海南岛花岗岩残积土直接快剪强度参数的回归分析★

熊 峥

(海南省公路勘察设计院，海南 海口 570206)

0 引言

花岗岩残积土是花岗岩经物理风化和化学风化后残留在原地的第四纪松散堆积物。20世纪80年代之前，国内主要将花岗岩残积土作为黏性土或红土进行研究[1-3]。随着工程建设的开展，发现花岗岩残积土表现出来的结构强度和工程特性比较异常，既不同于一般的黏性土，又不同于红土，逐渐将花岗岩残积土作为单独的一类特殊土进行研究，对花岗岩残积土的分类、结构性问题以及试验方法、参数取值等进行了较为深入的研究[4-7]。

花岗岩残积土中保留了较多的石英颗粒，因此，其抗剪强度参数兼具一般黏性土和砂土的性质。本文对海南中线高速公路屯昌至琼中段花岗岩残积土直接快剪试验成果进行统计分析，重点关注土中粗粒含量对其抗剪强度参数的影响，提出适用于海南岛花岗岩残积土的抗剪强度(直接快剪)参数回归公式，并以海南省万宁至洋浦高速公路试验成果对公式进行验证。

1 花岗岩残积土的分类

根据颗粒组成，花岗岩残积土按表1进行分类[8]。该规范将大于2 mm的颗粒含量作为分类指标。

表1 花岗岩残积土分类

2 海南岛花岗岩残积土的粒度成分

表2为海南中线高速公路(G9811)屯昌至琼中段花岗岩残积土粒度平均组成情况。花岗岩残积土的粒度分布呈现“粗细均衡”的分布特征，粗颗粒(粒径≥0.075 mm)与细颗粒(粒径<0.075 mm)的含量基本相当。这样粒度组成及化学成分，决定了花岗岩残积土的组构：由粗颗粒构成土骨架，粗颗粒之间主要由游离氧化物包裹及填充实现联结，还有部分来自原岩矿物晶粒间的残存联结，孔隙比较大。

表2 花岗岩残积土颗粒分析结果

3 粒度成分对抗剪强度参数的影响

图1～图8是粘聚力c及内摩擦角φ与各粒组累计含量的关系散点图，由图1～图8可见:

1)c及φ与大于0.075 mm,0.25 mm及0.5 mm的颗粒累计含量ρ0.075,ρ0.25及ρ0.5无相关性。

2)c及φ与大于2 mm的颗粒累计含量ρ2具有线性相关性，其趋势在ρ2含量20%处发生突变。

3)以上统计规律证明，大于2 mm的颗粒对花岗岩残积土抗剪强度参数有实质性的影响，且其含量20%是影响抗剪强度参数的突变点。这一结果与文献[8]中按照2 mm颗粒含量且以含量20%对花岗岩残积土进行分类是一致的。

4)c及φ与ρ2回归公式如式(1)，式(2)所示。

(1)

(2)

4 工程运用

将式(1)及式(2)用于海南省万宁至洋浦高速公路工可阶段深挖路堑段花岗岩残积土直接快剪参数估计，并与试验结果对比，限于篇幅，列出部分结果如图9，图10所示。可见，试验值与回归值较为接近。

5 结语

通过以上分析可以得出以下结论：

1)花岗岩残积土的微结构特点决定了其强度性质与土中粗颗粒含量直接相关。

2)花岗岩残积土中大于2 mm的颗粒含量与其抗剪强度参数(直接快剪)具有线性相关性，且颗粒含量以20%为分界点。

3)通过工程验证，本文提出的回归公式可用于海南岛花岗岩残积土直接快剪强度参数的估计。

[1] 高国瑞.中国红土的微结构和工程性质[J].岩土工程学报,1985,7(5):10-21.

[2] 林宗元.试论红土的工程分类[J].岩土工程学报,1989,11(1):83-96.

[3] 左 权,王 清,唐大雄.华南湘赣粤地区红土层残积红土的工程地质研究[J].长春地质学院学报,1994,24(1):70-76.

[4] 张永波,张 云,陈 戈,等.花岗岩残积土工程类型划分体系研究[J].地球学报,1997,18(2):201-204.

[5] 赵建军,王思敬,尚彦军,等.全风化花岗岩抗剪强度影响因素分析[J].岩土力学,2005,26(4):624-628.

[6] 吴能森.花岗岩残积土的分类研究[J].岩土力学，2006,27(12):2299-2304.

[7] 陈晓平，周秋娟，蔡晓英.高液限花岗岩残积土的物理特性和剪切特性[J].岩土力学，2011,23(6):901-907.

[8] JTG C20—2011，公路工程地质勘察规范[S].