延吉盆地风化砂质泥岩地基承载力研究

第３０卷第６期　２０１３年１２月　吉林建筑工程学　院学报　

Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ｊｉｌｉｎ　Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｏｆ　Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ＆Ｃｉｖｉｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｖ０１．３０　Ｎｏ．６　

Ｄｅｃ．２０１３　

延吉盆地风化砂质泥岩地基承载力研究　吕宗耀　孙广利　（１：本溪瑞信岩土工程有限公司，本溪１１７０００；２：吉林建筑大学测绘与勘查工程学院，长春１３０１１８）　

摘要：为了获取延吉盆地风化砂质泥岩层可靠的地基承载力数据，采用载荷试验和标准贯入试验原位测试方法，对　晚白垩世龙井组风化砂质泥岩层的地基承载力进行了测试研究，得出了风化砂质泥岩层地基承载力特征值的范　围，地基承载力特征值、变形模量与标准贯入试验锤击数线性相关的结论．据此，提出了风化砂质泥岩层地基承载　力特征值和变形模量的经验公式，为延吉地区岩土工程勘察工作提供了依据和方法，并为吉林省其他地区风化泥　岩层地基承载力的研究提供了参考．　关键词：风化砂质泥岩；地基承载力特征值；经验公式　中图分类号：ＴＵ　４６　文献标志码：Ａ　文章编号：１００９—０１８５（２０１３）０６—００２２—０４　

Ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｗｅａｔｈｅｒｅｄ　ｓａｎｄｙ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｉｎ　Ｙａｎｊｉ　Ｂａｓｉｎ　

ＬＶ　Ｚｏｎｇ—ｙａｏ　．ＳＵＮ　Ｇｕａｎｇ—ｌｉ　（１：Ｂｅｎｘｉｒｕｉｘｉｎ　Ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　Ｃｏ，Ｌｔｄ，Ｂｅｎｘｉ，Ｃｈｉｎａ　１　１７０００；　２：Ｃｏｉｉｅｇｅ　ｏｆ　Ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｊｉｌｉｎ　ｌｉａｎｚｈｕ　Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ，Ｃｈｉｎａ　１３０１　１８１　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ　ｏｒｄｅｒ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｒｅｌｉａｂｌｅ　ｄａｔａ　ａｂｏｕｔ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｗｅａｔｈｅｒｅｄ　ｓａｎｄｙ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｓｅａｍ　ｉｎ　Ｙａｎｊｉ　ｂａｓｉｎ，ｉｎ—ｓｉｔｕ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｍｅｔｈｏｄｓ　ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｌｏａｄｉｎｇ　ｔｅｓｔ　ａｎｄ　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｐｅｎｅｔｒａｔｉｏｎ　ｔｅｓｔ　（ＳＰＴ）ａｒｅ　ｔａｋｅｎ　ｆｏｒ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｗｅａｔｈｅｒｅｄ　ｓａｎｄｙ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｓｔｒａｔｕｍ　ｏｆ　Ｌｏｎｇｉｎｇ　ｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｏｆ　Ｌａｔｅ　Ｃｒｅｔａｃｅｏｕｓ．　Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｓｔａｔｉｓｔｉｃａｌ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔ　ｄａｔａ，ｇｅｔ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｒａｎｇｅ　ｏｆ　ｗｅａｔｈｅｒｅｄ　ｓａｎｄｙ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ　ｓｅａｍ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ　ａｎｄ　ｂｌｏｗ　ｃｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ＳＰＹ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ．ＳＯ　ｔｈｅ　ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎ　ｍｏｄｕｌｕｓ　ａｎｄ　ｂｌｏｗ　ｃｏｕｎｔｓ　ｏｆ　ＳＰＴ　ｌｉｎｅａｒ　ｒｅｌａｔｅｄ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ．Ａｃｃｏｒｄ—　ｉｎｇ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｃｏｎｃｌｕｓｉｏｎ，ｔｗｏ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　ａｒｅ　ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｔｈｅ　ｒｅｓｅａｒｃｈ　ｉｓ　ｈｅｌｐｆｕｌ　ｔｏ　ｇｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ　ｗｏｒｋ　ｉｎ　Ｙａｎｊｉ　Ｂａｓｉｎ，ａｎｄ　ｐｒｏｖｉｄｅ　ｅｘｐｅｒｉｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｏｔｈｅｒ　ｒｅｇｉｏｎｓ　ｉｎ　Ｊｉｎｌｉｎ　Ｐｒｏｖｉｎｃｅ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｗｅａｔｈｅｒｅｄ　ｓａｎｄｙ　ｍｕｄｓｔｏｎｅ；ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃ　ｖａｌｕｅ　ｏｆ　ｓｕｂｇｒａｄｅ　ｂｅａｒｉｎｇ　ｃａｐａｃｉｔｙ；ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ　ｆｏｒｍｕｌａｓ　

０　引言　我国风化砂质泥岩地基承载力的研究不多，尤其缺少载荷试验研究．风化砂质泥岩层在吉林省广泛分　布，埋深约为自然地面下１．０　ｍ～３５．０　ｍ不等、厚度大，是较常用的天然地基基础持力层．　为了获取延吉盆地风化砂质泥岩层可靠的地基承载力数据，探讨确定地基承载力适宜的测试手段和方　法，以及检验以前有关地基承载力数据的可靠度，本文采用公认可靠的载荷试验方法，并采用标准贯入试验　原位测试方法对风化砂质泥岩层地基承载力进行测试研究，以获取风化砂质泥岩层地基承载力特征值和变　形模量的可靠数据．通过分析地基承载力特征值、变形模量与ＳＰＴ锤击数之间的相关关系，探讨根据ＳＰＴ锤　击数确定风化砂质泥岩层地基承载力特征值和变形模量的可靠性和可行性，总结出适于该地区工程地质条　件的经验公式和适宜的确定地基承载力的技术手段，为今后延吉地区岩土工程勘察工作能够准确可靠、便　

收稿日期：２０１３—０５～２８．　作者简介：吕宗耀（１９６９～），男，辽宁省本溪市人，工程师　第６期　吕宗耀，孙广利：延吉盆地风化砂质泥岩地基承载力研究　２３　捷、经济地确定风化砂质泥岩层地基承载力特征值和变形模量提供依据和方法．　１　地质背景和场地地质条件　吉林省白垩系地层发育几乎遍及全省．从成因类型看可分为两类：一类为松辽平原型；另一类为东西部　山区型．延吉盆地是吉林省东部山区中生代最大的内陆湖盆之一，面积达１　５００　ｋｍ　．盆地内中生代地层较为　发育，尤以白垩系地层出露较全，并具有代表性，充分反映了吉林省东部山区中生代内陆河湖相沉积的特　点…．所处地貌单元为延吉、和龙丘陵盆地谷地区　．本文研究对象为东部山区延边小区延吉盆地晚白垩世　龙井组地层．该组地层为覆盖在大拉子组之上的一套红层，在延吉盆地见于朝阳川、帽儿山、延吉市、龙井及　金谷一带，主要是由一套灰绿、紫红、蛋青等杂色正常碎屑岩夹泥灰岩团块构成　．泥岩是沉积岩石学中沉　积碎屑岩类的粘土岩类，一般为厚层状、致密、页理不发育　．　延吉盆地砂质泥岩层风化程度一般自浅人深的规律为：全风化一强风化一中风化一微风化．全风化层一　般厚约１．０　ｍ～３．０　ｍ，强风化层一般厚约２．０　ｍ～５．０　ｍ，中风化层一般厚约２０．０　ｍ～４０．０　ｍ，其下为微风化　层．本文测试对象是处于全风化～强风化状态的粉砂质泥岩层，为红褐色，灰褐色，灰棕色，粉砂质，呈全风化　

～强风化状态，块状构造，散体状结构，极破碎，厚度约为２．０　Ｉｎ～４．０　ｍ，岩体基本质量等级Ｖ级　Ｊ．　

２地基承载力测试　采用浅层平板载荷试验测试试验点位的风化粉砂质泥岩层地基承载力特征值和变形模量，同时在试验　点附近采用ＳＰＴ进行原位测试，获取风化粉砂质泥岩层的ＳＰＴ锤击数，并对地基承载力特征值、变形模量和　ＳＰＹ锤击数等试验数据进行统计分析，研究其相关性，求得适合当地风化粉砂质泥岩层的经验公式，为在岩　土工程勘察工作中根据ＳｌＹｌ＇锤击数确定风化粉砂质泥岩层地基承载力特征值和变形模量提供计算方法．　２．１　浅层平板载荷试验　采用浅层平板载荷试验确定风化粉砂质泥岩层地基承载力时，按照《建筑地基基础设计规范》　（ＧＢ５０００７）附录Ｃ的规定进行．浅层平板载荷试验要求现场符合以下条件：试验点无边载，为基坑大开挖的　条件；承压板为刚性板，面积为０．５　ｍ　；试验点采用明沟排水，地层湿度接近天然湿度；满足施加荷载能达到　极限荷载的条件　．　２．２标准贯入试验　进行载荷试验的同时，在试验点附近采用ＳＰＴ进行原位测试，获得风化粉砂质泥岩层的ＳＰＹ锤击数．采　用ＳＰＴ进行风化泥岩层测试，按照《岩土工程勘察规范》（ＧＢ　５００２１）的规定执行．　采用自动脱钩的自由落锤，锤重６３．５　ｋｇ，落距７６　ｃｍ，探杆直径４２　ｍｍ，贯入器为国家统一标准的贯入　器．参加统计的ＳＰＹ数据必须符合以下条件：钻孔采用泥浆护壁或套管护壁，孔内干净；标准贯入试验设备　符合规范要求；标准贯入试验锤击速率符合规范要求；泥岩层先预打３～５击，确保贯入器进入未扰动的岩层　后开始计数；ＳＰＴ数据进行杆长修正“。　．　砂质泥岩层风化程度的判定通常采用ＳＰＹ进行测试，根据吉林省工程建设标准《岩土工程勘察技术暂　行规定》（ＤＢ２２／Ｔ３６７）划分其风化程度，详见表１　Ｊ．　表１标准贯入试验判定风化程度Ⅳ为实测值　

２．３试验工作及成果　本次研究结合了较多实际工程的现场浅层平板载荷试验和ＳＰＴ原位测试，并对已有资料进行了收集整　理．经过分析，筛选出１０组具有代表性和统计意义的数据．各试验场地获取的试验数据列于表２．　２４　吉　林建筑　工程　学　院　学报　第３０卷　试验序号１～试验序号４四组试验所在工程场地为灰褐色强风化粉砂质泥岩层，承载力特征值为６００　ｋＰａ～８００　ｋＰａ，平均值７２５　ｋＰａ；变形模量４０．１８　ＭＰａ～４３．２１　ＭＰａ，平均值４１．５６　ＭＰａ．　试验序号５～试验序号７三组试验所在工程场地为灰棕色强风化粉砂质泥岩层，承载力特征值为７００　ｋＰａ～９００　ｋＰａ，平均值８２６．６　ｋＰａ；变形模量４０．０７　ＭＰａ～５６．３０　ＭＰａ，平均值４７．７６　ＭＰａ．　试验序号８～试验序号１０三组试验所在工程场地为灰褐色全风化粉砂质泥岩层，承载力特征值为３５０　ｋＰａ一４５０　ｋＰａ，平均值４００　ｋＰａ；变形模量２０．３９　ＭＰａ～２７．８２　ＭＰａ，平均值２４．２２　ＭＰａ．　可见，全风化粉砂质泥岩层的地基承载力特征值和变形模量小于强风化粉砂质泥岩层的地基承载力特　征值和变形模量，风化程度越高地基承载力和变形模量越低．　（１）地基承载力特征值与ＳＰＴ锤击数的经验关系．　根据表２数据，采用一元线性回归分析，全风化～　强风化粉砂质泥岩层地基承载力特征值．　与修正后的ＳＰＴ锤击数Ⅳ线性相关，相关系数０．９４６　８，其相关性　见　图１．　

图１承载力特征值与ＳＰＴ锤击数关系图　图２变形模量与标准贯入试验锤击数关系图　依据上述关系，得出根据修正后的ＳＰＴ锤击数Ⅳ计算地基承载力特征值　的经验公式如下：　

＝９．８７７　６　Ｎ＋８．３４８　４　（１）　式中，　为地基承载力特征值，ｋＰａ；Ｎ为经修正后的ＳＰＴ锤击数，击．　（２）变形模量与ＳＰＴ锤击数的经验关系．　根据表２数据，按一元线性回归分析，全风化～强风化粉砂　质泥岩层的变形模量　与修正后的ＳＰＹ锤击数Ⅳ线性相关，相关系数０．８６８　１，其相关性见图２．　依据上述关系，得出根据经修正后的ＳＰＴ锤击数计算地基变形模量Ｅ　的经验公式如下：　Ｅ０＝０．５１６　２　Ｎ＋４．２６５　３　（２）　式中，Ｅ。为地基变形模量，ＭＰａ；Ｎ为经修正后的ＳＰＴ锤击数，击．