雷州半岛徐闻县前山镇玄武岩残积土工程地质特性分析

2018-07-25苏盛伟王明甫

西北水电 2018年3期

苏盛伟,王明甫,刘军

(中国电建集团西北勘测设计研究院有限公司，西安 710065)

0 前言

中国雷州半岛南部广泛分布着第四纪喷发的玄武岩，雷州半岛玄武岩发育在喜马拉雅构造运动雷琼断陷中。形成时期可划分为早、晚2期，早期为中更新世(石峁岭组Q2S)，晚期为晚更新世(湖光岩组Q3h)[1]。雷州半岛的玄武岩常表现为坚硬气孔状块状、较坚硬-软质气孔状块状岩性综合体，岩性主要为橄榄玄武岩，一般呈岩被状分布。厚度一般为4～29 m，局部<4 m[2]。

岩体上部裂隙较发育，下部则普遍具有完整性。在温湿多雨的条件下，原岩的孔洞、裂隙和矿物易风化特征使其风化残积土表现出特殊的性质。玄武岩在该区域湿热气候条件下，经过漫长的物理、化学和生物风化作用，上部全风化形成残积土。

玄武岩残积土中，含有大量黏粒，富含次生铁、铝氧化物，主要形成于更新世(Q2)到上更新世(Q3)[3]的一类红色土，称为红黏土。该区域地基土的成土母岩均以玄武岩为主体。玄武岩的气孔构造和研究区的湿热气候特点，造就了该地区残积土的特殊工程地质特性。

1 区域概述

研究区属热带海洋性季风气候，冬春季多干旱，夏秋季炎热多雨，干湿季明显，距离海岸线2～4 km，地貌为晚第三纪至第四纪熔岩地貌和海城地貌，地势相对平缓、开阔(见图1)，场址区海拔高度20.00～110.00 m。

图1 场址区地形地貌图

研究区地基土主要为第四系全新统残积红黏土、粉质黏土、全风化玄武岩，其特征描述如下：

③层：喜马拉雅期第四纪中更新世(β2)全风化玄武岩，深灰色-灰黑色，湿，结构松散～中密，以中密为主，硬塑状态，风化强烈，岩芯破碎呈碎土状，层厚1～15 m。

按区内地下水赋存条件、水理性质和水力特征，将区内地下水划分为松散岩类孔隙水和火山岩孔洞裂隙水两大类。其中松散岩类孔隙水按含水层埋深、水力特征和开采条件，又分为潜水一微承压水(浅层水，含水层埋深小于30 m)；中层承压水(含水层埋深30～200 m)；深层水(含水层埋深>200 m)，研究区揭露地下水埋深4～20 m。

场址区地震动峰值加速度为0.20g，相对应的地震基本烈度为Ⅷ度[4]，区域构造稳定性较差。

2 土工实验和原位测试结果与分析

残积土试样采集自地面以下2 m开始，10 m以内取样间距2 m；10 m以下取样间距为3 m，试样均为原状土样。在地基主要受力层内，对厚度大于0.5 m的夹层或透镜体，应采取土样或进行原位试样。共完成56组室内常规土工试验，试验成果见表1、2。

表1 地基土常规试验成果统计表

表2 地基土力学试验成果统计表

注：③全风化玄武岩，岩芯风化破碎呈土状，硬塑状态。

研究区玄武岩残积土含水率和饱和度较高，天然含水率一般为21.7%～39.4%，饱和度一般都在80%以上；干密度低，孔隙比较大，孔隙比一般0.70～1.10，最大超过1.30，大孔隙明显；液限和塑性指数较大，液限一般为35%～40%，最大超过46%，塑限一般为22%～24%，塑性指数一般15～18，大者超过20，液性指数0.04～0.73，平均值0.41，为硬塑或可塑状态。

研究区残积土液限一般在34.8%～46.7%之间，平均值39.2%，表层残积土液限多大于40%，塑性指数14.1～20.1之间，根据《工程地质手册》(第4版)[5]，细粒土的分类，研究区表层残积土为高液限黏土，下部为低液限黏土。

研究区玄武岩残积土强度较高，压缩性较低。固结快剪内摩擦角在8.8°～20.4°之间，内聚力19.8～45.6 kPa；压缩系数0.30～0.5 MPa-1，压缩模量在4.11～6.04 MPa之间，多属于中等压缩性土。

为了解地基岩(土)层的工程地质特性，获取岩(土)体的物理力学参数，进行了标准贯入试验，试验统计成果见表3。

表3 由现场标准贯入试验确定的地基土的密实度和状态表

注：击数为修正后的击数。

由标准贯入试验成果可知，场址区① 层红黏土标准贯入击数5.8～23.3击，平均值11.9击，结构松散～中密，以稍密为主；② 粉质黏土标准贯入击数3.4～18.9击，平均值9.9击，结构松散～中密，以稍密为主；③ 全风化玄武岩标准贯入击数大于4.9～31.4击，平均值16.0击，结构松散～密实，以中密为主。

3 物探测试结果和分析

残积土地电阻率测试成果和剪切波速成果见表4、5。

表4 风电场地电阻率测试成果统计表

表5 研究区钻孔波速测试结果表

研究区残积土地电阻率测试值17～224 Ω·m，平均约80 Ω·m；研究区2个孔覆盖土层等效剪切波速Vsm为285～295 m/s，其平均等效剪切波速Vsm为290 m/s，另外依据本场地钻探资料统计，本场地的覆盖层厚度处于3～50 m之间，依据《建筑抗震设计规范》，本场地的场地类别整体上为Ⅱ类，土的类型整体上为中硬土。