琼北地区玄武岩风化土工程物理力学特性评价

2010-04-15吴剑玉冯春燕

山西建筑 2010年22期

关键词：角砾玄武岩风化

吴剑玉冯春燕

琼北地区笫四纪玄武岩大面积出露，玄武岩风化土通常作为建筑物地基的持力层，对这种风化土的特性的研究具有一定的实际意义。

本文根据澄迈、洋浦、海口等地区勘察所取得的第一手资料进行研究、分析、类比，对玄武岩风化土所具有的特性提出自己的一点看法，供同行参考。

1 玄武岩风化土的现场特征

琼北地区分布的玄武岩风化土在垂直深度上存在风化程度差异，上部主要是残积黏土，下部则为含黏土角砾。

残积黏土:呈棕红色、褐红色，土中粉粘粒组含量大于90%，呈湿～饱和状态，可塑。该层厚度变化大，一般台地地段较厚，台地与洼地之间较薄，低洼地缺少此层。

含黏土角砾:褐黄色、灰褐色，稍密～密实，土中粒径约2 mm的粗颗粒含量约50%，局部见豆状或肾状铁锰质胶结层。该层在垂直方向上具有明显的风化差异，表现为角砾粒径上细下粗，中下部含玄武岩风化块石或球状风化孤石。

2 成因及其矿物化学成分

玄武岩属基性岩类，岩浆喷溢地表后，形成巨大的岩盘称之为玄武岩台地。由于湿热的气候有利于化学元素产生氧化淋滤作用，在风化分解的初始阶段，沿着基岩的柱状节理发生球状风化，仍保持母岩的结构、构造。但随着岩石基质逐渐松散，矿物成分开始分解，斜长石分解成高岭石类矿物，颜色先为灰白色而后渐变为粉红色，橄榄石转变为伊丁石，色林皂石和氧化铁，产生红色斑点。辉石则分解为铁质褐红色斑点，但仍可见辉石的残余。在化学成分方面也有强烈的变化，见表 1。Al2O3，Fe2O3，TiO2显著的积累，通过长期缓慢地进行风化分解的红土化过程，便形成以棕红色、褐红色为主要颜色的玄武岩风化土。

表1 玄武岩风化土的化学成分

琼北地区红黏土以高岭石、伊利石为主，其次为铝、铁质矿物成分。

3 玄武岩风化土的物理力学性质

1)在海口工地进行了地面强夯试验，强夯前后的物理力学性质指标对比如表2所示。载荷试验变形模量统计见表3。

2)在洋浦某地对天然湿度状态下残积黏土和含黏土角砾各做了6个浅层平板载荷试验，作为对比，在浸水饱和状态下也分别进行了同样的试验。试验结果如表4所示。

表2 残积黏土强夯前后物理、力学性质指标对比

表3 载荷试验变形模量统计表

表4 平板载荷试验结果统计表

与之相对应，琼北地区玄武岩风化土室内试验指标经统计整理后如表5所示。

表5 琼北地区玄武岩风化土室内试验指标

上述试验数据显示，本地区玄武岩风化土具有如下特点:塑性指数高，含水量高，孔隙比大(e＞1)，而压缩系数较低，有的地区为中低压缩性，一般呈可塑～硬塑状态、渗透性强。正因为这种土有着其特别的性质，经过地基处理试验(强夯)后的物理力学性质指标与夯前的变化并不大。

4 工程特性初步评价

1)从地貌、地质构成条件和土的物理、力学性质诸方面综合来看，玄武岩风化土是一种地区性的特殊土，在确定基础的砌置深度或地基处理方法时，应加以注意。2)玄武岩风化土具有大孔隙比，高含水量，中等压缩性，渗透性强等特点。虽然这类土具有大孔隙，但据室内分析资料表明，一般不具湿陷性。3)风化土原状样浸水饱和后的c，φ值比天然状态下低，原状土样浸水饱和压缩系数也比天然状态平均值要大1/2倍～1倍多。这说明玄武岩风化土在水的作用下力学强度显著降低，表明其抗水性差，所以在工程施工时要给予重视。

5 承载力分析

1)土工试验。①残积黏土:孔隙比e=0.325～2.325、平均值为1.442，液性指数大于1.0，建议承载力特征值为105 kPa～150 kPa。②含黏土角砾:孔隙比 e=0.510～2.320、平均值为 1.407，天然含水量10.7%～73.3%，平均44.5%，建议承载力特征值为160 kPa～ 250 kPa。

2)平板载荷试验。①残积黏土:天然湿度状态下各试验点极限荷载及承载力特征值差异明显，极限荷载平均为400 kPa，承载力特征值平均为175 kPa;饱和状态下各点极限荷载及承载力特征值比较接近，极限荷载平均为275 kPa，承载力特征值平均为138 kPa。②含黏土角砾:天然湿度状态下各试验点极限荷载及承载力特征值差别较大，极限荷载平均为483 kPa，承载力特征值平均为233 kPa，饱和状态下各点极限荷载及承载力特征值比较接近，极限荷载均为350 kPa，承载力特征值平均为140 kPa。

根据以往工程实践及上述经验结果综合分析，建议①残积黏土及②含黏土角砾承载力特征值如表6所示。