全風化花崗巖的工程特性及工程措施

黃國良

（中鐵第四勘察設計院集團有限公司，湖北 武漢430063）

1 全風化花崗巖的工程特性

1.1 全風化花崗巖物理力學特性

全風化花崗巖礦物成分的不同造成花崗巖工程性質有較大的差異。花崗巖形成條件及結構特征的不同導致經典或一般土力學理論無法對全風化花崗巖工程特性給出本質合理的解釋。一般情況下，天然狀態的下的花崗巖抗剪強度較高，壓縮模量較大，孔隙比較大，含水率偏低的特性。全風化花崗巖的工程特性受到其含黏土礦物（高嶺土、蒙脫石、伊利石）的影響較大，根據黏土礦物含量的差異，風化物表現出呈砂土狀或者黏土狀，直接影響花崗巖的工程特性。

1.2 全風化花崗巖力學指標的選取

全風化花崗巖力學指標的選擇直接決定設計的安全性、經濟性及合理性，目前對于全風化花崗巖力學指標的選擇方法有差異，主要方法為室內試驗、原位測試及相關經驗。室內試驗主要是利用工程地質鉆探孔所采取的原狀土樣或擾動土樣，通過室內剪切試驗及壓縮試驗，測得全風化花崗巖的抗剪強度指標及壓縮指標，受到難于采取原狀樣等局限，室內試驗所測指標一般偏低。原位測試主要是通過靜力觸探勘探孔以及載荷試驗、現場大規模剪切試驗及孔內剪切試驗等方法。現場原位測試所采取指標一般偏高。巖土工程宏觀的判斷對于工程來講是至關重要，經驗知識是不可或缺的重要內容，全風化花崗巖力學參數可以也應該通過工程地質類比的方法，利用既有工程中類似的相關經驗知識和指標數值，類比確定其力學指標。建議花崗巖全風化的力學指標結合室內試驗、原位測試以及相關經驗，綜合確定合理的力學指標來指導設計。

2 全風化花崗巖的工程措施及病害治理

2.1 路基

2.1.1 邊坡及基床

花崗巖風化物中礫石和砂粒成分比例較大，一般Φ值較大，C值較小，這樣的風化物若是沒有水的影響，天然強度較高，若是在水的影響下，風化物強度衰減程度大，容易形成邊坡沖蝕和崩塌，路基邊坡常因水流沖蝕作用造成沖溝發育，進而引起邊坡坍塌破壞，在施工開挖中邊坡沿節理面破壞，甚至形成工程滑坡。因此花崗巖路塹高邊坡應加強防護，常在坡腳設置擋土墻等支擋措施，并做好坡面防、排、截水措施。

若花崗巖風化物中黏粒、粉粒成分比例較大，一般C值較大，Φ值較小，這樣的風化物天然強度較大，在水的作用下，土體強度衰減較慢，不易形成沖蝕破壞，但是路基基床容易產生翻漿冒泥破壞。設計中應進行基床處理，換填中粗砂或加土工合成材料封閉等措施。

2.1.2 地基處理

谷地地下水位較高，受到地下水的長期浸泡，一般軟土分布較為廣泛，規模較大，如池塘中發育的塘中淤積成因的流塑狀、軟塑狀淤泥或淤泥質土,沖溝中發育的沖積、洪積成因的流塑狀、軟塑狀土等。因此在工程勘察設計中應重點查明花崗巖地區谷地軟土的發育情況，并采取適當的地基處理措施。

2.2 橋梁

2.2.1 球狀風化

完整的弱風化花崗巖為良好的橋梁墩臺基礎持力層，在花崗巖球狀風化發育，地質勘察中應鉆至完整弱風化基巖不少于10m，防止橋梁基礎置于孤石之上，造成橋梁墩臺的沉降、傾斜。

2.2.2 施工影響

橋梁樁基礎施工過程中，全風化花崗巖土體受到擾動，若受到施工影響，使得鉆孔長期處于泡水狀態，全風化花崗巖其承載力急劇降低，從而降低了樁側摩擦力，從而影響樁基礎的承載力。因此施工中因采取合理的施工工藝及措施。

2.3 隧道

2.3.1 洞門坍塌

隧道進出口施工困難，圍巖基本喪失自穩能力，特別是富水地段，自身的強度基本降為零，充分利用圍巖自穩能力基本無法實現，在施工中應充分考慮覆蓋層的自重對支護結構產生的荷載，加強支護，同時在施工中重點對支護結構的受力情況做出及時、正確的判斷，防止洞門的坍塌。

2.3.2 不均勻風化

花崗巖風化土中存在球狀風化核，俗稱“孤石”，其埋藏分布及大小不均，難以通過勘察手段查明，抗壓強度可達100MP以上，周邊巖體強度小得多，且容易遇水軟化、崩解，嚴重影響盾構隧道的安全施工。

3 結束語

全風化花崗巖的工程特性研究是一項基礎領域的研究，目前還不夠完善。由于花崗巖風化物礦物、結構等的差異性，工程特性有較大差異，本文中所列取的路基、橋梁、隧道工程中花崗巖工程問題僅較為典型，但不能涵蓋所有的工程問題，但是隨著新工藝、新技術的不斷更新，對花崗巖地區的工程問題的發現、預防和整治將更加合理、完善。