雷州半島徐聞縣前山鎮(zhèn)玄武巖殘積土工程地質(zhì)特性分析

蘇盛偉,王明甫,劉 軍

(中國電建集團西北勘測設(shè)計研究院有限公司，西安 710065)

0 前 言

中國雷州半島南部廣泛分布著第四紀(jì)噴發(fā)的玄武巖，雷州半島玄武巖發(fā)育在喜馬拉雅構(gòu)造運動雷瓊斷陷中。形成時期可劃分為早、晚2期，早期為中更新世(石峁嶺組Q2S)，晚期為晚更新世(湖光巖組Q3h)[1]。雷州半島的玄武巖常表現(xiàn)為堅硬氣孔狀塊狀、較堅硬-軟質(zhì)氣孔狀塊狀巖性綜合體，巖性主要為橄欖玄武巖，一般呈巖被狀分布。厚度一般為4～29 m，局部<4 m[2]。

巖體上部裂隙較發(fā)育，下部則普遍具有完整性。在溫濕多雨的條件下，原巖的孔洞、裂隙和礦物易風(fēng)化特征使其風(fēng)化殘積土表現(xiàn)出特殊的性質(zhì)。玄武巖在該區(qū)域濕熱氣候條件下，經(jīng)過漫長的物理、化學(xué)和生物風(fēng)化作用，上部全風(fēng)化形成殘積土。

玄武巖殘積土中，含有大量黏粒，富含次生鐵、鋁氧化物，主要形成于更新世(Q2)到上更新世(Q3)[3]的一類紅色土，稱為紅黏土。該區(qū)域地基土的成土母巖均以玄武巖為主體。玄武巖的氣孔構(gòu)造和研究區(qū)的濕熱氣候特點，造就了該地區(qū)殘積土的特殊工程地質(zhì)特性。

1 區(qū)域概述

研究區(qū)屬熱帶海洋性季風(fēng)氣候，冬春季多干旱，夏秋季炎熱多雨，干濕季明顯，距離海岸線2～4 km，地貌為晚第三紀(jì)至第四紀(jì)熔巖地貌和海城地貌，地勢相對平緩、開闊(見圖1)，場址區(qū)海拔高度20.00～110.00 m。

圖1 場址區(qū)地形地貌圖

研究區(qū)地基土主要為第四系全新統(tǒng)殘積紅黏土、粉質(zhì)黏土、全風(fēng)化玄武巖，其特征描述如下：

③層：喜馬拉雅期第四紀(jì)中更新世(β2)全風(fēng)化玄武巖，深灰色-灰黑色，濕，結(jié)構(gòu)松散～中密，以中密為主，硬塑狀態(tài)，風(fēng)化強烈，巖芯破碎呈碎土狀，層厚1～15 m。

按區(qū)內(nèi)地下水賦存條件、水理性質(zhì)和水力特征，將區(qū)內(nèi)地下水劃分為松散巖類孔隙水和火山巖孔洞裂隙水兩大類。其中松散巖類孔隙水按含水層埋深、水力特征和開采條件，又分為潛水一微承壓水(淺層水，含水層埋深小于30 m)；中層承壓水(含水層埋深30～200 m)；深層水(含水層埋深>200 m)，研究區(qū)揭露地下水埋深4～20 m。

場址區(qū)地震動峰值加速度為0.20g，相對應(yīng)的地震基本烈度為Ⅷ度[4]，區(qū)域構(gòu)造穩(wěn)定性較差。

2 土工實驗和原位測試結(jié)果與分析

殘積土試樣采集自地面以下2 m開始，10 m以內(nèi)取樣間距2 m；10 m以下取樣間距為3 m，試樣均為原狀土樣。在地基主要受力層內(nèi)，對厚度大于0.5 m的夾層或透鏡體，應(yīng)采取土樣或進行原位試樣。共完成56組室內(nèi)常規(guī)土工試驗，試驗成果見表1、2。

表1 地基土常規(guī)試驗成果統(tǒng)計表

表2 地基土力學(xué)試驗成果統(tǒng)計表

注：③全風(fēng)化玄武巖，巖芯風(fēng)化破碎呈土狀，硬塑狀態(tài)。

研究區(qū)玄武巖殘積土含水率和飽和度較高，天然含水率一般為21.7%～39.4%，飽和度一般都在80%以上；干密度低，孔隙比較大，孔隙比一般0.70～1.10，最大超過1.30，大孔隙明顯；液限和塑性指數(shù)較大，液限一般為35%～40%，最大超過46%，塑限一般為22%～24%，塑性指數(shù)一般15～18，大者超過20，液性指數(shù)0.04～0.73，平均值0.41，為硬塑或可塑狀態(tài)。

研究區(qū)殘積土液限一般在34.8%～46.7%之間，平均值39.2%，表層殘積土液限多大于40%，塑性指數(shù)14.1～20.1之間，根據(jù)《工程地質(zhì)手冊》(第4版)[5]，細(xì)粒土的分類，研究區(qū)表層殘積土為高液限黏土，下部為低液限黏土。

研究區(qū)玄武巖殘積土強度較高，壓縮性較低。固結(jié)快剪內(nèi)摩擦角在8.8°～20.4°之間，內(nèi)聚力19.8～45.6 kPa；壓縮系數(shù)0.30～0.5 MPa-1，壓縮模量在4.11～6.04 MPa之間，多屬于中等壓縮性土。

為了解地基巖(土)層的工程地質(zhì)特性，獲取巖(土)體的物理力學(xué)參數(shù)，進行了標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗，試驗統(tǒng)計成果見表3。

表3 由現(xiàn)場標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗確定的地基土的密實度和狀態(tài)表

注：擊數(shù)為修正后的擊數(shù)。

由標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗成果可知，場址區(qū)① 層紅黏土標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)5.8～23.3擊，平均值11.9擊，結(jié)構(gòu)松散～中密，以稍密為主；② 粉質(zhì)黏土標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)3.4～18.9擊，平均值9.9擊，結(jié)構(gòu)松散～中密，以稍密為主；③ 全風(fēng)化玄武巖標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)大于4.9～31.4擊，平均值16.0擊，結(jié)構(gòu)松散～密實，以中密為主。

3 物探測試結(jié)果和分析

殘積土地電阻率測試成果和剪切波速成果見表4、5。

表4 風(fēng)電場地電阻率測試成果統(tǒng)計表

表5 研究區(qū)鉆孔波速測試結(jié)果表

研究區(qū)殘積土地電阻率測試值17～224 Ω·m，平均約80 Ω·m；研究區(qū)2個孔覆蓋土層等效剪切波速Vsm為285～295 m/s，其平均等效剪切波速Vsm為290 m/s，另外依據(jù)本場地鉆探資料統(tǒng)計，本場地的覆蓋層厚度處于3～50 m之間，依據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》，本場地的場地類別整體上為Ⅱ類，土的類型整體上為中硬土。

4 結(jié) 語

研究區(qū)殘積土埋深差異較大，厚度分布不均勻。該殘積土有其特殊的工程地質(zhì)性質(zhì)：含水率和飽和度較高、密度低、孔隙比較大、強度較高、壓縮性較低，是良好的天然淺基礎(chǔ)持力層。

受高含水率和高飽和度影響，研究區(qū)殘積土地電阻率較小，平均值約80 Ω·m；區(qū)域殘積土覆蓋層等效剪切波速285～295 m/s，覆蓋層厚度小于50 m，場地類別為Ⅱ類，土的類型整體上為中硬土。

綜合上述內(nèi)容，給出研究區(qū)殘積土的物理力學(xué)參數(shù)建議值，見表6。

表6 研究區(qū)物理力學(xué)參數(shù)建議值表