花岗岩残积土崩解特性试验研究

兰泽鑫

【摘要】对于花岗岩残积土重塑土，其崩解过程大致经历两个阶段，即初始阶段的快速崩解，后期阶段的慢速崩解，即崩解曲线为一抛物线形的曲线。最初含水量在一定程度上能加速土体的崩解，但存在崩解最大含水量；压实度越大，崩解速率越快；饱和度能有效的抑制土体的崩解，降低土体的崩解速率。

【关键词】残积土；重塑土；崩解

1. 引言

土由于浸水而发生碎裂，散体的现象，称为崩解性。崩解是由于土体没入水中后，水进入孔隙或裂隙中的情况不平衡，引起粒间扩散层增厚的速度也不平衡，以致粒间斥力超过吸力的情况也不平衡，产生应力集中，使土体沿着斥力超过吸力最大的面崩落下来[1]。

目前，土的崩解性试验研究，特别是花岗岩残积土的崩解性试验研究尚处于初步探讨阶段，而崩解试验的定性分析及定量测试尚无统一的认识标准。为了更深入的认识花岗岩残积土的崩解机理及其影响因素，本文主要是在前人研究的基础上，对现有的花岗岩残积土崩解试验方法及崩解特性进行分析总结，探讨花岗岩残积土的崩解机理。

2. 现阶段花岗岩残积土崩解效应试验研究状况

简文彬[2]等针对福州盆地边缘风化剥蚀花岗岩残丘钻孔中的土样进行了定量崩解试验研究。取原状土，用削土刀取边长为50mm的立方体试样，将试样放在网板中央，网板挂在浮筒下，手持浮筒上端，匀速地将试样浸入水槽中。

吴能森[3]等对取至京福高速公路南平连接线花岗岩残积土进行了定性崩解试验研究，针对应力卸荷、失水干缩、饱和软化等扰动因素制作了7个试样，观察它们在静水中的崩解现象，以期定性分析不同扰动因素和扰动程度对其崩解性的影响。

张抒[4]等人以广州地区花岗岩残积砂土扰动样为主要研究对象，针对不同扰动状态、不同压实度、不同含水量以及不同的水温进行了52组崩解试验，来探究花岗岩残积土的不同状态对崩解性的影响。

3. 花岗岩残积土室内崩解试验

3.1试验装置

根据试验原理和试验目的，设计了如图1所示的崩解试验设备。其中玻璃器皿长500mm，宽290mm，高290mm，装满水，3个试样同时放在一个长为450mm，宽为250mm的铁丝网上，铁丝网用直径约为2mm的铁丝织成，网格约为10mm 200mm，两端用挂钩牢牢扣住。

以深圳地区花岗岩残积土扰动样为主要研究对象，土样经风干碾碎后过5mm的筛，制样含水量控制为最优含水量，干密度根据压实度控制，以最大干密度为压实标准，制成标准环刀重塑样。本次崩解试验所用的环刀规格为直径61.8mm，高度为20mm，体积为V=60cm3标准环刀。

3.2 崩解试验结果

根据所设定的试验方案，对配置的花岗岩残积土重塑土样进行了2组平行试验，记录各试样在静水浸泡环境状态下完全崩解的历时，并仔细观察试样在崩解进程中的变化情况。经过试验，2组试验的崩解情况基本相同，选取其中一组试样进行说明，各试样情况及完全崩解时间见表1。

4. 崩解试验结果分析

4.1 含水量对花岗岩残积土崩解性影响分析

本次试验进行了不同含水量对花岗岩残积土的崩解性影响分析，压实度100%的不同含水量配比试样的崩解过程，崩解速度（完全崩解平均速度）也越大。同时通过试验结果表明，当含水量增加到34%时，试样崩解速度很小，基本没有崩解性。当击实含水率大于最优含水率时，土体的可塑性较好，空隙尺寸小且分布均匀。使得试样的进气值较大，水分不容易排出[5， 6]。

4.2压实度对花岗岩残积土崩解性影响分析

图2、图3分别是非饱和状态和饱和状态下相同含水量不同压实度试样的其中某一时刻崩解状态图，从图中我们可以清楚的看出试样压实度越大，崩解量越少，崩解速度越慢，同时由上表可知压实度越大，崩解完成时间也越来越长。总之，花岗岩残积土崩解速度在相同含水量状态下，随着土体压实度的增大而呈减小的趋势。

4.3饱和度对花岗岩残积土崩解性影响分析

水的渗入是土体崩解的必要条件，用基质吸力可以导出许多非饱和土渗透系数的半经验公式。各种半经验公式表明，非饱和土的渗透系数随基质吸力的增大而增大[7]。试验结果表明，水入渗的速度越快，土样内部气体的压力来不及释放，挤出作用越剧烈，形成的气泡对土样外层土体的压力也越大，从而崩解速度越快。

5. 结论

1）花岗岩残积土重塑土样在浸水崩解的过程中，其崩解过程大致经历两个阶段，即初始阶段的快速崩解，后期阶段的慢速崩解。其中各阶段的相对持续时间因试样的饱和度不同而有较大差异。

2）花岗岩残积土含水状态不同（含水量或饱和度），土体的崩解速度存在明显差异。最初含水量在一定程度上能加速土体的崩解，但存在崩解最大含水量；饱和度能有效的抑制土体的崩解，降低土体的崩解速度。

3）花岗岩残积土的抗水性能較差，易软化崩解。因而在花岗岩残积土的边坡、基坑等开挖工程活动中，应及时做好防排水工作，对花岗岩残积土的崩解应予以足够重视，并采取相应的防护措施。

参考文献

[1] 孔宪立.工程地质学.北京：中国建筑工业出版社.2001.

[2] 简文彬，陈文庆，郑登贤.花岗岩残积土的崩解试验研究.中国土木工程学会第九届土力学及岩土工程学术会议论文集.北京：建筑工业出版社，2003.

[3] 吴能森.2005，土的结构性损伤及损伤模型问题探讨.福建工程学院学报，3（1）：21～23，37.

[4] 张抒.广州地区花岗岩残积土崩解特性研究：[硕士学位论文].中国地质大学，2009：33～34

[5] 王成华，李广信.土体应力—应变关系转型问题分析[J].岩土力学， 2004， 25（8）

[6] 伊盼盼. 干密度和初始含水率对非饱和重塑粉土土水特征曲线的影响.水文地质工程地质.2012，39（1）：42～46

[7] 曾朋. 花岗岩残积土的压实特性及崩解特性研究. [硕士学位论文]. 华南理工大学. 2012