廈門地區(qū)幾個(gè)巖土問題的認(rèn)知

廈門地區(qū)幾個(gè)巖土問題的認(rèn)知陳追田中機(jī)工程勘察設(shè)計(jì)研究院四川方圓地基基礎(chǔ)有限公司1問題改革開放近三十年，廈門地區(qū)巖土工程技術(shù)有了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，工程勘察水平也有長(zhǎng)足進(jìn)步，尤其是2000年實(shí)行施工圖審查制度以來，工程勘察質(zhì)量明顯提高。但也必須清醒地看到：在廈門地區(qū)，最基本的巖、土、水性質(zhì)認(rèn)知還相當(dāng)不夠，甚至存在錯(cuò)誤認(rèn)識(shí)，如果處理不當(dāng)，將影響到巖土工程與地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工。僅從工程地質(zhì)基本理論和工程實(shí)踐中常規(guī)方法來與大家共同探討以下問題： 坡洪積物、沖洪積物、海陸交互相軟土-粒度成分為粗粒土，而主要性質(zhì)表現(xiàn)為細(xì)粒土?；◢弾r風(fēng)化殘積物-用什么思路評(píng)價(jià)這種特殊性巖土較合適；巖土參數(shù)建議值是否應(yīng)該考慮巖土工程性質(zhì)與深度的關(guān)系。 2粗粒土表現(xiàn)細(xì)粒土性質(zhì)21基本情況主要地層：山體坡腳區(qū)域的坡洪積物；溝谷地帶的沖洪積物；海灣地帶濱海相、海陸交互相的軟土。特殊的沉積環(huán)境：地貌特點(diǎn)、非單一物源、短距離搬運(yùn)、水動(dòng)力條件不穩(wěn)定的。粒度成分：粗粒組分（0.075mm）質(zhì)量累積含量大于50%，按現(xiàn)行規(guī)范分類為粗粒土。上述三類土體粒度總體由粗至細(xì)，分類多以砂為主?；咎卣鳎褐饕憩F(xiàn)細(xì)粒土性質(zhì)，如明顯塑性、韌性、干強(qiáng)度；具明顯粘聚內(nèi)、較低滲透性。評(píng)價(jià)誤區(qū)：盲目地按粗粒土或細(xì)粒土工作方法、手段評(píng)價(jià)均不能反映實(shí)際。它實(shí)質(zhì)是一種混合土。22基本知識(shí)回顧土是由固相、液相、氣相組成的三相分散系。固相成分即土粒構(gòu)成土的骨架主體，土的工程性質(zhì)主要取決于土粒大小。這是因?yàn)椋?土顆粒大小不同，土的比表面不同（單位體積或單位質(zhì)量土顆粒所具有的表面積），表面能不同，導(dǎo)致土顆粒與水、氣相互作用程度不同。 土是經(jīng)巖石風(fēng)化、搬運(yùn)、沉積的產(chǎn)物，在這過程中，土顆粒由粗變細(xì)，礦物成分也發(fā)生變化，顆粒大小與礦物成分有較好對(duì)應(yīng)關(guān)系。漂石與塊石、卵石與碎石、礫石與角礫粒組由巖屑組成；砂粒絕大數(shù)都是單個(gè)原生礦物。原生礦物是母巖物理風(fēng)化的產(chǎn)物，主要為石英，其次為長(zhǎng)石與云母、角閃石、磁鐵礦等；粉粒主要由石英和少量次生礦物難溶鹽（方解石、白云石）組成；粘粒主要由次生礦物組成，而粘土礦物所占比例最大。一般而言，巖屑與原生礦物化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，多呈單粒結(jié)構(gòu)，具有強(qiáng)抗水性，無親水性或弱。而次生礦物多呈膠態(tài)或準(zhǔn)膠態(tài)，具有很高表面能和很強(qiáng)親水性等，它們含量很小的變化也可能引起土工程性質(zhì)明顯差異。土顆粒不同粒組表現(xiàn)出不同特征，見表1。不同粒組的一般特征比較 表1粒組粒徑（mm）一般特征漂石或塊石、卵石或碎石顆粒20透水性很大；無粘性；無毛細(xì)作用圓礫或角礫顆粒202透水性大；無粘性；毛細(xì)水上升高度很?。ú怀^粒徑大?。┥傲?0.075易透水；無粘性；無塑性；干燥時(shí)松散；毛細(xì)水上升高度不大（小于1m）粉粒0.0750.005透水性較弱；濕時(shí)稍有粘性（毛細(xì)水），干燥時(shí)松散，飽和時(shí)易流動(dòng)；無塑性和遇水膨脹性；毛細(xì)水上升高度大；濕時(shí)振動(dòng)有析水（液化）現(xiàn)象粘粒0.005幾乎不透水；濕時(shí)有粘性、可塑性，遇水膨脹大，干時(shí)收縮顯著；毛細(xì)水上升高度大，但速度緩慢顯然有以下基本規(guī)律：顆粒越細(xì)，與水作用越強(qiáng)烈。而表現(xiàn)在力學(xué)性質(zhì)上，強(qiáng)度逐漸變小，抗變形能力變差。理想粗粒土的性質(zhì)取決于：顆粒大小、顆粒形狀與表面特征、級(jí)配、礦物成分，風(fēng)化狀態(tài)、密實(shí)度。而與土中水關(guān)系不大（但不是沒關(guān)系）。理想細(xì)粒土性質(zhì)：一定與土中水有密切聯(lián)系。自然界中土體往往是由多個(gè)粒組土顆粒構(gòu)成，尤其如廈門地區(qū)第四系土體特殊地質(zhì)環(huán)境（如：地貌單元的多元；土體從物源區(qū)經(jīng)剝蝕，搬運(yùn)到堆積區(qū)距離較短；沉積環(huán)境動(dòng)蕩、成因類型交互等），更是形成了粗、細(xì)顆?；祀s的混合物。23粒組體積含量土體表現(xiàn)什么性質(zhì)取決于是哪個(gè)粒組在起關(guān)鍵作用。土體主要表現(xiàn)粗粒土性質(zhì)是由于粗粒組成分起到了骨架作用；土體主要表現(xiàn)細(xì)粒土性質(zhì)是細(xì)粒組成分，尤其是粘粒與土中水、氣的作用的結(jié)果，粗粒組成分未起到骨架作用。骨架是指粗粒組（大于0.075mm部分）的作用，其作用分析是顆粒從粗到細(xì)順序開始的，這與土分類原則一致。根據(jù)土質(zhì)學(xué)原理,可以推導(dǎo)出某粒組在土體中的體積含量：Ni=PiG/Gi(1+e) （1）式中：Ni土體中某粒組的體積含量（%）；Pi土體中某粒組的質(zhì)量含量（%）；Gi土體中某粒組的顆粒平均比重；G土體的顆粒平均比重；e土體的孔隙比。應(yīng)當(dāng)注意，顆粒比重取決于礦物成分，它一般變化于2.6-2.8間,從巖屑、原生礦物、次生礦物順序，其數(shù)值自小到大的變化。土體顆粒越細(xì)，比重越大。顯然，上式中GiG。對(duì)于理想等直徑球體，根據(jù)堆積試驗(yàn)得到的正?？紫堵始s為50%，而理論上球體呈正方體排列的孔隙率為47.6%，即理想等直徑球體形成骨架的最小體積含量約為堆積體總體積的一半。自然界土體顆粒大小不一、形狀各異，相對(duì)等直徑球體而言，土體中粗粒組達(dá)到骨架作用的體積含量不是定值,它將隨著顆粒形狀、級(jí)配特征等等因素在一個(gè)范圍內(nèi)變化。工程實(shí)踐中，我們可以將某粒組體積含量作為評(píng)價(jià)是否形成骨架初步依據(jù)，因?yàn)闊o論自然界土體如何復(fù)雜，對(duì)于來自同物源、相同地質(zhì)單元、相同成因的土體其物質(zhì)組成（包括機(jī)械成分、礦物成分、土中水、氣等）是有自身規(guī)律的。如前所述，細(xì)粒顆粒，尤其粘粒和土中水、氣相互作用相比粗粒顆粒要強(qiáng)烈得多，粘粒含量較小的變化及礦物類型差異也將導(dǎo)致土體性質(zhì)很大不同。混合土不會(huì)簡(jiǎn)單地表現(xiàn)粗粒土或細(xì)粒土性質(zhì)，它往往兼而有之。而且，土的性質(zhì)不是靜態(tài)的，它會(huì)隨土體外部環(huán)境影響，產(chǎn)生變化。24含水量計(jì)算問題對(duì)所有工程技術(shù)人員來講，含水量概念不是問題。對(duì)顆粒成分為粗粒土，卻表現(xiàn)細(xì)粒土性質(zhì)的混合土含水量而言，我們絕大多數(shù)工程師存在誤區(qū)。細(xì)粒土天然含水量、液限含水量、塑限含水量、縮限含水量是重要的特性指標(biāo)，它的變化影響著土的工程性質(zhì)。對(duì)于含有較多大于0.5mm顆粒的混合土，用目前方法測(cè)定的天然含水量、液限含水量、塑限含水量、縮限含水量直接評(píng)價(jià)土的稠度狀態(tài)（軟硬程度）、承載力等是不合適的。當(dāng)粗粒組（砂顆粒）不能起骨架時(shí)，細(xì)粒土性質(zhì)主要由粘粒和水的作用表現(xiàn)出來。除特殊科學(xué)試驗(yàn)外，工程實(shí)踐中還不能用粘粒部分測(cè)定液限含水量、塑限含水量、縮限含水量。工程實(shí)踐中，土的天然含水量是用全土測(cè)定的，它包含了顆粒直徑大于0.5mm和小于0.5mm的所有粒組。而液限含水量、塑限含水量、縮限含水量等測(cè)定的是顆粒直徑小于0.5mm的土，如果有大于0.5mm的顆粒，在試驗(yàn)前要剔除。也就是說，是用顆粒直徑小于0.5mm的部分土的液限含水量、塑限含水量、縮限含水量來代表或評(píng)價(jià)全土。顯然，天然含水量與之不諧調(diào)。怎么解決這個(gè)問題？因?yàn)橹睆酱笥?.5mm的顆粒表面吸著水水量很少且量很穩(wěn)定,我們可以估算顆粒直徑小于0.5mm的部分土含水量，?？梢詤⒄諊?guó)標(biāo)（GB50021-2001）花崗巖殘積土細(xì)粒部分含水量方法。wf=(w-wA0.01Pi)/(1-0.01Pi) (2)ILf=(wf-wp)/Ip (3) 式中：wf粒徑小于0.5mm顆粒部分土的含水量（%）； w全土天然含水量（%）； wA粒徑大于0.5mm的砂顆粒吸著水含水量(%)； Pi粒徑大于0.5mm的砂顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比(%)； wp土的塑限含水量（%）； IP土的塑性指數(shù)（%）； ILf粒徑小于0.5mm顆粒部分土的液性指數(shù)。25實(shí)例分析實(shí)例一：泥質(zhì)粉砂（該例取自于某花崗巖類分布地區(qū)，由于資料完整、對(duì)廈門地區(qū)有參考價(jià)值，故引用） 現(xiàn)場(chǎng)特征：沖洪積成因，距海岸約500m，埋深19m，上覆中密細(xì)砂，下伏密實(shí)細(xì)砂。循環(huán)水鉆進(jìn)土柱不易沖散，取土器或標(biāo)貫器中芯樣呈柱形，手掰不散而彎曲，手捻有砂感但出鏡面，濕土有粘手感覺，表現(xiàn)明顯塑性。 室內(nèi)試驗(yàn)：52個(gè)樣品進(jìn)行基本試驗(yàn)，成果見表2，表現(xiàn)一定塑性，為低塑性土。19個(gè)樣品粒度分析，成果見表3，不均勻系數(shù)約為90，曲率系數(shù)為8.4，粒度構(gòu)成極不均勻。 室內(nèi)試驗(yàn)基本指標(biāo) 表2指標(biāo)W（%）r（kN/m3）GSr(%)eWL(%)Ip(%)ILa(MPa-1)Es(Mpa)范圍值15.721.319.921.32.692.7283940.470.6718.225.36.612.90.330.720.080.266.518.3平均值18.320.52.70890.5622.410.10.590.1612.4粒度成分統(tǒng)計(jì)表 表3 粒組(mm)10.50.50.250.250.10.10.0750.0750.050.050.010.010.0050.005質(zhì)量含量(%)平均值13.712.637.52.85.110.23.514.8范圍值57.375.124.942.7平均值66.633.4原位試驗(yàn)：（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)：擊數(shù)7.4擊，反映土體具有較小內(nèi)摩擦角。若按細(xì)粒土評(píng)價(jià),由粘性土經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,承載力估算值150230kPa。若按砂土評(píng)價(jià)，它是松散狀態(tài)，承載力小于100kPa，但與較小孔隙比不匹配。（2）靜力觸探試驗(yàn)：摩阻比約為n=3，反映中低塑性細(xì)粒土特點(diǎn)，錐尖阻力qc=1.4MPa(估算比貫入阻力Ps=1.7MPa)，說明土體具有較小內(nèi)摩擦角，反映細(xì)粒土特征。由粘性土經(jīng)驗(yàn)關(guān)系,承載力估算值150230kPa。（3）旁壓試驗(yàn)：(pfp0)=300kPa (注:臨塑壓力pf、初始?jí)毫0)，即承載力估算為300kPa，盡管試驗(yàn)數(shù)據(jù)偏少，也初步說明承載力并不象標(biāo)貫試驗(yàn)成果按砂土反映承載力那么低。依據(jù)原始土工試驗(yàn)成果，按粉質(zhì)粘土或粉土估算承載力為220340kPa。但不能忽視高含量砂顆粒造成土體結(jié)構(gòu)易于擾動(dòng)的影響，即孔隙比試驗(yàn)值小于試驗(yàn)值（表3孔隙比明顯偏?。?，以及高含量砂顆粒對(duì)含水量影響，承載力估算偏高。若綜合考慮這一因素，承載力乘0.7-0.8折減系數(shù)，則承載力值與標(biāo)貫試驗(yàn)、靜探試驗(yàn)成果按細(xì)粒土估算承載力一致。綜合分析：按省標(biāo)（DBJ13-84-2006）分類，它定名為泥質(zhì)粉砂。但絕不能簡(jiǎn)單地按砂土評(píng)價(jià)該土體。若以粉砂論：松散狀、極低承載力、較高壓縮性，并且有液化可能，與現(xiàn)場(chǎng)特征及大多試驗(yàn)反映情況相左。從宏觀沉積環(huán)境分析，上下透水性好的砂層，給土體固結(jié)提供了良好排水通道，況且上下砂層現(xiàn)已具有較高密實(shí)度，該土體即使是砂，也應(yīng)是固結(jié)很好、密實(shí)度高的，而非松散狀態(tài)。將其劃分為粘性土、粉土，用原位測(cè)試方法評(píng)價(jià)承載力和變形特征等比較恰當(dāng)。為什么按規(guī)范應(yīng)該劃分為砂而未體現(xiàn)砂土性質(zhì)呢？因?yàn)樯傲＝M顆粒并未起骨架作用，它懸浮于由細(xì)粒土與孔隙中水、氣組成的基質(zhì)中，自然表現(xiàn)出細(xì)粒土性質(zhì)了。該土體砂粒組體積含量可能估算：粗粒組質(zhì)量最大含量Piman=75.1%，土體孔隙比最小值emin=0.47, Gi=2.67,G=2.70,經(jīng)式(1)計(jì)算,砂粒組最大體積含量為51.7%；砂粒組質(zhì)量平均含量Pi=66.6%，土體孔隙比平均值e=0.56,Gi=2.67,G=2.70,經(jīng)式(1)計(jì)算,砂粒組平均體積含量為43.2%。如果考慮砂粒影響，土體易于擾動(dòng)，土工試驗(yàn)孔隙比偏小，則實(shí)際估算值更小。實(shí)例二：泥質(zhì)中砂廈門某高層建筑公寓，位于江頭附近，設(shè)兩層地下室，深約9m。場(chǎng)地內(nèi)花崗巖殘積土之上分布有沖洪積成因的粘土和砂土。砂土頂面埋深6.38.5m,黃海標(biāo)高-4.34-2.02m,厚度0.81.9m。砂呈淺灰黃色,現(xiàn)場(chǎng)觀察芯樣顆粒粒度分選不好，明顯含粘粒且不均勻，表現(xiàn)較明顯塑性。7個(gè)樣品按粒度成分定名有：含泥粗砂、含泥中砂、泥質(zhì)中砂、泥質(zhì)粉砂等，反映很動(dòng)蕩的沉積環(huán)境。粒度分布見表4。粒度成分統(tǒng)計(jì)表 表4粒組(mm)20220.50.50.250250.0750075質(zhì)量含量(%)范圍值0.616.311.838.412.232.97.234.522.440.9平均值7.825.021.715.729.870.229.8按省標(biāo)（DBJ13-84-2006）定名為泥質(zhì)中砂。該砂層具有明顯內(nèi)聚力和低滲透性。室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果：直接快剪強(qiáng)度C=23kPa、=26.7,固結(jié)快剪強(qiáng)度C=25kPa、=28.2；綜合抽水試驗(yàn)和室內(nèi)試驗(yàn)滲透系數(shù)為0.8m/d。標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)N范圍值9.619.5擊,平均值為14擊,靜力觸探比貫入阻力Ps范圍值2.416.5MPa,平均值3.7MPa,從數(shù)值離散程度也反映土質(zhì)均勻性差。從上述原位試驗(yàn)指標(biāo)分析，無論按粗粒土，還是按細(xì)粒土評(píng)價(jià)，它都是一種承載力較高，壓縮性中等的土體。工程勘察對(duì)該層進(jìn)行了合理評(píng)價(jià)，尤其正確認(rèn)識(shí)砂土表現(xiàn)出的粘性土性質(zhì)，如：較高內(nèi)聚力、低滲透性。該砂層位于基坑下部，基坑支護(hù)設(shè)計(jì)采納了這些參數(shù)，取消了原本設(shè)置降水井想法，支護(hù)樁（采用直徑600mm沉管樁）僅加一道錨桿，充分發(fā)揮土體自立能力，取得了成功，獲得四川省優(yōu)秀工程勘察設(shè)計(jì)獎(jiǎng)。由于實(shí)例一對(duì)該類土性質(zhì)評(píng)價(jià)已很詳細(xì)，此例不再重復(fù)。下面分析土體隨豎向荷載變化，其壓縮性質(zhì)變化與粗粒組骨架作用的可能關(guān)系。土體未受荷加壓前，由式（1）估算砂粒組平均體積含量49.3%，砂粒組處在骨架作用臨界狀態(tài)，砂顆粒之間的接觸有點(diǎn)（單粒結(jié)構(gòu)）連接，也有粘粒（粘粒集合體）粘結(jié)。在室內(nèi)單向壓縮試驗(yàn)中較好地反映了這種狀態(tài)。圖1是該砂層與上覆粘土層相同壓力段壓縮模量的比較。圖1：壓縮模量Es隨壓力P變化曲線圖1中，在壓力小于200kPa時(shí)，兩層土的壓縮模量相差不多，砂層壓縮模量略高于粘土層，反映低壓力時(shí)該砂層固結(jié)（或壓密）過程表現(xiàn)粘性土特征，而部分砂粒直接接觸又使壓縮變形小于粘性土；在壓力大于200kPa后，砂層與粘土層壓縮模量差值顯著增大，分析認(rèn)為，砂粒已起骨架作用，外荷作用下，砂粒間滑動(dòng)，趨于緊密，土的壓縮性主要是砂粒性質(zhì)體現(xiàn)。經(jīng)式（1）估算在壓力200kPa400kPa時(shí)砂粒組平均體積含量為50.9%51.4%。這一現(xiàn)象會(huì)給我們?cè)S多啟發(fā)，例如：該砂層與粘土層同時(shí)作為地基時(shí)，當(dāng)基底附加壓力較小時(shí)（如小于200 kPa），兩者壓縮變形接近，基礎(chǔ)沉降均勻，隨著基底附加壓力增加，砂層壓縮變形將明顯小于粘土層，基礎(chǔ)會(huì)有不均勻沉降問題；該砂層作為基坑邊坡介質(zhì)時(shí)，土方開挖是逐漸卸荷過程，此時(shí)它的變形表現(xiàn)粘性土性質(zhì)。實(shí)例三：淤泥混砂在廈門地區(qū)海岸帶附近，尤其是海灣地帶，普遍分布有淤泥混砂地層，它是一種濱海相或海陸交互相沉積物，顆粒組成上由陸源砂粒與海相淤泥混雜一起。按工程分類應(yīng)為砂土，但力學(xué)性質(zhì)上往往更多表現(xiàn)為淤泥軟土。廈門某大廈場(chǎng)地位于湖濱南路與湖明路交口處，設(shè)計(jì)兩層地下室。原始地貌屬海灣潮間帶，地面淺部分布一層厚約2m的淤泥混砂層，構(gòu)成基坑坡體最薄弱部位。土體呈灰灰黑色，軟塑流塑狀，有明顯砂感。室內(nèi)試驗(yàn)基本指標(biāo)見表5，粒度成分統(tǒng)計(jì)見表6。室內(nèi)試驗(yàn)基本指標(biāo) 表5指標(biāo)W(%)r(kN/m3)eWLIpILa(MPa-1)Es(MPa)C(kPa)()范圍值28.134.617.818.50.861.0330.834.410.613.10.721.030.430.692.934.356.2915.70.52.8平均值30.818.10.9532.411.70.870.593.3610.971.63注：剪切強(qiáng)度為三軸不排水不固結(jié)剪切強(qiáng)度粒度成分統(tǒng)計(jì)表 表6粒組（mm）20220.50.50.250.250.0750.075質(zhì)量含量（%）9.021.717.17.644.655.444.6從粒度成分分析：屬粗粒土中的泥質(zhì)粉砂。從室內(nèi)試驗(yàn)基本指標(biāo)分析：壓縮性與強(qiáng)度指標(biāo)反映高壓縮、低強(qiáng)度淤泥軟土特征；物理指標(biāo)反映為低塑性土；含水量、液性指數(shù)、孔隙比偏小，重度偏大，與典型淤泥軟土相應(yīng)指標(biāo)有差異。在該層中做了12個(gè)雙橋探頭靜力觸探試驗(yàn)，表現(xiàn)為試驗(yàn)曲線平緩、貫入阻力極低的淤泥軟土特征。比貫入阻力（Ps）范圍值：0.41.2MPa，平均值：0.64MPa，標(biāo)準(zhǔn)值：0.51MPa。以靜力觸探試驗(yàn)成果估算承載力fak=6085kPa。該類土按港口系統(tǒng)定名為淤泥混砂比較合適。巖土工程評(píng)價(jià)中應(yīng)注意以下三點(diǎn)：第一：不能簡(jiǎn)單地按含水率估算承載力。純凈淤泥是靜水或緩慢流水環(huán)境沉積物，固相顆粒細(xì)小，以粘粒為主，沒有砂?；驑O少，含有機(jī)質(zhì)，孔隙比很大。尤其有機(jī)質(zhì)的存在，影響著土的性質(zhì)，它比粘土礦物具更強(qiáng)的膠體特性和更強(qiáng)的親水性。淤泥或淤泥質(zhì)土含水率與承載力有良好相關(guān)性。一般工程勘察在沒有原位測(cè)試（如靜力觸探、十字板剪切）情況下，由含水率估算承載力基本能滿足要求。淤泥混砂中的砂顆粒無親水性或弱親水性，一般情況下，它的存在對(duì)該類土的力學(xué)性質(zhì)影響不大，其淤泥混砂中的淤泥成分在起決定作用。但砂顆粒的存在增加了固相質(zhì)量，使得含水率、重度偏大，孔隙比偏小（相對(duì)純凈淤泥而言）。如果簡(jiǎn)單地用這些物理指標(biāo)評(píng)價(jià)其力學(xué)性質(zhì)是偏不安全的。如承載力估算：含水率w=30.8%，按DBJ13-07-2006經(jīng)驗(yàn)估計(jì)則承載力fak=103kPa。由式（2）、（3）估算該土體中淤泥含水量、液性指數(shù)分別為：Wf=42.2%、ILf=1.84。由此按DBJ13-07-2006經(jīng)驗(yàn)估計(jì)承載力fak=76kPa，與由靜力觸探指標(biāo)估算值（6085kPa）相一致。稠度狀態(tài)為流塑也與其力學(xué)性質(zhì)（如：很低的不排水強(qiáng)度）相協(xié)調(diào)。該工程項(xiàng)目綜合確定承載力為80kPa。交通部第一航務(wù)工程勘察設(shè)計(jì)院在1985年對(duì)海岸帶混合土工程地質(zhì)特性進(jìn)行過研究，他們將淤泥與砂按不同比例進(jìn)行配制，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)混合土含水量相同時(shí)，隨著含砂量增加，土的抗剪強(qiáng)度減小。好象這一結(jié)論與我們已有認(rèn)識(shí)相背，其實(shí)，用式（2）、（3）分析就不難理解：砂粒吸著水含水量很小且基本為定值，當(dāng)全土含水量相同時(shí)，砂顆粒含量越高，相對(duì)淤泥部分含水量越大，淤泥部分液性指數(shù)越小，當(dāng)然會(huì)有強(qiáng)度越小的結(jié)果。第二：不能簡(jiǎn)單地用式（1）估算的粗粒組體積含量來評(píng)價(jià)骨架作用。式（1）估算砂粒體積含量為28.6%，它肯定未起骨架作用，淤泥混砂表現(xiàn)淤泥力學(xué)性質(zhì)是可以理解的。但即使砂粒含量較高，也很難表現(xiàn)砂土性質(zhì)，這是由砂顆粒間淤泥的結(jié)構(gòu)及有機(jī)質(zhì)決定的。淤泥一般為絮狀結(jié)構(gòu)，它具有孔隙直徑很小、孔隙度很大、水容度很大的特點(diǎn)，且土中水結(jié)合水占較大比重。有機(jī)質(zhì)比粘土礦物有更強(qiáng)的膠體特性和親水性，相對(duì)而言，對(duì)土性質(zhì)影響更大。有機(jī)質(zhì)影響土粒結(jié)合水膜厚度劇烈變化，土的含水量（飽和度）的差異，直接影響淤泥強(qiáng)度就是例證。一般在粘性土中含量達(dá)到5%、在砂土中含量達(dá)到3%，就開始顯著影響土的性質(zhì)。砂粒組沉積是靠重力作用，為單粒結(jié)構(gòu)；細(xì)粒組尤其是粘土粒沉積時(shí)為膠態(tài)或準(zhǔn)膠態(tài)，凝聚成絮狀結(jié)構(gòu)的團(tuán)聚體；兩種組分混合沉積時(shí)，砂粒間難以相互接觸，即使砂粒間很少的淤泥質(zhì)，也會(huì)在土的力學(xué)性質(zhì)中起主導(dǎo)作用。第三：不能忽視淤泥混砂中氣體在海陸交互相沉積的這種混合土，由于陸源物質(zhì)，更容易含有機(jī)質(zhì)。有機(jī)質(zhì)分解作用，使土中含有較多氣體，尤其是有毒、可燃?xì)怏w，如CO2、H2O和甲烷等。注意兩點(diǎn)：氣體封閉地孔隙中，土體長(zhǎng)期不能壓密，增大土的壓縮性；二是地基基礎(chǔ)施工時(shí)可能影響人員健康和施工安全。26幾點(diǎn)建議重視以下工作：調(diào)查了解區(qū)域地質(zhì)條件，恢復(fù)原始區(qū)域地貌、微觀地貌單元，準(zhǔn)確推測(cè)土體形成環(huán)境；關(guān)注粒度分析；適當(dāng)進(jìn)行探井取樣；關(guān)注原位測(cè)試工作：靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等，有條件建議進(jìn)行能反映土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等。3花崗巖風(fēng)化殘積物評(píng)價(jià)中的幾個(gè)問題31粒度分布對(duì)于花崗巖散體狀強(qiáng)風(fēng)化巖、全風(fēng)化巖、殘積土，有一個(gè)無法回避的事實(shí)，目前常規(guī)工程勘察手段無法取得理想的不擾動(dòng)樣品，這就使得用室內(nèi)試驗(yàn)方法測(cè)求的巖土工程性質(zhì)指參數(shù)偏離實(shí)際，如：強(qiáng)度、變形、滲透等重要參數(shù)。巖土工程界很重視原位試驗(yàn)方法解決這個(gè)問題，不容置疑，這是好思路。任何原位試驗(yàn)評(píng)價(jià)方法都必須與載荷試驗(yàn)建立關(guān)系，廈門地區(qū)理想的深層載荷試驗(yàn)還是有限的，而且受設(shè)備能力限制及風(fēng)化殘積物特點(diǎn)影響，較深巖土體還無法試驗(yàn)。我們可以找出多種客觀理由說明難以取得不擾動(dòng)樣，如：花崗巖特有結(jié)構(gòu)（花崗結(jié)構(gòu)）和成分（石英、長(zhǎng)石、云母等）造成其風(fēng)化殘積物含有大量不親水或親水弱的巨粒組、粗粒組顆粒，而次生礦物又多為相對(duì)親水弱的高嶺石、次生sio2為主（相對(duì)蒙脫石、伊利石而言），物質(zhì)親水性弱，粒間作用力小，自然容易擾動(dòng)。也正是花崗巖風(fēng)化殘積物性質(zhì)主要依賴于其顆粒組成的特點(diǎn)，我們要重視它的粒度分布的研究。或許通過對(duì)粒度分布特征的研究，結(jié)合其原位試驗(yàn)工作，會(huì)提高對(duì)它的認(rèn)識(shí)。業(yè)已證明，花崗巖風(fēng)化殘積物粒度分布特點(diǎn)與工程性質(zhì)有很好相關(guān)性：原福建省、深圳市相關(guān)規(guī)范花崗巖殘積土承載力承載力表中反映了土顆粒大小對(duì)承載力的影響（相同標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)，礫質(zhì)粘性土、砂質(zhì)粘性土、粘性土承載力依次減小）；原地質(zhì)礦產(chǎn)部水文地質(zhì)工程地質(zhì)研究所等對(duì)閩南地區(qū)花崗巖風(fēng)化殘積物研究（閩南三角地區(qū)環(huán)境地質(zhì)研究1990年），也證明這一點(diǎn)；其它資料等，如:張喜珠，“超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)在強(qiáng)風(fēng)化巖層勘察中的運(yùn)用”，見中國(guó)勘察與巖土工程2004年第2期；如作者搜集廈門地區(qū)相關(guān)資料分析，也說明這一點(diǎn)（“廈門地區(qū)花崗巖殘積土工程性質(zhì)初探”，見林樹枝主編建筑地基基礎(chǔ)工程實(shí)踐2003年；“花崗巖風(fēng)化殘積物粒度分維特征分析”，見巖土工程技術(shù)2005年第3期）。用什么方法來全面表述它的粒度分布特點(diǎn)呢？傳統(tǒng)描述土粒度分布特征由多個(gè)參數(shù)聯(lián)合表達(dá)：界限粒徑（d60）、平均粒徑（d50）、中間粒徑（d30）、有效粒徑（D10）、不均勻系數(shù)（Cu）、曲率系數(shù)（Cc）等。這些參數(shù)缺少一個(gè)也不能全面描述土的顆粒構(gòu)成。顯然很麻煩?；◢弾r風(fēng)化作用包括物理風(fēng)化、化學(xué)風(fēng)化、生物風(fēng)化，物理風(fēng)化使巖體破碎解體，而后者使巖屑進(jìn)一步細(xì)化，并發(fā)生化學(xué)成分、礦物成分改變，但總趨勢(shì)是隨風(fēng)化程度加劇，顆粒由粗變細(xì)。對(duì)花崗巖風(fēng)化殘積物粒度分布進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，可以引入“粒度分維”概念研究它。粒度分維來自于非線性科學(xué)的分形幾何學(xué)，它已應(yīng)用于很多巖土工程問題，它不神秘，應(yīng)用很簡(jiǎn)單。以粒徑作橫坐標(biāo)，以小于某粒徑的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為縱坐標(biāo)，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下繪制各點(diǎn)，如果各點(diǎn)為一直線或多線段，則說明顆粒分布具有分形結(jié)構(gòu)，計(jì)算直線段斜率，即粒度指數(shù)（龐仁久），粒度分維數(shù)D由下式計(jì)算：D=3- (4)經(jīng)實(shí)例分析發(fā)現(xiàn)，花崗巖風(fēng)化殘積物具有分形結(jié)構(gòu)（見圖2）。 圖2：粒度分布曲線粒度分維與其它描述粒度分布的參數(shù)具有相關(guān)性（見圖3）。0.0010.010.11102.42.52.62.72.82.9Dd/mmd60d50d30d10指數(shù) (d60)指數(shù) (d50)指數(shù) (d30)指數(shù) (d10)圖3：粒度分維D與d60、d50、d30、d10關(guān)系可以由粒度分維一個(gè)參數(shù)就能描述全土的粒度分布特征曲線：M=A d3-D (5)式中：M小于某粒徑顆粒的質(zhì)量含量百分比，%； A粒徑小于1mm時(shí)的質(zhì)量含量百分比，%，在雙對(duì)數(shù)坐標(biāo)下可直接量測(cè)； d顆粒粒徑，mm。經(jīng)統(tǒng)計(jì)，湖里區(qū)某場(chǎng)地花崗巖風(fēng)化殘積物顆粒小于2mm部分土粒度分布方程為：M=（75.5D-129.1）d3-D (6)（d2mm，d500.075mm,2.610D2.838）用閩南三角地區(qū)環(huán)境地質(zhì)研究中粒度資料經(jīng)統(tǒng)計(jì),顆粒小于mm部分土粒度分布方程為:M=（74.3D-122.7）d3-D (7)（d5mm，d500.075mm,2.492D2.847）兩方程相吻合，這不是偶然。湖里區(qū)某場(chǎng)地研究表明，隨著風(fēng)化程度加劇，粒度分維越來越大（見表7）。湖里區(qū)某場(chǎng)地花崗巖風(fēng)化殘積物粒度分維值表 表7巖土層D范圍值D平均值統(tǒng)計(jì)個(gè)數(shù)殘積層2.6572.8382.72127全、強(qiáng)風(fēng)化層2.5302.6522.6127以上事實(shí)說明，粒度分維值能夠較好描述花崗巖風(fēng)化殘積物粒度分布，它有廣闊的應(yīng)用前景。但應(yīng)注意，以上分析都是建立在統(tǒng)計(jì)意義上。由于土工試驗(yàn)方法、試驗(yàn)人員水平差異及土質(zhì)不均勻影響，可能結(jié)果上會(huì)有出入，甚至錯(cuò)誤。32巖土工程特性指標(biāo)與深度關(guān)系實(shí)踐中發(fā)現(xiàn)，花崗巖風(fēng)化殘積物的巖土工程特性指標(biāo)往往與深度有相關(guān)性，（如圖4）。這是巖土體隨深度自深至淺風(fēng)化程度加深的客觀反映。然而，對(duì)于這一重要現(xiàn)象并未引起足夠重視。在這里僅列舉兩個(gè)問題。圖1 標(biāo)貫深度與標(biāo)貫擊數(shù)0.005.0010.0015.00