贛北地區中更新統網紋狀紅土承載力特征值探討

譚友根

(核工業江西工程勘察研究總院有限公司，江西 南昌 330096）

1 中更新統網紋狀紅土概述

江西省贛北地區分布有較多的中更新統網紋狀紅土（以下簡稱為網紋狀紅土），從南昌昌北、贛江新區、共青城至九江市均有分布。其名稱是地方特色的習慣叫法，是具有網紋狀構造的黏性土總稱。

贛北地區網紋狀紅土屬于第四紀中更新世時代殘坡積、沖洪積、冰磧堆積沉積物，一般具有紅白相間的蠕蟲狀或網紋狀構造，即紅色土中夾有大量的蠕蟲狀或網格狀的灰白色斑紋狀（粉質）黏土，成分以高嶺石為主。網紋狀紅土層狀態由上至下從堅硬變為硬塑、顏色逐漸變淺、結構致密，抗水能力較強，滲透性很小，為良好的隔水層，其底部一般有砂卵礫石層分布。網紋狀紅土一般具有低含水量，低壓縮性，高強度的特征。

網紋狀紅土通常分為均質和非均質兩類，均質網紋狀紅土其成分以粘性土為主，沉積結構相似，紅白相間網紋較均一，非均質網紋狀紅土其沉積結構不均勻，其粒徑分布不均，夾有大量的高度風化的白色砂卵礫石鑲嵌于紅色基質中。

圖1 網紋狀紅土

2 網紋狀紅土承載力特征值勘察取值現狀

通常地基土承載力特征值的確定方法有按理論公式計算法、按規范查表法及載荷試驗法，其中載荷試驗法是規范規定的基本方法。目前勘察單位主要依據標準貫入試驗擊數N，結合其物理力學性質指標查表并根據地方經驗綜合確定。由于網紋狀紅土力學性能的差異性，加之各個單位及技術人員取值各不相同，使得其承載力特征值建議值相差較大。

在江西省勘察規范編寫組專題3《江西省主要巖土層動力觸探與承載力特征值確定專題研究》[1]中收集了2018 年前共六家勘察單位52 個南昌昌北、贛江新區、九江地區代表性勘察報告標貫擊數及其報告建議承載力特征值，進行匯總后回歸分析，得到關系圖如圖2。

圖2 網紋狀紅土修正統計標貫擊數值與承載力特征值建議值關系圖

從圖2 可看出，經桿長修正后統計標貫擊數大部分為10 ～20 擊，對應的承載力特征值建議值為160 ～350kPa，其相關性較差，承載力特征值與標貫擊數極不對應。

另鄭明新[2]等收集了九江地區41 個勘察項目的統計結果，網紋狀紅土標貫擊數7 ～13 擊，地基承載力特征值取值從210 kPa ～350 kPa,地基土壓縮模量Es 從7.66 MPa ～12.7 MPa，并建立了標貫擊數與承載力特征值關系：fak=9.7943N+184.61 R=0.795。發現其標貫擊數比實際偏小，標貫擊數與承載力特征值也極不對應。

從上述收集的勘察報告分析，目前大多數勘察單位對網紋狀紅土承載力特征值取值160 ～350kPa，標貫擊數修正后統計值10 ～20 擊，而按標貫擊數查表法[3]可大約得到承載力特征值為210 ～570kPa，勘察報告取值明顯偏小。

究其原因分析如下：由于該層土一般呈堅硬狀，大多數勘察單位取樣時采用沖擊式鉆探方法，取樣采用厚壁取土器，該取樣方法無法取得I 級原狀樣，大部分取得的土樣擾動明顯，從而導致土工試驗數據孔隙比偏大，其它土工物理指標也有偏差，導致采用土工試驗數據得到的承載力特征值明顯比采用標貫擊數查表得到的值偏小。而勘察過程中一般不做載荷試驗，取值時出于安全考慮，往往取值取多種方法中的小值，所以往往因為土工數據得到的承載力特征值偏小，綜合起來取值自然偏小。

表1 勘察報告及載荷試驗數據

3 載荷試驗成果分析

針對贛北地區網紋狀紅土本文也收集了一些載荷試驗檢測資料，但大部分檢測資料只是根據勘察報告所提承載力特征值進行驗證，很多沒有達到極限破壞狀態，可參考性有限。

鄭明新[2]等收集了九江地區19 個網紋狀紅土測點加載至土體破壞，按照規范取值方法得到了19 個承載力特征值樣本，采用格拉布斯(Grubbs)法對試驗數據進行篩選，剔除一些不合理的數據，選擇檢驗水平為α=0.05，置信概率為P=0.95，在具有95%保證率的承載力特征值區間為（576.84kPa，910.52kPa），遺憾的是沒有相對應的標貫數據及土工試驗數據。

為了研究網紋狀紅土的地基承載力，鄭明新[1]等針對九江縣淵明大道西側江南熙園項目場地網紋紅土層開展了現場淺層平板載荷試驗。該場地上部地層為薄層新近填土，中部為較厚網紋紅粉質粘土層，下部為砂卵礫石層。載荷試驗土層為網紋狀粉質粘土層，并在HA=0.5m、HB=1.5m、HC=2.5m 三種不同土層深度平面開展載荷試驗，還對HC=2.5m 處開展了浸水載荷試驗。鄭明新等通過現場靜載荷試驗，得到如下結論：自然含水量狀態下的靜載荷試驗承載力特征值能達到600kPa ～1400kPa，但在浸水條件下承載力衰減較為嚴重，最大減小幅度達71.43%，一般具有400kPa 以上。在具有95%保證率條件下網紋狀紅土承載力特征值取值區間為377kPa ～910kPa。同時按照承載力特征值反算s/b 統計分析，在充分考慮安全度和概率上的保證率前提下，建議按照變形控制法確定承載力特征值時沉降寬度比取值范圍為0.0045 ～0.0070。

綜上分析，通過載荷試驗得到的網紋狀紅土承載力特征值比勘察報告所提的值幾乎翻倍，這些數據表明勘察報告所提承載力特征值大小嚴重脫離實際，在安全性得到保證的條件下有較大的提升空間，從而節約大量的建設投入。

4 工程實例分析

本文收集了九江市《九江萬達廣場項目》及九江柴桑區《九頌瓏園》勘察報告及其平板載荷試驗成果，這兩個項目均位于典型的網紋狀紅土分布區，其下均有一層卵石層。九江萬達廣場以網紋狀紅土作為地庫及其小高層的筏基持力層，九頌瓏園6 號樓(32F)以網紋狀紅土作筏基持力層，如今該兩個項目均已建成竣工，其地基變形滿足規范要求。資料如下表1[4-8]。

上表中粉質粘土③為網紋狀紅土，在萬達廣場場地進行平板載荷試驗時未達到極限破壞，九頌瓏園場地則達到了極限破壞。從表中可看出，勘察報告所提承載力特征值比平板載荷試驗值小很多，其標貫擊數修正后平均擊數約16、17 擊，依此查表可得其承載力特征值大約420kPa ～450kPa，壓縮模量約17kPa ～18Mpa，依土的孔隙比、液性指數查表所到的值約為240kPa ～280kPa，勘察報告取了二者小值。上表中對變形指標來說，平板試驗也比勘察報告所提依室內土工試驗得到的值大很多。根據承載力特征值的概念，依平板載荷試驗所得值是承載力特征值，是可以用以設計使用的。相比之下，根據動力觸探修正后的平均值查表得到的承載力特征值更接近載荷試驗值，而依土工參數孔隙比、液性指數查表小很多，不建議使用，原因如前所述。

5 結論與建議

現狀勘察報告所提的網紋狀紅土承載力特征值明顯比其真值平板載荷試驗值偏小較多，其受含水量影響較大，經水泡后下降較多。在自然含水量狀態下，充分考慮安全性，勘察報告中贛北地區硬塑-堅硬狀網紋狀紅土的承載力特征值建議值范圍為350 ～450KPa，可以作為小高層甚至超高層的淺基礎持力層。由于江西省勘察地方標準尚在制定中，江西省尚無表可查，實際工作中勘察設計人員可采用現場平板載荷試驗確定，或用修正后標貫擊數平均值參考湖北省勘察規范中老粘土承載力特征值經驗公式fak=30*N-60 進行計算并根據地方經驗綜合確定。本文收集的數據有限，錯誤在所難免，請同行們指正。對于標貫擊數及土工試驗數據和承載力特征值的相關關系，有待于專家學者繼續對其進行研究。