水電勘察初期一般土的分類及定名的探索與應(yīng)用

鐘 果，鄂 宇

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072）

水電勘察初期一般土的分類及定名的探索與應(yīng)用

鐘 果，鄂 宇

（中國電建集團(tuán)成都勘測設(shè)計研究院有限公司，四川 成都 610072）

水電工程中對土的分類主要按國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145－90）及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電水利工程土工試驗規(guī)程》（DL／T 5355－2006）等規(guī)范，其分類過于簡短或繁復(fù)，不僅在勘察初期未進(jìn)行系統(tǒng)室內(nèi)試驗的條件下不易定名分類，也不利于水電勘察初期對壩址區(qū)第四紀(jì)覆蓋層的整體把握認(rèn)識及對場地的工程特性及工程地質(zhì)問題的判斷。在實際應(yīng)用中我公司地質(zhì)專業(yè)曾采用過一套定名原則，但不系統(tǒng)且仍有不足之處，筆者在此基礎(chǔ)上試圖加以改進(jìn)，以求探索一套水電勘察初期地質(zhì)專業(yè)簡便實用的初判手段對一般土進(jìn)行分類定名。

水電勘察；土類定名；工程地質(zhì)

1 研究背景

水電勘察中常需對工程區(qū)廣泛分布的第四紀(jì)覆蓋層作深入研究，特別在壩址區(qū)，不僅因河谷演化時期長、改造因素多樣化而造成了河床覆蓋層相對深厚，層次復(fù)雜；水電工程本身的特殊性也造成了需對大壩下的覆蓋層地基作出相關(guān)工程地質(zhì)問題的解答。因此，在勘探初期對鉆孔取樣的土層進(jìn)行初判及分類劃分顯得尤為重要。如何圍繞工程地質(zhì)問題，在未進(jìn)行系統(tǒng)室內(nèi)試驗的條件下，宏觀把握壩區(qū)覆蓋層總體特征，并能在簡短的土類定名中得以體現(xiàn)，是有實際意義的。

2 現(xiàn)有規(guī)范對一般土的分類定名簡述

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021－2001）中（以下簡稱國標(biāo)）除對特殊類土的定名外，土的分類主要按粒徑大小并結(jié)合顆粒級配劃分，細(xì)顆粒土（粉土及黏性土）則加入塑性指數(shù)Ip參與定名劃分。定名僅包含一種粒徑級配，雖其顆粒質(zhì)量百分比大于總質(zhì)量的50%，但仍因所占比重有限，在工程中不能很好反映某些土的特性，例如碎石類土（見表1），僅能反映粒徑大于200 mm的顆粒質(zhì)量未超過總質(zhì)量的50%，且大于20 mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的一類土，卻不能反映該類土中其余部分組成，例如是另含有40%的粗砂還是40%的礫石，而這40%的粗砂或礫石對該土層的工程特性影響顯然不盡相同。

表1 巖土工程勘察規(guī)范 碎石土的分類

《水電水利工程土工試驗規(guī)程》（DL／T 5355－2006）（以下簡稱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）為行業(yè)規(guī)范，且主要以試驗為前提，因此其土的分類、代號及參數(shù)繁多，如對細(xì)粒土的分類用到了塑性指數(shù)Ip及液限WL（見表2）；而粗粒及巨粒類土則用到了多個百分比界限，如5%、15%、50%及75%等，另還有不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc等參數(shù)，可見如未進(jìn)行室內(nèi)試驗，在野外僅靠地質(zhì)工程師現(xiàn)場判斷，是很難對其劃分的。另外，對細(xì)砂～礫砂的定名劃分與國標(biāo)差異較大，該規(guī)范主要關(guān)注礫或砂中細(xì)粒土（即粉粒和黏粒）的含量，而國標(biāo)仍采取“過篩”的分類方式，主要考慮相對粒徑較大的顆粒所占比重。所以該規(guī)范將礫和砂兩個大類歸為粗粒土，而國標(biāo)則分別歸為碎石土及砂土類。《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145－90）（以下簡稱國家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)）同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一樣，總體將一般土分為巨粒、粗粒及細(xì)粒三類。判別方法與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)類似，其土名也有相同特點，即名稱較為繁復(fù)，土名中作為后綴的有石、土、礫和砂四種，土還包含了粗粒類的如“漂石混合土”和細(xì)粒類的如“高液限黏土”兩大類，容易產(chǎn)生混淆。

由上可見，國標(biāo)定名反映不夠細(xì)致，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定名需由試驗確定且與國家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)一樣定名繁復(fù)，這就難免使工作產(chǎn)生滯后性。而實際生產(chǎn)工作中需要在第一時間準(zhǔn)確把握土層特性并對其定名，達(dá)到聽其名便知其大致成分的目的，而不必去看繁臃的鉆孔鑒定的詳細(xì)內(nèi)容，這樣不僅便于工作的開展，也便于迅速對下一步勘探工作進(jìn)行合理調(diào)整，由此看來，形成一套簡便準(zhǔn)確的定名原則，是有實際生產(chǎn)意義的。

表2 水電水利工程土工試驗規(guī)程 細(xì)粒土的基本分類和定名

3 土的定名方式研究

我公司地質(zhì)專業(yè)現(xiàn)仍采用一套內(nèi)部定名法則，概括來講，雖避免了上述兩種命名的弊端，能較好的體現(xiàn)土體實際特征，卻較為臃長，較典型的如含漂（塊）卵（碎）礫石層、碎礫石土層等。此類定名法則仍有不足之處，如前者包括了土中所有出現(xiàn)過的粒組，卻難以表明各自所占比例，采用的僅是按粒徑排序的定名原則，甚至同級配下漂石和塊石的相對比例及卵石和碎石的比例也不能確定；后者為2個粒組范圍，卻因名稱后的“土”造成一定歧義，不知到底是“土”占的比例較大還是原意為宏觀的土層定名。

筆者認(rèn)為，為了較為準(zhǔn)確明了的定名土的名稱，綜合以上幾種土類命名方法、方式并加以改進(jìn)，以符合水電勘察中地質(zhì)專業(yè)的實際生產(chǎn)需求是較為合適的，經(jīng)比較研究，總結(jié)出以下定名原則：

針對水電工程勘察的地質(zhì)工作，因砂土在地震環(huán)境下可能存在液化，被歸為不良地基，所以取國標(biāo)中的分類模式較為合理，即把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中工程特性相近的巨粒類和礫類土合并為一類，其粒徑劃分標(biāo)準(zhǔn)仍按國家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的粒組劃分原則（即2～6原則，不再贅述）。一般土的粒組分為三個大類：石、砂及土類，分別對應(yīng)國標(biāo)中的碎石土、砂土及粉土和黏性土類。土類定名總體也分為上述三個大類，采取前綴＋土類的方式，這樣三類工程地質(zhì)特性均有明顯差異的土可通過名稱迅速得以判別。

3.1 石類定名原則

（1）石類定名一般為一級級配＋石（情況1）或兩級級配＋石（情況2）的定名方式，特殊情況下為三級級配＋石的定名方式（情況3）。首先參與定名的級配組仍采取國標(biāo)的原則，即顆粒級配由大到小先滿足顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%者為第一級級配顆粒的定名，位置靠后在大類之前。

（2）第二級級配定名原則為，除去已參與定名的第一級顆粒，級配質(zhì)量百分比最高的顆粒（如另兩級相等則取較大級配組）質(zhì)量百分比為0～15%則不參與定名，此時土類定名為情況1，如質(zhì)量百分比為15%～30%，則參與定名，在一級級配之前，加含字，此時為情況2。如質(zhì)量百分比為30%～50%，則參與定名，在一級級配之前，此時同樣為情況2。

（3）如除去已參與定名的第一級級配顆粒，另還有兩組級配顆粒含量均超過30%，則采用三級級配定名，顆粒由大至小排列，此時為情況3。如果另兩組級配顆粒含量均在15%～30%，則僅較大級配組參與定名，加含字，此時為情況2。

（4）漂塊、卵碎兩組按其磨圓程度僅選其一參與定名，原則為含量較高者。礫石粒徑較小，圓礫和角礫不參與定名，可見于詳細(xì)描述當(dāng)中。

3.2 砂類定名原則

（1）砂類定名，一般為一級級配定名，同樣按國標(biāo)原則確定，若為二級級配定名，則表示該段砂層不均一，且不易劃分為多個一級級配＋砂的層次，例如中粗砂或中細(xì)砂。

（2）質(zhì)量百分比最大的前兩位級配如分屬石類和砂類，即為跨層次定名，同樣按國標(biāo)原則先確定大類，如果為石類，且砂類百分比大于30%，則統(tǒng)一定名砂＋首先滿足質(zhì)量百分比大于50%的粒徑級配名稱；如果為石類，且砂類百分比為15%～30%，則統(tǒng)一定名含砂＋首先滿足質(zhì)量百分比大于50%的粒徑級配名稱，否則按石類定名原則定名；如果為砂類，則按國標(biāo)的砂土分類定名，即統(tǒng)稱礫砂。

3.3 土類定名原則

（1）土類定名分為粉土、粉質(zhì)黏土及黏土，定義均同國標(biāo)，砂土類跨層次定名僅有砂質(zhì)粉土，定義同國標(biāo)粉砂。

下面以舉例的方式說明較復(fù)雜的石類定名（見表3，省略漂石及卵石）：

表3 石類定名

4 結(jié) 論

按以上定名方式，僅從定名末的石、砂或土即可得出土層顆粒級配的總體認(rèn)識，參與定名的1～3個級配的顆粒質(zhì)量百分比一般在60%～70%以上，多則能達(dá)80%以上，能較好的反映土層的綜合情況，且從土層定名當(dāng)中可較為準(zhǔn)確的獲知含量百分比最高的幾類級配顆粒的含量排序關(guān)系和大致含量范圍，而名稱也相對簡短。細(xì)粒的砂及土類實際工作中一般粒徑相對較均一，從整體粒徑大小已經(jīng)可以獲知其性狀，故勘察初期定名相對簡單，也基本能滿足生產(chǎn)需要，而如需獲得詳細(xì)參數(shù)或最終的準(zhǔn)確定名，則仍須通過后期試驗數(shù)據(jù)加以判斷或修正。

［1］巖土工程勘察規(guī)范（GB 50021－2001）［S］.中國建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］水電水利工程土工試驗規(guī)程（DL／T 5355－2006）［S］.中國電力出版社，2009.

P642.1

B

1003－9805（2015）01－0037－03

2014－11－17

鐘 果（1983－），男，四川成都人，工程師，研究方向：工程地質(zhì)。