攀枝花市炳四區某工程昔格達組巖土的工程特性

秦 超 馮 琪

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610000）

攀枝花市炳四區某工程昔格達組巖土的工程特性

秦 超 馮 琪

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610000）

通過對攀枝花市炳四區某工程昔格達組粘土巖及粉砂巖的現場勘察調繪及室內土工試驗，分析了該區昔格達地層工程地質特征。研究表明，其具有似土非土、似巖非巖的力學性質。節理裂隙發育，水穩性較差，工程地質性質較差。因而具有性質不穩定、易滑、易發生地質災害等工程地質特征。為邊坡的穩定性分析及防護措施提供設計依據。

昔格達組；工程特性；炳四區

1 概述

昔格達地層是我國西南地區的一套晚新生代湖相半沉積地層。以攀枝花市鹽邊縣紅格鄉昔格達村命名，它北起漢源，南至攀枝花市，西界鹽源，東臨布托。呈不連續的南北向條帶狀、片狀分布，出露面積大約4×104km2。在攀西地區的安定河谷，攀枝花市分布面積和厚度較大，常見沉積厚度100～200m 不等，厚者達400m 以上（不包括被剝蝕的部分）[1]。主要由灰綠色、灰黑色、灰黃色的粘土巖、粉砂質粘土巖和粉砂巖組成。該巖層為半成巖狀，節理裂隙發育，遇水易軟化，具有弱膨脹性，巖樣的單軸抗壓強度一般低于1MPa，工程分類中屬極軟巖。

自從常隆慶(1937)對該組地層進行研究以來，昔格達組地層就一直引起地質學家的濃厚興趣。然而，由于昔格達組沉積物中缺乏生物化石，地層出露不全，而且缺乏可靠的定年手段和分析測試手段，使得昔格達地層的研究尚存在不少問題。對于昔格達組地層的成因，不同學者之間一直存在爭議，分歧主要集中在湖泊類型方面。已經提出的成因機制主要有“冰湖沉積”（袁復禮，1958；第四紀冰川考察隊，1977）、“河—湖—沼澤相沉積”（地質部四川省地質局第一區域地質測量隊；王思敬等，1990；張岳橋等，2003）、“斷陷湖泊沉積（正常湖相沉積）”（張宗祜，1994）及“泛湖沉積”或稱“統一的晚新生代古大湖盆沉積”（蔣復初等，1999；王書兵等，2006； Kong et al．，2009）和堰塞湖沉積（陳智梁等，2004；徐則民，2011）[2-4]。此外，昔格達組在沉積環境、物質來源和成巖作用等方面具有特殊性，不同地區昔格達組地層特征既有共性，又具有差異性。

攀枝花市炳四區某工程位于攀枝花市炳四區機場路東側，場地原始地貌為中低山構造剝蝕地貌，溝谷斜坡地形，場地地勢四周高、中間低，北東角出口狹窄。其中大部分場地下覆第三系昔格達地層，昔格達粉砂巖與泥巖呈互層狀產出。由于該區昔格達組節理裂隙發育且存在斷層，因此給邊坡穩定造成困難。本文通過研究該區昔格達地層工程特性，針對邊坡給出了開挖、防護措施建議。

2 場區昔格達組地層特征

2.1 粒度成份

根據試驗資料統計，昔格達組粘土巖砂粒（粒徑0.5～0.05mm）含量一般占8%～13%，粉粒（粒徑0.05～0.005mm）含量一般占46%～53%。粉粒含量約為粘粒含量的1.3倍，主要以粉粒為主。昔格達組粉砂巖顆粒成份主要以砂粒為主，砂粒含量最高，一般占60%～72%；粉粒一般占20%～30%；粘粒最少，一般占4%～8%。

2.2 礦物及化學成份

昔格達組粘土巖礦物成份以伊利石為主，高嶺石、綠泥石次之。此外，還含有石英和鐵的氧化物及少量蒙脫石等。昔格達組粉砂巖的礦物成份主要是石英、長石和方解石，其次含有綠簾石、角閃石和磁鐵礦等。粘土巖和粉砂巖的化學成分以SiO2為主，依次有Al2O3，Fe2O3，CaO，MgO，K2O等。

2.3 膠結物成分

昔格達組粘土巖及粉砂巖的膠結類型均為接觸性膠結。粘土層有較好的結構連結，呈半膠結半成巖狀；粉砂巖呈較疏松的半膠結狀結構。

2.4 結構特征

粘土巖中顆粒大小不均，排列雜亂無章，粒間空隙較大；粉砂巖顆粒大小較均一，排列無序但較緊密，粒間空隙較小。

2.5 物理性質

該區昔格達組粘土巖和粉砂巖各物理性質指標見表1。

土名 指 標天然含水量W %重力密度γ kN/m飽和度S r%孔隙比e液限WL%塑限WP%塑性指數Ip液性指數IL昔格達組泥巖 最大值 27.9 1.97 94 0.822 40.7 25.016.60.24

最小值23.3 1.92 88 0.723 34.921.413.50.14平均值26.5 1.94 92 0.776 38.423.614.80.18最大值28.8 1.98 98 0.848 41.326.816.50.20昔格達組粉砂巖最小值24.6 1.91 86 0.738 36.522.513.80.11平均值26.1 1.94 92 0.780 38.923.915.00.16

2.6 抗壓及抗剪強度

該區昔格達組巖的壓縮系數a1-2為0.15～0.20MPa-1，平均值0.18MPa-1；壓縮模量Es1-2介于9.1～12.4MPa之間，平均值10.3MPa，屬中等壓縮性。

根據試驗成果，昔格達組粘土巖和粉砂巖的內摩擦角Ф=14.7°～30°，粘聚力C=14.7～30kPa。但在浸水條件下強度降低較大。在浸水影響下，粘土巖承載力最大可降低50%以上，粘聚力C 值可降低40%，內摩擦角Ф值可降低 30%；而粉砂巖在浸水影響條件下，其承載力最大可降低25%以上，粘聚力C 值可降低50%以上，內摩擦角Ф值可降低10%以上。

2.7 產狀及節理

經工程地質測繪和調查，該區昔格達組地層產狀變化較大，測得產狀∶C1：118 °∠18°；C2：338°∠4°；C3：231°∠28°。昔格達組地層與下部基巖不整合接觸。

該區巖體節理裂隙發育，據現場昔格達組粉砂巖、泥巖互層中節理測定：①節理產狀82°∠89°，主要節理，為剪節理，微漲，節理面平直、較光滑，延伸0.5米～數米，節理間距0.1～0.5米；②節理產狀352°∠88°，為次要節理，節理微張，節理面起伏不平，較粗糙，延伸0.3米～數米，節理間距0.5～2米。巖體較破碎，多為鑲嵌結構。③節理產狀110°∠75°，為主要節理，張開度0.5～3mm，節理面較平直、粗糙，部分有粘性土充填，延伸數米～十余米，節理間距0.3～1.2米；④節理產狀240°∠87°，為次要節理，節理微張，節理面起伏不平，粗糙，部分節理面附褐紅色泥膜，延伸0.5米～數米，節理間距0.5～2米；⑤節理產狀170°∠85°，次要節理，為張節理，節理面起伏不平，節理微張，粗糙，部分節理面附褐紅色泥膜，延伸0.5米～數米，節理間距0.5～1米。節理裂隙發育，巖體較破碎。

2.8 斷層

該區發現幾條小型斷層帶，產狀及發育情況見表2。

斷層調查統計表 表2

3 結論

綜上所述，該區昔格達組地層具有以下工程地質特征：

（1）昔格達組粘土巖顆粒成分以粉粒為主，粒間空隙較大，粉砂巖顆粒成分以砂粒為主，粒間空隙較小。

（2）昔格達組粘土巖和粉砂巖具有一定的抗壓強度和抗剪強度，壓縮性中等。但具有遇水軟化明顯的特征。

（3）昔格達組地層產狀變化較大、節理裂隙發育且存在斷層破碎帶。

總之，昔格達組地層由于其形成時代較新，未完全固結成巖，因此具有似土非土、似巖非巖的力學性質。節理、層面抗剪強度較低，水穩性較差，工程地質性質較差。正是這種獨特的力學性質特征導致其具有性質不穩定、易滑、易發生地質災害等工程地質特征。

因此，對于該區昔格達組邊坡，邊坡開挖時應選擇合理的高度及坡度；注意開挖順序，嚴禁坡腳開挖；應特別注意邊坡的防水、排水等措施。

[1]王思敬,黃鼎成.攀西地區環境工程地質[M].北京∶海洋出版社,1990.

[2]王書兵,趙志中,喬彥松,等.瀘定昔格達組時代認定與古環境[J].第四紀研究,2006,26(3)∶257-264.

[3]徐則民. 金沙江寨子村滑坡壩堰塞湖沉積及其對昔格達組地層成因的啟示[J].地質論評,2011,57(5)∶675-686

[4]陳智梁,孫志明,Royden L H,張選陽.四川瀘定昔格達組的堰塞湖成因及其意義[J].第四紀研究,2004,24(6)∶614-620.

TU75

B

1007-6344（2017）01-0214-02