云罗地区全风化软岩填料研究与分析

杨志敏 肖明明 杨志华 闻开娥 黄 艳

(1.台州永昊工程管理有限公司 浙江 台州 318000)(2.蓝山县城市建设投资开发有限责任公司 湖南 永州 425800)(3.中国水利水电建设工程咨询中南有限公司 湖南 长沙 410007)(4.湖北省路桥集团有限公司 湖北 武汉 430056)

一、工程概况

项目所在地云(浮)罗(定)地区，地处粤西丘陵区，地貌单元上以低缓丘陵与河流谷地为主，沟壑、丘岭较多，河流或山间洼地、谷地，局部为溶蚀地貌，并以低缓丘陵区分布面积最大(面积约占70%)。由于受地质构造和新构造运动的影响，山体展布多呈北东-南西走向。云罗高速公路区域内河流多发源于大云雾山，河流切割强烈，其主要河流为南江与西江。南江(又名罗定江、泷江)及其支流高村河、宋怀河、白石河、围底河等，总体流向由南向北。西江，主要从南西至北东，其支流主要从北西流向南东。东、西、南三面多高山急流、水力资源丰富。路线跨越河流泷江河、榃滨河均为南江河支流。工程路线区域内未发现影响场地稳定的活动断裂构造，项目区属于较稳定地块。当地岩石工程性质一般，岩层风化较强烈且存在软弱不均的问题，软岩遇水后易软化和崩解；软土层以淤泥质土层为主，具有广东地区典型特征：含水量高(部分地段甚至是流塑状态)、渗透系数低、压缩性较大、整体强度很低。含水量高，预示软土层的沉降量大；渗透系数低，说明软土层稳定周期长，可能出现较大工后沉降；压缩性较大，表明填筑过程中易发生较大的瞬时沉降。强度低，说明软土层承载能力差。地基处理方式上常用袋装砂井+素砼桩、清淤换填等，路基填筑高度较大(最高处达25.5m)，对路堤填筑时地基的稳定性不利。课题组主要研究区域位于云罗高速公路二标，该施工段地形地貌主要为低缓丘陵区夹山间洼地。山间洼地为第四系松散沉积层，一般分布有带状、点状的软弱地基土。

二、全风化泥质砂岩的物理性质指标测定

为了更好的了解云罗高速公路二标段现场全风化泥质砂岩的性质，随机取全风化泥质砂岩的样品四份，进行干密度、界限含水率试验。按工程需要取全风化泥质砂岩的扰动土样，采用环刀法测量其干密度。干密度，即土的孔隙中完全没有水时的密度。通过计算干密度可以推导出土的孔隙率，因此工程中常通过干密度来反映土体紧密程度，以控制填土工程的施工质量。在土方填筑时，常以土的(干密度)来控制土的夯实标准。

干密度所需计算如下：

(1)

(2)

示中：

ρ——湿密度(g/cm3)，计算至0.01；ω——含水率(%)；ρd——干密度(g/cm3)，计算至0.01；m1——环刀与土质量(g)；m2——环刀质量(g)；

V——环刀体积(cm3)；

液限是黏性土从可塑状态过度到流动状态时的界限含水率；塑限是黏性土从可塑状态过度到半固体状态时的界限含水率。先对全风化泥质砂岩进行基本的初筛，将其中的树枝和杂物筛除，然后将风干的取样用带橡皮头用木棒在橡皮板上，在不完全破坏其结构的前提下稍微压碎，处理好后再过0.5mm的标准筛。从过筛的土样中称取200g土样，分别制备三种不同含水率的土样。土样一含水率控制在液限(a点)，土样二含水率控制在塑限(c点)，土样三含水率控制在液限与塑限之间(b点)。用调土刀调匀，盖上湿布，放置一整天或至少18小时以上。试验采用标准数显液塑限联合测定仪进行a、b、c点的锥入测试，由于选用76g锥，根据规范在测定a点的锥人深度，76g锥为17mm；测定c点的锥人深度，对于76g锥始终控制在2mm以下。在h-ω图上，查得纵坐标入土深度h=17mm所对应横坐标的含水率ω，即为该土样的液限ωL。然后，再通过锥入土深度h与含水率ω的关系曲线，查得锥入土深度为2mm时所对应的含水率，得到试验土样的塑限ωp。

云罗高速公路二标全风化泥质砂岩试样的平均含水率为11.17%；干密度为2.04～2.11g/cm3，平均为2.07g/cm3；由表2.1可知，试验用全风化泥质砂岩，液限为39.4%～43.5%，平均为41.28%；塑限为24.9%～26.4%，平均为25.68%；塑性指数为13.6～17.7，平均为15.55。

(三)本章小结

本文从全风化泥质砂岩的矿物组成和基本性质入手，通过常规土工试验分析了云罗高速公路二标所在区域全风化泥质砂岩的基本工程性质。综合总结归纳如下：

(1)云罗高速公路二标全风化泥质砂岩自身含有大量的黏土矿物，多呈泥质结构、粉砂质结构，强度低，抗水、抗变形能力差，地区特性明显，其所含矿物成分中，白云母、白云母-伊利石、高岭石等含量较高，石英、长石次之，含少量绿泥石及其他有机矿物质。

(2)云罗高速公路二标全风化泥质砂岩的不均匀系数Cu小于5，其曲率系数(级配系数)Cc在1～2之间。全风化泥质砂岩试样其粒径不足20mm，填料粒径大于2mm的颗粒占53%以上。根据规范初步判断，样品级配不良，属于细粒土质砾。

(3)云罗高速公路二标全风化泥质砂岩，平均干密度为2.07g/cm3；液限平均为41.28%；塑限平均为25.68%；塑性指数平均为15.55。