海南島花崗巖殘積土直接快剪強(qiáng)度參數(shù)的回歸分析★

熊 崢

(海南省公路勘察設(shè)計(jì)院，海南 海口 570206)

0 引言

花崗巖殘積土是花崗巖經(jīng)物理風(fēng)化和化學(xué)風(fēng)化后殘留在原地的第四紀(jì)松散堆積物。20世紀(jì)80年代之前，國(guó)內(nèi)主要將花崗巖殘積土作為黏性土或紅土進(jìn)行研究[1-3]。隨著工程建設(shè)的開(kāi)展，發(fā)現(xiàn)花崗巖殘積土表現(xiàn)出來(lái)的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和工程特性比較異常，既不同于一般的黏性土，又不同于紅土，逐漸將花崗巖殘積土作為單獨(dú)的一類特殊土進(jìn)行研究，對(duì)花崗巖殘積土的分類、結(jié)構(gòu)性問(wèn)題以及試驗(yàn)方法、參數(shù)取值等進(jìn)行了較為深入的研究[4-7]。

花崗巖殘積土中保留了較多的石英顆粒，因此，其抗剪強(qiáng)度參數(shù)兼具一般黏性土和砂土的性質(zhì)。本文對(duì)海南中線高速公路屯昌至瓊中段花崗巖殘積土直接快剪試驗(yàn)成果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，重點(diǎn)關(guān)注土中粗粒含量對(duì)其抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響，提出適用于海南島花崗巖殘積土的抗剪強(qiáng)度(直接快剪)參數(shù)回歸公式，并以海南省萬(wàn)寧至洋浦高速公路試驗(yàn)成果對(duì)公式進(jìn)行驗(yàn)證。

1 花崗巖殘積土的分類

根據(jù)顆粒組成，花崗巖殘積土按表1進(jìn)行分類[8]。該規(guī)范將大于2 mm的顆粒含量作為分類指標(biāo)。

表1 花崗巖殘積土分類

2 海南島花崗巖殘積土的粒度成分

表2為海南中線高速公路(G9811)屯昌至瓊中段花崗巖殘積土粒度平均組成情況。花崗巖殘積土的粒度分布呈現(xiàn)“粗細(xì)均衡”的分布特征，粗顆粒(粒徑≥0.075 mm)與細(xì)顆粒(粒徑<0.075 mm)的含量基本相當(dāng)。這樣粒度組成及化學(xué)成分，決定了花崗巖殘積土的組構(gòu)：由粗顆粒構(gòu)成土骨架，粗顆粒之間主要由游離氧化物包裹及填充實(shí)現(xiàn)聯(lián)結(jié)，還有部分來(lái)自原巖礦物晶粒間的殘存聯(lián)結(jié)，孔隙比較大。

表2 花崗巖殘積土顆粒分析結(jié)果

3 粒度成分對(duì)抗剪強(qiáng)度參數(shù)的影響

圖1～圖8是粘聚力c及內(nèi)摩擦角φ與各粒組累計(jì)含量的關(guān)系散點(diǎn)圖，由圖1～圖8可見(jiàn):

1)c及φ與大于0.075 mm,0.25 mm及0.5 mm的顆粒累計(jì)含量ρ0.075,ρ0.25及ρ0.5無(wú)相關(guān)性。

2)c及φ與大于2 mm的顆粒累計(jì)含量ρ2具有線性相關(guān)性，其趨勢(shì)在ρ2含量20%處發(fā)生突變。

3)以上統(tǒng)計(jì)規(guī)律證明，大于2 mm的顆粒對(duì)花崗巖殘積土抗剪強(qiáng)度參數(shù)有實(shí)質(zhì)性的影響，且其含量20%是影響抗剪強(qiáng)度參數(shù)的突變點(diǎn)。這一結(jié)果與文獻(xiàn)[8]中按照2 mm顆粒含量且以含量20%對(duì)花崗巖殘積土進(jìn)行分類是一致的。

4)c及φ與ρ2回歸公式如式(1)，式(2)所示。

(1)

(2)

4 工程運(yùn)用

將式(1)及式(2)用于海南省萬(wàn)寧至洋浦高速公路工可階段深挖路塹段花崗巖殘積土直接快剪參數(shù)估計(jì)，并與試驗(yàn)結(jié)果對(duì)比，限于篇幅，列出部分結(jié)果如圖9，圖10所示。可見(jiàn)，試驗(yàn)值與回歸值較為接近。

5 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)以上分析可以得出以下結(jié)論：

1)花崗巖殘積土的微結(jié)構(gòu)特點(diǎn)決定了其強(qiáng)度性質(zhì)與土中粗顆粒含量直接相關(guān)。

2)花崗巖殘積土中大于2 mm的顆粒含量與其抗剪強(qiáng)度參數(shù)(直接快剪)具有線性相關(guān)性，且顆粒含量以20%為分界點(diǎn)。

3)通過(guò)工程驗(yàn)證，本文提出的回歸公式可用于海南島花崗巖殘積土直接快剪強(qiáng)度參數(shù)的估計(jì)。

[1] 高國(guó)瑞.中國(guó)紅土的微結(jié)構(gòu)和工程性質(zhì)[J].巖土工程學(xué)報(bào),1985,7(5):10-21.

[2] 林宗元.試論紅土的工程分類[J].巖土工程學(xué)報(bào),1989,11(1):83-96.

[3] 左 權(quán),王 清,唐大雄.華南湘贛粵地區(qū)紅土層殘積紅土的工程地質(zhì)研究[J].長(zhǎng)春地質(zhì)學(xué)院學(xué)報(bào),1994,24(1):70-76.

[4] 張永波,張 云,陳 戈,等.花崗巖殘積土工程類型劃分體系研究[J].地球?qū)W報(bào),1997,18(2):201-204.

[5] 趙建軍,王思敬,尚彥軍,等.全風(fēng)化花崗巖抗剪強(qiáng)度影響因素分析[J].巖土力學(xué),2005,26(4):624-628.

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[7] 陳曉平，周秋娟，蔡曉英.高液限花崗巖殘積土的物理特性和剪切特性[J].巖土力學(xué)，2011,23(6):901-907.

[8] JTG C20—2011，公路工程地質(zhì)勘察規(guī)范[S].