全风化花岗岩的结构性及压缩性试验研究
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地质勘察258 2015年48期地质勘察长春东南部地区全风化花岗岩工程特性简析王银霞吉林省建苑设计集团有限公司,吉林 长春 130011摘要:本文通过近几年来的工程实践,对长春东南部地区全风化花岗岩的物理力学性质以及承载力的确定做简要分析探讨,并对此类风化岩地基基础设计提出几点建议,希望能为类似工程基础设计提供参考。
关键词:全风化花岗岩;物理力学性质;承载力;基础设计 中图分类号:P642;P588.121 文献标识码:A 文章编号:1671-5810(2015)48-0258-01长春市位于北半球中纬度北温带、欧亚大陆东岸的中国东北大平原腹地,属于大陆性季风气候,自然地形特征为东高西低,地貌由低山丘陵、台地、平原组成,其中低山丘陵主要分布在长春市东南部即净月经济开发区,在此区域内有大量花岗岩出露,大量多层民用建筑及厂房就坐落在全风化花岗岩地基上,因此研究此区域内全风化花岗岩的工程特性对于城市稳定性建设非常必要,本文就根据大量的工程实践对此地区全风化花岗岩的工程特性做粗浅探讨。
1 全风化花岗岩物理力学性质1.1 呈土状全风化花岗岩物理力学性质位于净月开发区附近的全风化花岗岩多呈土状和砂砾状,结构基本破坏、原岩矿物风化成次生矿物、有残余结构强度但手可捏碎、浸水后碎裂崩解,可用镐挖,干钻易钻进。
呈土状的全风化花岗岩物理力学性质比较接近第四纪冲洪积的黏性土,但是和黏性土相比,由于其成因、时代和岩性的不同,还有着很大的区别,本文通过收集此区域内呈土状全风化花岗岩试验组数30组和黏性土资料54组进行分析整理,得出其物理力学性质对比表如下表1。
较疏松、孔隙比一般发育,压缩性较大,渗透系数较大,液塑限指标偏高。
由于呈土状花岗岩中也含有少量的粗颗粒,因此其直剪试验指标粘聚力较低而角度偏高。
因此很多时候我们将呈土状风化岩按照硬塑黏性土性质来考虑的做法是欠合理的。
1.2 呈砂砾状全风化花岗岩物理力学性质在工程实践中,由于取得砂砾状花岗岩的原状土比较困难,在对此类土进行评价时我们常常参考中粗砂的试验指标。
深圳地铁1号线续建工程前海湾站岩土工程详细勘察吴军【摘要】结合地铁车站工程的特点,通过野外水文地质与工程地质调查,采用钻探、物探、原位测试及室内岩土物理力学试验和水文地质试验等综合勘察方法,综合分析,准确的查明了场地的工程地质及水文地质特征,较为准确的给出了岩土物理力学参数等指标值,对工程措施提出了建议,可供设计施工参考.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2009(035)006【总页数】5页(P69-73)【关键词】地铁车站;工程勘察【作者】吴军【作者单位】中铁工程设计咨询集团有限公司,北京,100055【正文语种】中文【中图分类】U231+.41 概况深圳地铁1号线续建工程前海湾站位于深圳市南山区前海湾,中心里程为CK25+805.552,起点里程为CK25+712.852,终点里程为CK25+948.052,总长为235.2 m,宽21.1 m,为地下两层车站。
车站共设3个出入口,3组风亭。
前海湾站结构底板高程约为-13.3~-11.2 m,拟采用明挖法施工,采用地下连续墙作为围护结构形式。
该车站所在区域地处前海填海区,濒临渔塘,前海填海工程在勘察期间暂未向车站方向进行填筑,填石边缘距离车站位置20~40 m。
填海施工采用超高填方抛石挤淤法进行,填筑高度在10 m以上。
从初步勘察的资料看,填筑造成填筑区域的淤泥挤向车站所在区域,造成地铁施工范围内淤泥层厚度达到3.9~9.6 m,局部甚至更厚;而且前海湾站南端约80 m仍位于渔塘中,整个场地范围内都分布有较厚的淤泥,给勘察和施工带来极大的困难。
本工程属于深圳市重点建设项目,工程安全等级为Ⅰ级。
2 勘察重点与难点(1)该车站采用明挖法施工,从初步勘察资料来看,该车站的主体结构基本位于淤泥分布厚度范围内。
如何准确的确定淤泥层的性质及厚度分布是本车站勘察的重点亦是难点。
(2)该车站南端位于养殖塘中,养殖塘水位与海水相连,受潮汐影响,水上钻探的技术难度较大。
深厚全强风化花岗岩层灌浆性试验可灌性研究发表时间:2020-12-31T08:55:37.800Z 来源:《基层建设》2020年第25期作者:傅宇晨1 徐金兰1 巴刚1 陈立强2 彭鹏2[导读] 摘要:花岗岩地层区域往往全强风化岩体的深度变化较大,全风化岩层多呈砂质粘土、粘土质砂等土状,具有易崩解、压缩模量低、承载力低、物理力学性质较差等工程特点。
1.华东勘测设计院(福建)有限公司福州 35003;2.中国电建集团华东勘测设计研究院有限公司杭州 310014摘要:花岗岩地层区域往往全强风化岩体的深度变化较大,全风化岩层多呈砂质粘土、粘土质砂等土状,具有易崩解、压缩模量低、承载力低、物理力学性质较差等工程特点。
对全强风化岩层进行灌浆性试验,以研究全强风化花岗岩的可灌性与颗粒级配、密实程度、风化程度的对应关系,研究不同浆液材料的有效性,确定最佳的灌浆设计参数。
关键词:全强风化花岗岩;灌浆试验;可灌性1 引言目前普遍认为全强风化花岗岩体的可灌性较差,本文拟采用合适的钻孔方法和技术手段,开展全强风化花岗岩层灌浆试验,以研究全强风化花岗岩的可灌性与颗粒级配、密实程度、风化程度的对应关系,研究不同浆液材料的有效性,确定最佳的灌浆设计参数。
2 灌浆试验方法及过程2.1 试验地点灌浆试验结合中部某抽水蓄能电站可研勘测开展,基岩岩性为花岗岩。
试验1区和试验2区分别位于上、下水库坝址区右岸全强风化岩体深厚部位。
2.2 试验布置试验1区共布置2个灌浆孔(ZKS90、ZKS91),3个检查孔(ZKS90-1、ZKS91-1和ZKS91-2);试验2区共布置1个灌浆孔(ZKX96),1个检查孔(ZKX96-1);灌浆钻孔与检查孔间距约0.5~1.0m。
分别在灌浆钻孔和检查孔内进行灌浆前后压水试验和声波测试,形成一组灌浆试验孔。
2.3 试验方法及参数确定(1)灌浆材料灌浆所用水泥分为普通硅酸盐水泥和超细硅酸盐水泥两种,试验过程中可在水泥浆液中掺入砂、黏性土等掺合料,同时根据灌浆需要,在水泥浆液中掺入速凝剂、稳定剂以及其他外加剂。
复合地基在花岗岩球状风化体密集地质的研究与应用奚贤慧;邓继键;古兰芳;沙祥林;何永涛【摘要】结合工程地基处理实例,详细分析了花岗岩地区的地质特性,对比了不同设计施工方案的可行性,提出了采用复合地基处理的设计方法,通过信息化设计及信息化施工方法解决了在花岗岩地区设计和施工难题.【期刊名称】《广东土木与建筑》【年(卷),期】2015(022)011【总页数】3页(P21-23)【关键词】花岗岩球状风化体密集地质;崩解;孤石;复合地基【作者】奚贤慧;邓继键;古兰芳;沙祥林;何永涛【作者单位】北京通程泛华建筑工程顾问有限公司广州510663;北京通程泛华建筑工程顾问有限公司广州510663;广州中技建筑工程有限公司广州510663;广州中技建筑工程有限公司广州510663;云南建工第四建设有限公司昆明650032【正文语种】中文0 前言花岗岩地层广布于我国南方地区,总面积约达24万km2,根据其地层构造特点,一般在设计施工过程中存在以下两大工程难题:①花岗岩残积土在天然状态下具有压缩性低、承载力高及抗剪强度大等特点,但在浸水扰动后土体因产生不均匀应力及胶结物迅速溶解,残积土的工程性出现明显软化、崩解效应,力学性质大大降低;②风化孤石因其存在的随机性,大小不一,分布无规律,故而无法在设计时和施工前对其存在的可能性及确切位置进行准确预测。
因此在花岗岩地区从事工程活动,设计方案的合理选择关系到整个工程造价及施工工期。
1 工程及地质概况某项目位于珠海市香洲区,由2栋27层(1#和2#)、2栋19层高层建筑(3#和4#)以及4栋多层建筑及商铺组成,设有1层地下室,如图1所示。
高层建筑采用剪力墙结构,多层及地下室部分采用框架结构。
本工程占地面积约3.6万m2,总建筑面积7.7万m2,其中,1#、2#及4#栋塔楼均采用我司的复合地基处理方法进行花岗岩孤石的地基处理。
图1 工程效果图本场地按地质年代和成因类型来划分,钻探揭露岩土层分为人工填土层(Qml)、冲积层(Qal)和燕山三期(γ52-3)花岗岩,具体见表 1。
某客运专线花岗岩全风化层工程特性分析研究崔竹刚【摘要】某客运专线穿越花岗岩全风化层地区,在工程地质勘察过程中,发现个别地段由室内试验和标贯测试得出的花岗岩全风化层的压缩模量、承载力等指标差异性较大。
为保证地质基础资料的可靠性,通过分析室内试验和野外标贯测试数据,研究了该区域花岗岩的工程特性,同时选取代表性地段进行了浅层载荷平板试验,分析研究其在不同荷载应力作用下变形的特性,从而对全风化花岗岩的力学性质和变形特性进行分析和评价。
综合室内试验统计指标、标贯测试、载荷试验三种方法,对该区域的花岗岩全风化层进行了综合分析,提出了合理的压缩模量和地基承载力等指标,为设计、施工提供了可靠的依据。
【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2012(038)005【总页数】4页(P59-62)【关键词】花岗岩全风化层;地基承载力;平板载荷试验;变形模量【作者】崔竹刚【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津300251【正文语种】中文【中图分类】P584;TU4581 概述花岗岩全风化层是经物理化学风化作用而残留在原地的碎屑物,其工程性质特殊。
花岗岩全风化层与一般的黏性土不同,因其石英砂砾的含量高,孔隙比大,在按照常规方法采取土样后,由于土样在钻探、取样及运输过程中很容易受到扰动,所得的土样与实际情况差别较大,室内土工实验所取得的抗剪强度、压缩模量等实验数值往往低于实际数值,因此若简单的按照一般黏性土的知识和经验来处理花岗岩残积土的工程问题,将会产生较大的误差[1]。
某客运专线需要穿过近10 km花岗岩地段,以全风化花岗岩为主,深度为0~40m。
该段客运专线采用无砟轨道,对路基的沉降和边坡的防护要求极高。
通过分析花岗岩全风化层标贯数据,同时对比分析室内试验成果,发现在局部段落两者存在比较大的差异性。
为准确获得该类地层的设计参数,仔细分析差异性较大的段落,选取了3个代表性的点进行浅层平板载荷试验,通过对综合试验结果对比分析,总结了该区域花岗岩全风化的工程特性,提供了合理、准确的地基承载力和变形模量等参数,满足了设计、施工要求,有效的避免了后期运营阶段路基工程的潜在变形、下沉风险。
强风化花岗岩压缩模量
强风化花岗岩是一种常见的岩石类型,它在地质学中具有重要的地位。
在地质学中,岩石的压缩模量是一个重要的参数,它可以用来描述岩石在受到压力时的变形能力。
在本文中,我们将探讨强风化花岗岩的压缩模量及其相关性质。
我们需要了解什么是强风化花岗岩。
强风化花岗岩是一种经过长时间风化作用的花岗岩,它的颗粒已经被风化成了细小的颗粒,因此它的物理性质与普通花岗岩有所不同。
强风化花岗岩的压缩模量通常比普通花岗岩要小,这是由于其颗粒细小、孔隙度大的特点所致。
压缩模量是一个描述岩石在受到压力时的变形能力的参数。
它通常用来描述岩石在地质构造中的应力应变关系。
在地质学中,压缩模量是一个非常重要的参数,它可以用来计算岩石的弹性模量、泊松比等物理性质。
对于强风化花岗岩来说,由于其颗粒细小、孔隙度大的特点,其压缩模量通常比普通花岗岩要小。
除了压缩模量,强风化花岗岩还具有其他重要的物理性质。
例如,它的孔隙度通常比普通花岗岩要大,这意味着它的渗透性更强。
此外,强风化花岗岩的强度通常也比普通花岗岩要低,这是由于其颗粒细小、孔隙度大的特点所致。
强风化花岗岩的压缩模量是一个重要的地质参数,它可以用来描述岩石在受到压力时的变形能力。
由于其颗粒细小、孔隙度大的特点,
强风化花岗岩的压缩模量通常比普通花岗岩要小。
此外,强风化花岗岩还具有其他重要的物理性质,例如孔隙度和强度等。
对于地质学家和工程师来说,了解这些性质对于研究和开发地质资源具有重要的意义。
全风化花岗岩桩土侧摩阻力试验研究的开题报告一、研究背景与意义随着基础工程建设的发展,桩基础已经成为了重要的支撑形式。
在桩基础的设计中,侧摩阻力是非常重要的参数之一,它对于桩基础的承载力和稳定性有着直接的影响。
因此,如何准确地预测桩基础的侧摩阻力就成为了研究的关键。
在实际工程中,桩基础使用的材料种类各异,其中风化花岗岩桩土也是常用的一种。
由于其具有一定的韧性和弹性,它的侧摩阻力与其他类型的土壤有所区别。
因此,对风化花岗岩桩土的侧摩阻力进行研究,既可以提高桩基础设计的准确性,又可以为桩基础的实际应用提供理论基础。
此外,对于桩基础的优化设计和合理选型也具有重要意义。
二、研究内容和方法本次研究将针对风化花岗岩桩土侧摩阻力进行试验研究。
具体研究内容包括:1. 风化花岗岩桩土性质测试:包括沉降性、密度、孔隙比、含水量等。
2. 侧面摩阻试验:通过试验仪器,测量不同荷载下风化花岗岩桩土的侧面摩阻力。
3. 数据分析与制图:对实验数据进行处理和统计,制作成图表进行分析,得出试验结果。
本研究将采用试验方法进行研究。
首先,对风化花岗岩桩土样本进行性质测试,并制备成不同尺寸的模型桩。
然后,在试验装置中对模型桩进行侧面摩阻试验,记录并处理试验数据,并对结果进行统计和分析,制作成图表输出结果。
三、研究预期成果通过本研究,预期可以得到以下成果:1. 得出风化花岗岩桩土侧摩阻力的试验结果。
2. 归纳总结针对风化花岗岩桩土侧摩阻力的各类试验方法及数据分析方法。
3. 可以为桩基础的设计和优化提供依据,指导实际工程应用。
四、研究进度与计划1. 阶段一(1周):文献调研及研究构思2. 阶段二(2周):风化花岗岩样本采集及性质测试3. 阶段三(2周):制备模型桩并搭建试验装置4. 阶段四(4周):进行侧面摩阻试验,并记录数据5. 阶段五(1周):数据处理、分析和结果绘图6. 阶段六(1周):写作及论文修改五、参考文献1. 刘卫东. 岩溶地区桩基承载特性及应用[J]. 工程地质学报, 2007, 15(5): 655-663.2. 孙帆, 龚勋力, 何志龙,等. 风化花岗岩基桩承载力试验研究[J]. 岩土力学, 2014,35(4): 1027-1034.3. 王瑾, 原志宏, 张忠桥,等. 微观空间结构对风化花岗岩岩-土存在的影响[J]. 工程地质学报, 2008, 16(2): 243-253.4. 王明军, 徐智君. 风化花岗岩软岩与岩-土复合基桩承载力[J]. 岩土力学, 2009, 30(1): 272-280.。
标准贯入试验在花岗岩地区的应用发布时间:2021-04-22T11:17:40.743Z 来源:《建筑实践》2021年3期作者:梁飘[导读] 标准贯入试验是岩土工程勘察的重要原位测试方法之一,梁飘广西建业勘察设计有限公司广西钦州535000摘要:标准贯入试验是岩土工程勘察的重要原位测试方法之一,其设备简单、操作方便,地层适用性极为广泛,在各地区都积累了很多经验数据。
本文结合实际的勘察工作,通过与浅层平板载荷试验成果的对比分析,浅析标准贯入试验在花岗岩地区的应用。
关键词:岩土工程勘察,原位测试,标准贯入试验,花岗岩引言标准贯入试验技术起源于20世纪20年代的欧洲,20世纪40年代开始发展起来,由于使用方便,在各个国家都得到了广泛的应用。
在我国,20世纪50年代初期由南京水利实验处研制并在治淮工程中得到广泛的应用和推广,积累了很多经验,20世纪60年代在国内得以普及。
1.标准贯入试验标准贯入试验(standard penetration test,SPT)是动力触探的一种,主要由贯入器、落锤系统(穿心锤、锤垫、导向杆、自动落锤装置)和钻杆组成,穿心锤重63.5千克。
在现场采用自动脱钩的自由落锤法进行锤击,将贯入器打入土中,落距为76cm,贯入器打入土中15cm后,开始记录每打入10cm的锤击数,累计打入30cm的锤击数为标准贯入试验锤击数N,并以此评价土的工程性质的原位试验。
现场标准贯入试验过程中,应减小导向杆与锤间的摩擦力,避免锤击时的偏心和侧向晃动,保持贯入器、探杆、导向杆连接后的垂直度,锤击率应小于30击/min。
2.标准贯入试验的应用范围标准贯入试验锤击数N值,可对砂土、粉土、黏性土等的物理状态,土的强度、变形参数、地基承载力、单桩承载力,砂土和粉土的液化,全风化岩和强风化岩的判别,成桩的可能性,地基处理效果检测等作出评价。
应用N值时是否修正或如何修正,比如杆长修正、地下水位的修正、土的上覆压力修正等修正问题,应根据建立统计关系时的具体情况和实际工况具体分析。
全风化花岗岩基础防渗灌浆技术研究作者:和兆霖来源:《城市建设理论研究》2013年第14期【摘要】:全风化花岗岩物理力学性质较差,粘结力小、结构松散、水稳性差、承载力低,容易引发多种地质灾害。
由以往勘察、设计、施工及运营中反馈的信息表明,对于全风化花岗岩基础防渗灌浆技术方面的问题较为突出。
本文结合自己多年的工作经验,浅谈自己对于全风化花岗岩基础防渗灌浆技术认识,以便为今后全风化花岗岩地区工程的勘察、设计、施工提供参考。
【关键词】:全风化花岗岩灌浆技术基础防渗中图分类号: P619.22+2文献标识码:A 文章编号:1、前言在我国华东、华南、中南地区风化花岗岩分布广泛,风化壳深厚,风化花岗岩岩土引起的工程问题较为突出:在基础防渗、路基工程,路基边坡方面常因水的冲蚀作用造成冲沟发育,进而引起崩坍破坏,在施工开挖中,边坡沿风化呈高岭土状的节理面坍滑,更甚者形成工程滑坡。
不同地层时代、不同成分和结构构造的花岗岩,其风化程度均不相同,风化厚度相差也较大。
因在以往的勘察、设计、施工以及运营过程中对风化花岗岩岩土的物理力学特性、抗冲刷能力、水稳性等工程特性认识不足,重视不够,至今尚没有系统成熟的理论及标准可供遵循2、全风化花岗岩的物理力学性质全风化花岗岩的主要黏土矿物为高岭石、蒙脱石和伊利石。
不同土样的湿化崩解速度不同,膨胀性也不相同,这主要是不同试样的矿物成分差异造成的。
花岗岩风化物中的孔隙水显示其环境为弱酸性。
x衍射矿物成分分析,花岗岩风化物中60%左右的成分为酸性环境下形成的高岭石,两者结果相吻合。
相同条件下,蒙脱石矿物遇水崩解最快,伊利石次之,高岭石矿物崩解速度相对较慢。
根据《岩土工程勘察规范》( GB 50021—2001),对全风化花岗岩土样室内试验的结果进行统计分析,得出了全风化花岗岩基本物理力学指标的统计值,如表 1 所示。
表 1 全风化花岗岩的基本物理力学指标:注: 表中压缩系数α1 - 2为压缩试验时0.1 ~0.2MPa 压力范围内的压缩系数。
花岗岩残积土压缩特性的研究花岗岩是广泛应用于建筑和道路工程的一种常见岩石。
其残积土是岩石在岩石风化和分解过程中形成的土壤,对土壤的压缩特性进行研究,有助于了解花岗岩残积土的工程性质,为相关工程设计和施工提供依据。
压缩指数是指土壤在应力作用下发生的体积变化与初始体积之比。
通常用指数e来表示,e越大表示土壤的压缩性越小,e越小表示土壤的压缩性越大。
通过实验室或现场压缩试验,可以测定花岗岩残积土的压缩指数,进而评估土壤的压缩性。
压缩模量是指土壤在单位应力下发生的变形与应力之比。
通常用模量E来表示,E越大表示土壤的抗压能力越强,E越小表示土壤的抗压性能越弱。
花岗岩残积土的压缩模量可以通过压缩试验来测定,可以用于土壤的工程设计计算。
压缩曲线是描述土壤压缩变形与应力关系的曲线。
经过实验测定,可以得到花岗岩残积土的压缩曲线。
典型的压缩曲线可以分为初期压缩阶段、次初级压缩阶段、次压缩阶段和剩余压缩阶段等几个阶段。
通过研究这些阶段的特点和规律,可以了解花岗岩残积土的压缩变形特性。
研究花岗岩残积土的压缩特性的目的是为了更好地理解土壤的工程性质、预测土壤的变形行为、评估土壤的稳定性和可靠性,并为相关工程设计和施工提供科学依据。
对于花岗岩残积土的压缩特性研究,主要可以从以下几个方面进行:1.野外取样:首先要在花岗岩残积土的野外实际工程地点进行土壤取样,以获取代表性的花岗岩残积土样本。
2.实验室试验:对取样得到的花岗岩残积土样本进行压缩实验。
在实验中,可以采用一些常用的试验设备,如压缩试验机,通过施加不同的应力条件,测定土壤的应力-应变变形关系,从而获得土壤的弹性模量、压缩指数等参数。
3.数据分析:将实验得到的数据进行整理和分析,计算花岗岩残积土的压缩模量、压缩指数等重要参数,并绘制土壤的压缩曲线,以揭示土壤的压缩变形特点。
4.结果解释:对实验结果进行解释,讨论与比较其他相关研究成果,分析花岗岩残积土的压缩特性与其它因素之间的关系。
强风化花岗岩识别摘要:强风化花岗岩层往往是电力工程的目标层,本文在对花岗岩的风化过程、风化影响因素、风化地层分带特性进行分析的基础上,归纳了强风化花岗岩的识别方法。
关键词:花岗岩强风化识别方法1 引言在花岗岩地区修建电力工程,强风化层往往是目标层位。
在上部土层无法满足天然地基条件的情况下,强风化层具有高承载力和低压缩性,对于电厂的重要建筑物和特高压输电线路而言,使其成为较好的桩端持力层。
本文首先对花岗岩的风化特定进行了研究,在此基础上归纳总结了花岗岩强风化层识别方法2花岗岩风化的特点2。
1 花岗岩风化过程岩石风化首先经过崩解阶段(即物理风化),使矿物颗粒的比表面积逐步增大,加强了与水、氧、二氧化碳和生物的接触,经历溶解、水化、水解、碳酸化、氧化作用及生物风化等作用,由于不同深度风化条件的差异,使花岗岩不同深度的风化方式与程度有所不同,形成具有不同组分与结构特性的风化层,构成具有垂直分带性(即多层结构)的风化剖面,但这种风化剖面是在原地风化逐渐形成的,是一个有次序、连续的地质建造,在风化剖面上一般没有阶坎式的突变和跳跃式的风化,每层均具各自特性,层间是逐渐过渡的,故层间界面一般很难准确确定[1]。
2。
2 花岗岩风化的影响因素:(1)矿物成分与结构受地质构造条件、岩浆成分和围岩物质成分的控制和影响,不同时期的不同地区的花岗岩类在岩石矿物、成分、结构构造等方面存在着差异。
总体而言,酸性矿物比碱性矿物抗风化能力强,细粒结构比粗粒结构抗风化能力强。
对于花岗岩而言,石英稳定性最高,长石类风化稳定性由高到低的顺序是:钾长石、多钠的酸性斜长石、中性斜长石、多钙的基性斜长石,次之为黑云母、角闪石等。
在花岗岩类岩石中最先发生水化作用的是黑色矿物及普通角闪石.偏中性的花岗闪长岩、二长花岗岩的黑色矿物大大超过酸性花岗岩,因此在同等条件下花岗闪长岩等偏中性岩的风化程度和风化土厚度大于酸性花岗岩,由于其石英含量较少,因此相对粘土质矿物含量较高,其风化完全程度也高于酸性花岗岩.(2)地形地貌花岗岩类风化土除受岩性约束外,还受到自然条件的影响,特别受到地貌位置的影响.下面以广东地区为例,广东各河系侵蚀河谷的基面高程大致为45m~50m,同时结合广东较低的几级侵蚀面的高程,从平面分布上可以大致地把广东花岗岩类风化土厚度特征与地貌形态分为3个类区:(a)高程在100m以内的残丘、低山和高程在40m内的河谷阶地的风化土为正常风化土区,其特点是风化均匀,不含或含很少的球状风化体,风化土表层常有一层带坡积性质的红褐色粘性土,有时还夹有一层含铁锰质结核的呈网纹状结构的风化土。
全风化花岗岩的工程特性及工程措施作者:黄国良来源:《科技视界》2015年第15期【摘要】花岗岩在我国分布广泛,全风化花岗岩引起的工程问题较为普遍,本文总结了全风化花岗岩可能产生的工程问题及简要介绍采取的工程措施,以便在今后的花岗岩地区勘察、设计、施工提供参考。
【关键词】花岗岩;工程特性;球状风化1 全风化花岗岩的工程特性1.1 全风化花岗岩物理力学特性全风化花岗岩矿物成分的不同造成花岗岩工程性质有较大的差异。
花岗岩形成条件及结构特征的不同导致经典或一般土力学理论无法对全风化花岗岩工程特性给出本质合理的解释。
一般情况下,天然状态的下的花岗岩抗剪强度较高,压缩模量较大,孔隙比较大,含水率偏低的特性。
全风化花岗岩的工程特性受到其含黏土矿物(高岭土、蒙脱石、伊利石)的影响较大,根据黏土矿物含量的差异,风化物表现出呈砂土状或者黏土状,直接影响花岗岩的工程特性。
1.2 全风化花岗岩力学指标的选取全风化花岗岩力学指标的选择直接决定设计的安全性、经济性及合理性,目前对于全风化花岗岩力学指标的选择方法有差异,主要方法为室内试验、原位测试及相关经验。
室内试验主要是利用工程地质钻探孔所采取的原状土样或扰动土样,通过室内剪切试验及压缩试验,测得全风化花岗岩的抗剪强度指标及压缩指标,受到难于采取原状样等局限,室内试验所测指标一般偏低。
原位测试主要是通过静力触探勘探孔以及载荷试验、现场大规模剪切试验及孔内剪切试验等方法。
现场原位测试所采取指标一般偏高。
岩土工程宏观的判断对于工程来讲是至关重要,经验知识是不可或缺的重要内容,全风化花岗岩力学参数可以也应该通过工程地质类比的方法,利用既有工程中类似的相关经验知识和指标数值,类比确定其力学指标。
建议花岗岩全风化的力学指标结合室内试验、原位测试以及相关经验,综合确定合理的力学指标来指导设计。
2 全风化花岗岩的工程措施及病害治理2.1 路基2.1.1 边坡及基床花岗岩风化物中砾石和砂粒成分比例较大,一般Φ值较大,C值较小,这样的风化物若是没有水的影响,天然强度较高,若是在水的影响下,风化物强度衰减程度大,容易形成边坡冲蚀和崩塌,路基边坡常因水流冲蚀作用造成冲沟发育,进而引起边坡坍塌破坏,在施工开挖中边坡沿节理面破坏,甚至形成工程滑坡。
全风化岩压缩模量全风化岩是指由于长时间暴露在地表环境中,经历了物理、化学和生物作用而发生了明显变质的岩石。
它们通常具有较强的透水性和较低的强度,容易发生岩层崩塌、滑坡等地质灾害。
因此,研究全风化岩的力学性质对于地质工程和岩土工程具有重要意义。
岩石的力学性质是指岩石在外力作用下的力学响应特性,其中压缩模量是描述岩石抗压性能的一个重要参数。
压缩模量是指岩石在受到外界压力时,单位体积岩石产生的应力与应变之比。
全风化岩的压缩模量一般较低,这是由于全风化岩中的孔隙度较高、孔隙连通性好以及岩石内部含有大量的弱化矿物等因素共同作用的结果。
全风化岩的压缩模量受到多种因素的影响。
首先,全风化岩中的孔隙度是影响压缩模量的重要因素之一。
孔隙度越高,岩石内部的孔隙连通性越好,岩石在受力时容易发生压缩变形,因此压缩模量较低。
其次,全风化岩中的水分含量也会对压缩模量产生影响。
当全风化岩中的含水量增加时,水分会填充岩石的孔隙,减少岩石内部的应力传递,导致岩石的压缩模量下降。
此外,全风化岩中的弱化矿物的存在也会导致岩石的压缩模量较低。
全风化岩的压缩模量可以通过实验室试验和现场观测来进行测定。
实验室试验通常采用岩石力学试验仪器,对全风化岩进行加载和变形测量,通过绘制应力-应变曲线并进行数据处理,可以得到全风化岩的压缩模量。
现场观测则是通过在实际工程中布设应变计和应力计等仪器,对全风化岩进行长期监测,获取其压缩模量的数值。
研究全风化岩的压缩模量对于地质工程和岩土工程具有重要的实际意义。
首先,在工程设计中准确估计全风化岩的压缩模量可以帮助工程师合理选择施工方案和地基处理方法,以确保工程的稳定和安全。
其次,对全风化岩的压缩模量进行研究可以为岩土工程中的数值模拟和参数反演提供依据,提高工程设计和施工的可靠性。
此外,对全风化岩的压缩模量进行深入研究还可以揭示全风化岩的力学本质和变形机理,为岩石力学理论的进一步发展提供实验和实际数据支持。
全风化岩的压缩模量是描述岩石抗压性能的重要参数之一。
全风化花岗岩的结构性及压缩性试验研究
摘要:全风化花岗岩作为一种独特的花岗岩材质,已逐渐深入到现代化建设的各个领域。
本文对全风化花岗岩受扰动的结构特性、取样的方法及扰动性进行细致的分析,并对取样试验及原位试验压缩性指标进行一系列深入的对比探究。
关键词:全风化花岗岩;结构性;压缩性
花岗岩类岩石是大陆上分布最广泛的岩石之一,是构成陆壳的基础。
在陆壳形成过程中,花岗岩占十分重要的地位,花岗岩在我国东部沿海、东南部、海南省分布十分广泛,其地表出露面积约占这些地区总面积的五分之一。
全风化花岗岩天然孔隙比差异性较大,此类土具有灰黄色、褐黄色、灰褐色夹灰白色物斑点,风化呈硬塑~坚硬土状、砂土状,有些呈硬塑偏软塑土状,结构松散,含水量较高,呈现黏土状,土样的粗细颗粒的差异比较大。
地下孔隙水位埋藏较浅,在沟槽地段一般在0.5~3.0 m,主要受大气降水和地表水补给,水位随季节动态变化较明显。
全风化岩“似土非岩”,其性质与原岩完全不同,但与一般沉积土体亦有很大差别。
为能够准确把握其压缩特性及分析这些特性物理量间的关系,对深圳地铁5号线全风化花岗岩饱和地基土进行一维固结压缩试验,研究其应力与孔隙比减少量和应力—应变—时间之间关系。
1、全风化花岗岩研究现状
全风化花岗岩是花岗岩体在物理化学及生物等风化营力作用下,使其结构、成分性质等产生了不同程度变异的岩石。
其矿物成分与原岩相比虽有本质的改变,但多保留在原位并具有它的原始性状,其原生矿物主要有石英、长石、云母等,原体矿物的晶体形状、硬度和力学强度不同,构成的砂粒形状有明显差别,不同大小、不同形状砂粒组成的砂土含有的孔隙大小和孔隙率显然也不相同。
风化花岗岩的工程特性不仅与其母岩花岗岩而且与其受到的风化作用有关,因此,不同地区的风化花岗岩的工程性质存在较大差异,其土体的均一性差、结构性强(包括抗剪强度、压缩性、透水性、毛细性等的差异)。
全风化花岗岩具有“似土非岩”的性质,其性质与原岩完全不同,但与一般沉积土体亦有很大差别。
以往及当前对花岗岩全风化的研究主要集中在以下几个方面:全风化花岗岩的分类研究;全风化花岗岩的物理力学特性研究;作为建筑物持力层的研究;全风化花岗岩边坡治理方面的研究;全风化花岗岩作为填料的试验研究。
2、全风化花岗岩受扰动的结构特性
在静荷载作用下,全风化花岗岩石结构各层的应力、变形和基层底面的拉应变与荷载呈线性关系,且全风化花岗岩石和基层的回弹模量越小,应力和变形越大。
在动荷载作用下,全风化花岗岩石结构各层的最大动应力、回弹变形以及基层底面的拉应变与荷载值呈线性关系,且全风化花岗岩石和基层的回弹模量越小,动应力越大。
当静荷载与动荷载的峰值相同时,动荷载作用下全风化花岗岩石结构各层的应力、变形与底基层底面的拉应变均大于静荷载作用下的应力、变形和
拉应变。
随着全风化花岗岩石模量增加,全风化花岗岩石结构的动态性能和受力状态得到改善,道路使用寿命提高。
在相同荷载重复作用下,全风化花岗岩石各结构层的累积残余变形与所承受的动荷载的峰值成幂数关系。
试验结果表明,全风化花岗岩不适宜直接用作全风化花岗岩石路床的填料。
铺设土工格室之后,全风化花岗岩石的回弹模量较未铺设土工格室的情况增加了将近50%,可改善全风化花岗岩全风化花岗岩石结构的动态性能,并保持全风化花岗岩石结构的稳定。
全风化花岗岩石能够承受的动应力明显提高,在重复荷载作用下的累积残余变形降低,可降低40%,而达到极限拉应变的重复次数增加了84%。
全风化花岗岩经过水泥稳定处理后填筑为全风化花岗岩石,全风化花岗岩石的回弹模量提高了约1倍,全风化花岗岩石的动应力减少,累积变形明显降低,底基层拉应变为减少,全风化花岗岩石基层的寿命增长了1.63倍。
水泥稳定全风化花岗岩适用于各种大型底基层的使用。
3、全风化花岗岩取样的方法及试验
全风化花岗岩的主要矿物成分是石英和高岭石,胶结物主要为游离氧化物,含量较多,土体的活动性较低。
风化过程中大部分盐份和部分黏土矿物淋失,淋失率高,粒度组成呈“两头多、中间少”的分布特征,土中的大、中孔隙比较发育,孔隙比大。
细颗粒部分具有较好的塑性,粗颗粒部分为花岗岩风化碎屑,强度很低,极易压碎成为砂粒。
由于花岗岩残积土含有大量的粗砂和砾粒,加上孔隙比大,因此钻探取样至试验操作过程中极易被扰动,引起土的微结构破坏(取样冲击、应力卸荷、失水干缩、运输搬运振动、试样制作),结构强度降低。
从而导致室内试验测得的全风化花岗岩的物理力学参数偏低。
对全风化花岗岩取样时,先削整土样,再用环刀切取其核心作为取样。
分别测其质量及含水量,再将土样采用抽真空方法进行饱和,真空压力为1个标准大气压,浸水饱和10 h以上。
考虑到在整个试验过程中有可能产生较大水分蒸发,因此在试验过程中固结容器用薄膜塑料袋密封[3]。
由于目前还没有专门针对全风化岩的的一维固结压缩试验标准,考虑到全风化花岗岩的特殊性,逐级加载设定为25 kPa、50 kPa、100 kPa、200 kPa、400 kPa、600kPa;为了满足试验研究的要求,取样高度变化的读取按第6 s;第15 s;以后每间隔15 s读数一次,直至15min后;再间隔1 min读数一次,直至60 min;以后按64min、100 min、200 min、400 min、23 h、24 h测读。
试验其他要求严格按照《铁路工程土工试验规程》(JB10102—2004)、《土工试验方法标准》(GB T50123—1999)试验方法进行固结试验。
试验包括,静力触探试验、平板载荷试验、标准贯入试验、旁压试验。
通过进行一系列现场试验,判定土层类别,查明软、硬夹层及土层在水平和垂直方向的均匀性;评价地基土的工程特性(容许承载力、压缩性质、不排水抗剪强度、砂土密实度等);探寻和确定桩基持力层,预估打入桩沉桩可能性和单桩承载力;推断各类土的抗剪强度,估算粘性土的变形模量以及评价砂土的振动液化性质等);确定基岩面或碎石类土层的埋藏深度;确定全风化花岗岩地基土的容许承载力。
以期能够对此类土在在荷载作用下的沉降变形特性有较深入的理解,为设计提供必要的参数。
4、全风化花岗岩的压缩性试验
全风化花岗岩的平均含水量不大,平均孔隙比较大,压缩性较大,抗剪强度较高; 不同地区全风化花岗岩的物理力学性质存在差异。
室内固结试验测得的全风化花岗岩的压缩指标可信度不高,采用此指标进行地基处理设计时容易造成浪费。
采用标准贯入试验获得的压缩指标相对准确,可用于进行地基处理设计,但变形模量与标贯击数之间经验关系的准确性与适用性应结合当地花岗岩特性需要进一步研究。
通过原状土的试验所得的e-p关系对不同埋深饱和全风化花岗岩石的压缩性进行研究,为了消除不同土体初始孔隙比的差异性造成的影响,采用孔隙比的减少量与荷载的关系进行讨论。
在荷载应力作用下,初始孔隙比大的地基土比初始孔隙比小的地基土容易压缩;同一初始孔隙比试样于荷载应力作用时,初始阶段孔隙比的减少率比较大,随着荷载应力作用继续增加曲线斜率趋向平稳。
同一断面饱和全风化花岗岩地基的初始空隙比随埋深的增加而减少;压缩系数α1-2随初始空隙比的减少而减小;而压缩模量E1-2随初始空隙比的减少而增加。
这主要是由于地基土自重应力引起的土体密实程度随埋深成正比而增长的。
因其不同埋深的压缩系数在0.384~0.148MPa-1之间,所以深圳地铁5号线全风化花岗岩地基土属于中等压缩性土。
参考文献:
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[3]曹新文,苏谦,蔡英.土工格室和土工格网改善基床动态性能模型试验[J] .西南交通大学学报,2001,36(4):350-354.。