南沙新区万顷沙组砂土工程地质特性及液化判别

■欧龙军　欧树召（中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院北京00083；广东省工程勘察院广东广州5050）

南沙新区万顷沙组砂土工程地质特性及液化判别

■欧龙军1欧树召2
（1中国矿业大学（北京）地球科学与测绘工程学院北京100083；2广东省工程勘察院广东广州510510）

广东省南沙新区作为第六个国家级新区，在地区发展和国家战略中发挥巨大的作用。万顷沙组地层在区内广泛分布，该层主要有淤泥土、粉质粘土及粉细砂组成，较厚的软土层可能导致地面沉降、边坡失稳及砂土液化等地质灾害。本文以万顷沙组中粉细砂②3层为研究对象，分析砂层的工程地质特性，给出地基承载力特征值。通过室内试验及现场标准贯入试验数据，对该层土进行液化判别和分级。结果表明，粉细砂②3层为液化土层，液化等级为轻微。研究结果对本区的岩土设计及工程施工有一定的指导意义。

万顷沙组砂土液化标准贯入试验

1　前言

南沙新区位于广东省广州市，是继上海浦东新区、天津滨海新区、重庆两江新区、浙江舟山群岛新区和兰州新区之后的第六个国家级新区，在地区发展和国家战略中发挥巨大的作用[1]。南沙新区的地形地貌为海冲积平原，地层主要由第四系和燕山期花岗岩组成，海边广泛存在万顷沙组地层，其软土发育，厚度较大，含较多粉细砂[2,3,4]。软土层和砂层使得地基不稳，可能出现地面沉降、边坡失稳及砂土液化等地质灾害[5,6]。

本文以万顷沙组中的粉细砂层为研究对象，通过室内试验及现场标准贯入试验数据，分析砂层的工程地质特性，并根据国家现行标准对其进行液化判别，对本区的岩土设计及工程施工有一定的指导意义。

2　工程地质条件

根据钻孔资料，岩土层自上而下划分为人工填土、第四系海陆交互相沉积层、和燕山三期侵入岩共三大类，典型地层剖面见图1。

图1　研究区地质剖面图Fig.1 geological section of study area

万顷沙组地层中含较多粉细砂层，层厚一般0.70～9.40m，平均5.84m。灰白色，灰黑色，饱和，稍密，成分主要由石英颗粒组成，颗粒均匀，级配较差。

取该层土样4组，其水上坡角38°，水下坡角32°，野外标准贯入试验实测击数11～16，建议地基承载力特征值fak=180kPa。

3　室内试验及原位测试

3.1室内试验

室内筛分试验数据见表1，表中可以看出，该层粉细砂粉粒组（<0.075mm）含量为47.5%，在粒径级配曲线上采用直线近似的得出d10、d30、d60并计算得不均匀系数及曲率系数：Cu=d60/d10=7.2，Cu=d60/d10=7.2。根据土力学中定义，级配良好砂是指Cu>5且Cc=1~3的砂土[7]。因此，该粉细砂为级配不良。

表1　粉细砂粒径分析

图2　粉细砂的粒径累计曲线Fig.2 grading curve of sand

3.2标准贯入试验

分别在研究区6个钻孔中，对粉细砂②3层进行标准贯入试验，其标准贯入击数分别为：12.0、11.0、12.0、13.0、13.0、14.0。

4　砂土液化判别

4.1规范法

该粉细砂层埋深为15～20m，根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010），计算液化判别标准贯入锤击数临界值的公式为[8]：

式中：N0为液化判别标准贯入锤击数基准值，本场地地震设防烈度为7度，设计地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组，因此N0=6；ds为标准贯入点深度，按最不利考虑取15.0m；ρc为黏粒含量百分率，砂土时取为3。代入上式，得Ncr=24。

实际的标准准贯入击数（未经杆长修正）分别为：12.0、11.0、12.0、13.0、13.0、14.0，均小于Ncr，因此该层粉细砂为液化土。

4.2液化等级的划分

对于存在一层液化土层的地基，按下式计算各个钻孔的液化指数：

式中：IIL为液化指数，N、Ncr为标准贯入击数的实测值和临界值，d为试验点所代表的液化土层的厚度，W为土层厚度的层位影响权函数值，判别深度为20m时，当该层中点深度不大于5m时取10，等于20m时取0，5～20m时按线性内插法取值。

根据粉细砂②3层的厚度及埋深情况，计算6个钻孔的液化指数见表2。

根据液化等级判别标准，判别深度为20m时，0

表2　液化指数计算表

5　结论

（1）粉细砂②3层在本区广泛分布，平均厚度5.84m厚度较大，基础设计与施工时应采取相应措施减少地基产生不均匀沉降。

（2）室内试验结果表明，粉细砂②3层粉粒含量高达47%，建议其承载力标准值取130KPa，桩侧摩阻力标准取30KPa。

（3）根据规范法判据，粉细砂②3层为液化土层，经计算，各个钻孔的液化指数为0.2左右，液化等级为轻微。

[1]刘祝斌.国家级南沙新区发展战略问题研究[D].华南理工大学硕士论文，2013.

[2]刘勇健,李彰明,伍四明,等.南沙地区软土物理力学性质指标与微结构参数的统计分析[J].广东工业大学学报.2010(02):21-26.

[3]周翠英,牟春梅.珠江三角洲软土分布及其结构类型划分[J].中山大学学报(自然科学版).2004(06):81-84.

[4]陈晓平,黄国怡,梁志松.珠江三角洲软土特性研究[J].岩石力学与工程学报.2003 (01):137-141.

[5]戴炜健.南沙某软土深基坑支护事故分析及优化设计[D]，暨南大学硕士论文，2013.

[6]朱鸿鹄,陈晓平,张芳枝,等.南沙软土固结变形特性试验研究[J].工程勘察.2005 (01)：1-3.

[7]李广信,张丙印,于玉贞,等.土力学（第二版）[M]，清华大学出版社，2013.

[8]中华人民共和国住房和城乡建设部，建筑抗震设计规程（GB50011-2010）[S].北京：中国建筑工业出版社.2010.

P5[文献码]B

1000-405X（2016）-1-5-2