計和綜合集成法，進(jìn)行了定性和定量分帶研究，系統(tǒng)提出了梧州市巨厚層花崗巖風(fēng)化殼垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)體系和“六分法”垂直分帶標(biāo)準(zhǔn)，對花崗巖分布區(qū)的重大工程建設(shè)與工程地質(zhì)特征參數(shù)的選取具有一定的指導(dǎo)與參照意義。