闽西北云母石英片岩残积土工程地质特征研究

林起庆

(福建省闽北地质工程勘察院，邵武，354000)

1 残积土的分布和成因

闽西北变质岩分布广泛，约占总面积的30%，主要为下元古界麻源群大金山组、南山组，中元古界长城纪交溪组和上元古界震旦系的变质岩。笔者主要对分布于武夷新区大金山组石英云母片岩残积土的工程地质特征*福建省闽北地质大队，1∶5万武夷新区地质环境调查与评价报告，2012。收稿日期：2014-12-15作者简介：林起庆(1982-)，男，工程师，水文地质工程地质专业。进行探讨。

石英云母片岩呈灰黑色、青灰色，主要矿物为云母、石英，含少量的长石。其中云母含量大于30%,呈条带状结构，片状构造，受物理化学风化作用和区域构造影响，节理裂隙较发育。在福建省气温高、干湿交替明显、雨量充沛和水的淋漓作用影响下，新鲜岩石的结构、成分、性质已发生变化，形成风化岩，按风化程度分[1]为残积土、全风化、强风化、中风化、微风化和未风化，各风化带的部分物理化学指标(表1)。

云母石英片岩部分物理化学指标统计说明，石英云母片岩残积土中pH值偏酸性，可溶盐含量较低，游离氧化物含量较高。

残积土系新鲜的石英云母片岩在风化营力作用下完全风化成土，未经搬运，具母岩残余结构，划分依据以地质特征为基础，结合岩土测试、原位测试(N<30击)及目视观察。

残积土上部呈砖红色，稍湿，可塑-硬塑，局部坚硬，含少量石英颗粒或全风化岩碎屑；下部呈浅灰色，局部夹有灰白色或浅绿色条带，稍湿，硬塑-坚硬，含少量石英颗粒或全风化岩碎屑，原岩结构尚可辨认。

2 厚度变化规律

根据武夷新区水工环调查报告，选取建阳市童游镇、将口镇，武夷山兴田镇的典型剖面分析，石英云母片岩残积土厚度主要受地形(地貌)类型和断裂构造控制。

表1 云母石英片岩部分物理化学指标统计

2.1 地貌类型

(1)山间河谷堆积地貌区，其河流、河床比降较大，水流湍急，表层残积土易受冲刷流失，不易保留，厚度较小，一般为0～2.0 m，最大厚度3.0 m，甚至第四系冲洪积层直接覆盖于基岩岩面。

(2)在低山丘陵地貌区，由于原岩风化后易形成残积土保留在原地，厚度较大，一般厚度5.0～13.0 m，最厚为19.0 m。

2.2 断裂构造

武夷新区断裂构造较发育，受其影响，岩石节理裂隙发育。风化作用强烈，残积土层较厚，如位于童游南林工业园区1条北东向韧性断裂，残积土厚度为4.80～18.75 m。

图1 F与φ散点关系图Fig.1 The diagram that the scatter relationship of F and φ

3 粒度分析

对调查区采集土样(n=36)作粒度分析，粒径2～10 mm的有 19组(含量5.8%～10.0%共4组，1.20%～4.90%共15组。粒径小于0.075 mm粉粘粒17组，不含粒径大于2.00 mm的颗粒)。为便于分析石英云母片岩残积土粒径与主要物理力学性质关系，选择受采样影响较小的天然快剪内摩擦角(φ)和孔隙比(е)作比较分析[2]。F为大于0.075 mm的颗粒与小于0.075 mm的颗粒粒径的粗细比，其单位为%(图1)。

F与φ散点关系图显示，当F在0.5～1.0时，对φ值影响不明显；当F>1时，随F值增大φ值有增大趋势。

砂粒组(0.75～2 mm)含量与φ、е的关系(图2)显示，当砂粒组含量小于50%时，φ值变化不明显；当砂粒组含量大于50%时，φ值有增大的趋势；同时也说明，随砂粒组含量增加，е值逐渐变小的规律。

图2 砂粒组与φ、е散点关系图Fig.2 The diagram that the relationship between sand group and the scatter ofφ,е

4 主要物理力学性质

根据建阳市童游镇、将口镇，武夷山兴田镇选取的4条(P1～P4)典型剖面上、中、下不同位置(地下水位以上)原状土样(n=76)的土工试验成果作数理统计(表2)。

表2主要物理力学指标统计

Table2Thestatisticsofmainphysicalandmechanicalindex

指标含水率w湿密度ρ干密度ρd土粒比重Gs天然孔隙比e饱和度Sr液限ωl塑限ωp塑性指数IP液性指数IL渗透系数水平kh20垂直kv20压缩模量Es1-2压缩系数α1-2快剪粘聚力c内摩擦角φ承载力特征值fak单位%g/cm3g/cm3%%%×10-3cm/s×10-3cm/sMPaMPa-1kPa°kPa最大值29.71.911.632.731.28386.261.539.7230.235.655.510.911.3553132.9368.50最小值14.81.51.172.650.64246.8332110.9-1.241.421.330.430.1641312.2191.20平均值23.71.731.42.690.93368.745.730.4815.2-0.453.593.44.510.5522222.89239.00变异系数0.1600.0600.0800.0100.1670.1000.1000.1500.200-0.740.3280.3670.5700.5440.000.200.730

主要物理力学指标统计表明，石英云母片岩残积土属湿土，IP=15.2；属坚硬-硬塑，IL=-0.45；具高孔隙比(е=0.933)高压缩性(α1-2=0.552 MPa-1，变异系数大于0.50)等特点。

对典型剖面上残积土主要物理力学指标φ、е、α1-2值在不同埋藏深度变化情况进行分析比较(图3)。表明总体上深部的е、α1-2值较小，φ值深部比浅部高的趋势。

图3 φ、е、α1-2、fak与残积土埋深关系图Fig.3 The diagram that the relationship between φ,е,α1-2,fak and residual soil depth

5 结论

(1)根据残积土的粒度分析和塑性指数，按大于2 mm的颗粒含量[3]的定名方法，即砾质粘性土(>20%)、砂质粘性土(5%～20%)和一般粘性土(<5%)。在石英云母片岩残积土中，以残积粘性土居多，砂质粘性土极少见，未见有砾质粘性土。

(2)土的物理力学指标除压缩性属高变异性外，其它指标为中-低变异性；同时土的性质具“双高”的特点，即高孔隙比、高压缩性。

(3)通过对土的主要物理力学性质指标φ、е、α1-2值与土的粒度成分和埋藏深浅之间的分析对比，虽然存在一些规律性，但石英云母片岩残积土是特殊性土，其工程特性仍具有不均匀性。

(4)石英云母片岩残积土属弱透水层，其垂直方向与水平方向无明显差异。

(5)由于该次工作程度限制的关系，加上石英云母片岩残积土是特殊性土，其工程特性具不均匀性，有待进一步探讨。

1 GB20021-2001 岩土工程勘察规范.

2 吴能森.花岗岩残积土的分类研究.岩土力学，2006，27(12).

3 DBJ13-84-2006 岩土工程勘察规范.