琼北地区玄武岩风化土工程物理力学特性评价

吴剑玉 冯春燕

琼北地区笫四纪玄武岩大面积出露，玄武岩风化土通常作为建筑物地基的持力层，对这种风化土的特性的研究具有一定的实际意义。

本文根据澄迈、洋浦、海口等地区勘察所取得的第一手资料进行研究、分析、类比，对玄武岩风化土所具有的特性提出自己的一点看法，供同行参考。

1 玄武岩风化土的现场特征

琼北地区分布的玄武岩风化土在垂直深度上存在风化程度差异，上部主要是残积黏土，下部则为含黏土角砾。

残积黏土:呈棕红色、褐红色，土中粉粘粒组含量大于90%，呈湿～饱和状态，可塑。该层厚度变化大，一般台地地段较厚，台地与洼地之间较薄，低洼地缺少此层。

含黏土角砾:褐黄色、灰褐色，稍密～密实，土中粒径约2 mm的粗颗粒含量约50%，局部见豆状或肾状铁锰质胶结层。该层在垂直方向上具有明显的风化差异，表现为角砾粒径上细下粗，中下部含玄武岩风化块石或球状风化孤石。

2 成因及其矿物化学成分

玄武岩属基性岩类，岩浆喷溢地表后，形成巨大的岩盘称之为玄武岩台地。由于湿热的气候有利于化学元素产生氧化淋滤作用，在风化分解的初始阶段，沿着基岩的柱状节理发生球状风化，仍保持母岩的结构、构造。但随着岩石基质逐渐松散，矿物成分开始分解，斜长石分解成高岭石类矿物，颜色先为灰白色而后渐变为粉红色，橄榄石转变为伊丁石，色林皂石和氧化铁，产生红色斑点。辉石则分解为铁质褐红色斑点，但仍可见辉石的残余。在化学成分方面也有强烈的变化，见表 1。Al2O3，Fe2O3，TiO2显著的积累，通过长期缓慢地进行风化分解的红土化过程，便形成以棕红色、褐红色为主要颜色的玄武岩风化土。

表1 玄武岩风化土的化学成分

琼北地区红黏土以高岭石、伊利石为主，其次为铝、铁质矿物成分。

3 玄武岩风化土的物理力学性质

1)在海口工地进行了地面强夯试验，强夯前后的物理力学性质指标对比如表2所示。载荷试验变形模量统计见表3。

2)在洋浦某地对天然湿度状态下残积黏土和含黏土角砾各做了6个浅层平板载荷试验，作为对比，在浸水饱和状态下也分别进行了同样的试验。试验结果如表4所示。

表2 残积黏土强夯前后物理、力学性质指标对比

表3 载荷试验变形模量统计表

表4 平板载荷试验结果统计表

与之相对应，琼北地区玄武岩风化土室内试验指标经统计整理后如表5所示。

表5 琼北地区玄武岩风化土室内试验指标

上述试验数据显示，本地区玄武岩风化土具有如下特点:塑性指数高，含水量高，孔隙比大(e＞1)，而压缩系数较低，有的地区为中低压缩性，一般呈可塑～硬塑状态、渗透性强。正因为这种土有着其特别的性质，经过地基处理试验(强夯)后的物理力学性质指标与夯前的变化并不大。

4 工程特性初步评价

1)从地貌、地质构成条件和土的物理、力学性质诸方面综合来看，玄武岩风化土是一种地区性的特殊土，在确定基础的砌置深度或地基处理方法时，应加以注意。2)玄武岩风化土具有大孔隙比，高含水量，中等压缩性，渗透性强等特点。虽然这类土具有大孔隙，但据室内分析资料表明，一般不具湿陷性。3)风化土原状样浸水饱和后的c，φ值比天然状态下低，原状土样浸水饱和压缩系数也比天然状态平均值要大1/2倍～1倍多。这说明玄武岩风化土在水的作用下力学强度显著降低，表明其抗水性差，所以在工程施工时要给予重视。

5 承载力分析

1)土工试验。①残积黏土:孔隙比e=0.325～2.325、平均值为1.442，液性指数大于1.0，建议承载力特征值为105 kPa～150 kPa。②含黏土角砾:孔隙比 e=0.510～2.320、平均值为 1.407，天然含水量10.7%～73.3%，平均44.5%，建议承载力特征值为160 kPa～ 250 kPa。

2)平板载荷试验。①残积黏土:天然湿度状态下各试验点极限荷载及承载力特征值差异明显，极限荷载平均为400 kPa，承载力特征值平均为175 kPa;饱和状态下各点极限荷载及承载力特征值比较接近，极限荷载平均为275 kPa，承载力特征值平均为138 kPa。②含黏土角砾:天然湿度状态下各试验点极限荷载及承载力特征值差别较大，极限荷载平均为483 kPa，承载力特征值平均为233 kPa，饱和状态下各点极限荷载及承载力特征值比较接近，极限荷载均为350 kPa，承载力特征值平均为140 kPa。

根据以往工程实践及上述经验结果综合分析，建议①残积黏土及②含黏土角砾承载力特征值如表6所示。

表6 残积黏土及含黏土角砾承载力特征值 kPa

6 结语

琼北地区分布广泛的玄武岩风化残积土，本文仅对几个工程案例中玄武岩风化残积土的工程特性进行初步的分析评价，而对其工程地质性能地区性评价尚在不断摸索之中，存在局限性或不足之处，希望各界同仁给予宝贵意见。

[1] GB 50021-2001，岩土工程勘察规范[S].

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