花岗岩风化残积土工程特性初探

徐斌

【摘要】花岗岩在我国华南地区分布范围较广，以中粗粒结构的黑云母花岗岩为主，其工程特性兼具粘性土和砂土的性质，是一种混合土。本文对其工程特征及特性参数作一初步分析。

【关键词】花岗岩；残积土；工程特性；参数

[文章编号]1619-2737（2016）01-30-622

1. 前言

风化岩和残积土都是新鲜岩石在风化作用下形成的物质，岩石受到风化作用的程度不同，其性状不同。风化岩是原岩受风化程度较轻，保存的原岩性质较多；而残积土则是原岩受到风化程度极重，基本上失去原岩的性质，完全形成土状物。

我国燕山期的花岗岩以中粗粒结构的黑云母花岗岩为主，其分布范围较广，从东北、华北、华中一直到华南地区，风化壳的厚度自北向南逐渐变厚。本文对我国花岗岩的典型分布区——华南地区某地的花岗岩残积土的工程特性作一初步探讨。

2.花岗岩风化残积土的特征

2.1花岗岩风化带划分。

区别花岗岩风化残积土与全风岩的重要标志是看其是否保留原岩的结晶和构造特征，两者之间呈渐变过渡。根据经验可用某些测试手段划分，见表1。

2.2花岗岩残积土的颗粒组成。

花岗岩残积土其矿物组成粗颗粒为石英、长石、云母，粘土矿物主要为高岭石和伊利石。由于母岩（花岗岩）本身成分的变化和风化程度的差异，石英砾和砂的含量极不均匀，局部可到50%以上。残积土的定名，根据其大于2mm颗粒含量（%）分为砾质粘性土（≥20%）、砂质粘性土（<20%）、粘性土（不含）。粗粒花岗岩残积土（砾质粘性土）典型颗粒组成见表2。

2.3花岗岩残积土状态的确定。

残积土的天然含水量及液性指数按常规作法其结果失真。按原土的天然含水量计算液性指数，一般为硬塑～坚硬状态，但根据手感，粘性土部分往往为可塑状态；若除去粗颗粒、作细粒土部分（粒径小于0.5mm）的含水量，计算液性指数在0.25～0.60之间，与手感基本一致。

3. 花岗岩风化残积土工程特性参数

3.1室内常规土工试验。

花岗岩残积土多表现为含粗颗粒的混合土。在进行室内试验时，切削的环刀试面不是平面，而是凹凸不平的波状面，切面处的砂颗粒易被刮去而留下空穴，结构易受扰动，致使试验成果失真，重度偏低，压缩系数偏大，压缩摸量偏小，强度指标的变异性大。说明常规室内土工试验结果不能真实反映花岗岩残积土的工程特性。

3.2花岗岩风化残积土的室内固结试验特征。

同一般粘性土相比，花岗岩残积土（砾质粘性土）的室内压缩试验特点，随着荷载逐渐增加，e-p曲线一般粘性土表现为单一上凹曲线，而残积土表现为曲下凹曲线变为上凹曲线，拐点压力一般在75KPa左右。在相同较小荷载作用下，残积土的变形明显小于一般粘性土，其原因是残积土在压缩变形初期主要为土体中石英颗粒向粘性土挤密作用。一般而言，残积土的固结速率较快，主固结在2～3个月即完成，后期沉降所占的比例极小，其固结特征表现为类似于砂性土。

3.3花岗岩残积土的抗剪强度试验。

表3是不同试验方法下测得的花岗岩残积土（砂质粘性土）的抗剪强度，表明花岗岩残积土具有较高的抗剪强度，既有粘性土的特点（C值较高）又具有砂性土特点（ф值较大），但变异性较大，反映了土质的不均匀性和各向异性。表4反映的是不同粒度成分对花岗岩残积土抗剪强度的影响。

3.4花岗岩残积土的承载力确定。

花岗岩残积土其工程特性表现为一种特殊土——混合土。通过常规室内试验确定承载力，偏差较大。为此，我们在该场地进行了静载荷试验、旁压试验、标准贯入试验、静力触探试验及室内土工试验，通过不同试验手段获得承载力、压缩模量、变形模量（见表5）。从表中可以看出，通过原位测试所获得的承载力和压缩模量均比由室内土工试验成果确定的值要高，说明原位测试成果更能反映花岗岩残积土的工程特性。

从静载试验的P-S曲线看，残积土既有粘性土的特征，也具砂性土的特征。表现在变化曲线上为弹性变形过程和塑性变形过程的长短与残积土中含有的石英颗粒的多少有关。

4. 结论

（1）花岗岩残积土含多量石英颗粒，工程特性有一定的特殊性，常规评价粘性土的指标对残积土不完全适用。

（2）残积土的工程特性兼具砂土和粘性土的性质，从本质上讲是一种混合土。因此，残积土易扰动，室内土工试验测得的参数有不同程度失真。

（3）残积土具有较高的抗剪强度，土体的固结速率较快。在沉降分析和强度指标选取时应以原位测试成果为依据。

参考文献

[1]建设部. 岩土工程勘察规范[M]. 北京. 中国建筑工业出版社2002.2

[2]林宗元. 简明岩土工程勘察设计手册[M]. 北京. 中国建筑工业出版社2003.7