攀枝花市炳四区某工程昔格达组岩土的工程特性

2017-04-24秦超冯琪

四川水泥 2017年1期

关键词：格达四区产状

秦超冯琪

（成都四海岩土工程有限公司四川成都 610000）

攀枝花市炳四区某工程昔格达组岩土的工程特性

秦超冯琪

（成都四海岩土工程有限公司四川成都 610000）

通过对攀枝花市炳四区某工程昔格达组粘土岩及粉砂岩的现场勘察调绘及室内土工试验，分析了该区昔格达地层工程地质特征。研究表明，其具有似土非土、似岩非岩的力学性质。节理裂隙发育，水稳性较差，工程地质性质较差。因而具有性质不稳定、易滑、易发生地质灾害等工程地质特征。为边坡的稳定性分析及防护措施提供设计依据。

昔格达组；工程特性；炳四区

1 概述

昔格达地层是我国西南地区的一套晚新生代湖相半沉积地层。以攀枝花市盐边县红格乡昔格达村命名，它北起汉源，南至攀枝花市，西界盐源，东临布托。呈不连续的南北向条带状、片状分布，出露面积大约4×104km2。在攀西地区的安定河谷，攀枝花市分布面积和厚度较大，常见沉积厚度100～200m 不等，厚者达400m 以上（不包括被剥蚀的部分）[1]。主要由灰绿色、灰黑色、灰黄色的粘土岩、粉砂质粘土岩和粉砂岩组成。该岩层为半成岩状，节理裂隙发育，遇水易软化，具有弱膨胀性，岩样的单轴抗压强度一般低于1MPa，工程分类中属极软岩。

自从常隆庆(1937)对该组地层进行研究以来，昔格达组地层就一直引起地质学家的浓厚兴趣。然而，由于昔格达组沉积物中缺乏生物化石，地层出露不全，而且缺乏可靠的定年手段和分析测试手段，使得昔格达地层的研究尚存在不少问题。对于昔格达组地层的成因，不同学者之间一直存在争议，分歧主要集中在湖泊类型方面。已经提出的成因机制主要有“冰湖沉积”（袁复礼，1958；第四纪冰川考察队，1977）、“河—湖—沼泽相沉积”（地质部四川省地质局第一区域地质测量队；王思敬等，1990；张岳桥等，2003）、“断陷湖泊沉积（正常湖相沉积）”（张宗祜，1994）及“泛湖沉积”或称“统一的晚新生代古大湖盆沉积”（蒋复初等，1999；王书兵等，2006； Kong et al．，2009）和堰塞湖沉积（陈智梁等，2004；徐则民，2011）[2-4]。此外，昔格达组在沉积环境、物质来源和成岩作用等方面具有特殊性，不同地区昔格达组地层特征既有共性，又具有差异性。

攀枝花市炳四区某工程位于攀枝花市炳四区机场路东侧，场地原始地貌为中低山构造剥蚀地貌，沟谷斜坡地形，场地地势四周高、中间低，北东角出口狭窄。其中大部分场地下覆第三系昔格达地层，昔格达粉砂岩与泥岩呈互层状产出。由于该区昔格达组节理裂隙发育且存在断层，因此给边坡稳定造成困难。本文通过研究该区昔格达地层工程特性，针对边坡给出了开挖、防护措施建议。

2 场区昔格达组地层特征

2.1 粒度成份

根据试验资料统计，昔格达组粘土岩砂粒（粒径0.5～0.05mm）含量一般占8%～13%，粉粒（粒径0.05～0.005mm）含量一般占46%～53%。粉粒含量约为粘粒含量的1.3倍，主要以粉粒为主。昔格达组粉砂岩颗粒成份主要以砂粒为主，砂粒含量最高，一般占60%～72%；粉粒一般占20%～30%；粘粒最少，一般占4%～8%。

2.2 矿物及化学成份

昔格达组粘土岩矿物成份以伊利石为主，高岭石、绿泥石次之。此外，还含有石英和铁的氧化物及少量蒙脱石等。昔格达组粉砂岩的矿物成份主要是石英、长石和方解石，其次含有绿帘石、角闪石和磁铁矿等。粘土岩和粉砂岩的化学成分以SiO2为主，依次有Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O等。

2.3 胶结物成分

昔格达组粘土岩及粉砂岩的胶结类型均为接触性胶结。粘土层有较好的结构连结，呈半胶结半成岩状；粉砂岩呈较疏松的半胶结状结构。

2.4 结构特征

粘土岩中颗粒大小不均，排列杂乱无章，粒间空隙较大；粉砂岩颗粒大小较均一，排列无序但较紧密，粒间空隙较小。

2.5 物理性质

该区昔格达组粘土岩和粉砂岩各物理性质指标见表1。

土名指标天然含水量W %重力密度γ kN/m饱和度S r%孔隙比e液限WL%塑限WP%塑性指数Ip液性指数IL昔格达组泥岩最大值 27.9 1.97 94 0.822 40.7 25.016.60.24

最小值23.3 1.92 88 0.723 34.921.413.50.14平均值26.5 1.94 92 0.776 38.423.614.80.18最大值28.8 1.98 98 0.848 41.326.816.50.20昔格达组粉砂岩最小值24.6 1.91 86 0.738 36.522.513.80.11平均值26.1 1.94 92 0.780 38.923.915.00.16

2.6 抗压及抗剪强度

该区昔格达组岩的压缩系数a1-2为0.15～0.20MPa-1，平均值0.18MPa-1；压缩模量Es1-2介于9.1～12.4MPa之间，平均值10.3MPa，属中等压缩性。

根据试验成果，昔格达组粘土岩和粉砂岩的内摩擦角Ф=14.7°～30°，粘聚力C=14.7～30kPa。但在浸水条件下强度降低较大。在浸水影响下，粘土岩承载力最大可降低50%以上，粘聚力C 值可降低40%，内摩擦角Ф值可降低 30%；而粉砂岩在浸水影响条件下，其承载力最大可降低25%以上，粘聚力C 值可降低50%以上，内摩擦角Ф值可降低10%以上。

2.7 产状及节理

经工程地质测绘和调查，该区昔格达组地层产状变化较大，测得产状∶C1：118 °∠18°；C2：338°∠4°；C3：231°∠28°。昔格达组地层与下部基岩不整合接触。

该区岩体节理裂隙发育，据现场昔格达组粉砂岩、泥岩互层中节理测定：①节理产状82°∠89°，主要节理，为剪节理，微涨，节理面平直、较光滑，延伸0.5米～数米，节理间距0.1～0.5米；②节理产状352°∠88°，为次要节理，节理微张，节理面起伏不平，较粗糙，延伸0.3米～数米，节理间距0.5～2米。岩体较破碎，多为镶嵌结构。③节理产状110°∠75°，为主要节理，张开度0.5～3mm，节理面较平直、粗糙，部分有粘性土充填，延伸数米～十余米，节理间距0.3～1.2米；④节理产状240°∠87°，为次要节理，节理微张，节理面起伏不平，粗糙，部分节理面附褐红色泥膜，延伸0.5米～数米，节理间距0.5～2米；⑤节理产状170°∠85°，次要节理，为张节理，节理面起伏不平，节理微张，粗糙，部分节理面附褐红色泥膜，延伸0.5米～数米，节理间距0.5～1米。节理裂隙发育，岩体较破碎。

2.8 断层

该区发现几条小型断层带，产状及发育情况见表2。