G323 國(guó)道改造工程花崗巖類風(fēng)化土體性質(zhì)研究

黃少?gòu)?qiáng)

(清遠(yuǎn)市公路管理局，廣東清遠(yuǎn) 511510)

G323 國(guó)道改造工程吉田鎮(zhèn)至鷹陽(yáng)關(guān)段基巖主要為花崗巖、花崗閃長(zhǎng)巖，灰白－淺灰色為主，中細(xì)粒、中粗粒結(jié)構(gòu)，夾有走向與線路方向大角度相交、近于直立的石英脈體。加上濕潤(rùn)多雨的氣候特點(diǎn)，形成了較厚的全強(qiáng)風(fēng)化土體，全強(qiáng)風(fēng)化花崗巖揭露厚度大，最大可達(dá)40～50 m，黃棕色－紫紅色，局部黃灰黑色;全風(fēng)化花崗閃長(zhǎng)巖多呈肉紅色－灰黑片麻色，厚度2～20 m。從而導(dǎo)致沿線出露了大量的花崗巖類風(fēng)化土體邊坡，其穩(wěn)定性如何，應(yīng)采用何種加固措施，均與土體性質(zhì)有著非常密切的關(guān)系。而且，沿線的刷方土體多用于路基的填筑，填筑效果也與土體性質(zhì)有著至關(guān)重要的關(guān)系。所以，本文采取吉田鎮(zhèn)至鷹陽(yáng)關(guān)段花崗巖風(fēng)化土體試樣，進(jìn)行了系統(tǒng)的物理力學(xué)試驗(yàn)研究，為上述問(wèn)題提供參數(shù)支持。

1 土體類型

為了確定土體類型，進(jìn)行了土的顆粒分析試驗(yàn)，所取土樣巖體結(jié)構(gòu)基本被破壞，礦物晶體外部風(fēng)化變質(zhì)，晶體顆粒彼此接觸緊密，具有不同程度的膠結(jié)和粘結(jié)，外觀仍具有一定的整體性，殘留有大量未風(fēng)化的石英顆粒，顆粒多具有棱角且彼此鑲嵌緊密，具有一定咬合力(或具有不同程度的結(jié)晶連接力)，咬合力的大小與顆粒本身風(fēng)化殘余強(qiáng)度有關(guān)［1］、［2］，開挖時(shí)很少成塊體。

試驗(yàn)按公路土工試驗(yàn)規(guī)程(JTJ－051－93)的要求進(jìn)行，共進(jìn)行兩組平行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果如圖1 和圖2 所示。由圖可知，兩組試驗(yàn)所得結(jié)果一致。根據(jù)上述試驗(yàn)規(guī)程中土的定名法則，由級(jí)配曲線可判斷該土為中砂。

圖1 試樣1 顆粒級(jí)配曲線

圖2 試樣2 顆粒級(jí)配曲線

土性指標(biāo)如下:

不均勻系數(shù)Cu=0.35/0.013=26.92

曲率系數(shù)Cc=0.12×0.12/(0.35×0.13)=3.17

可見(jiàn)，該土的級(jí)配良好，中間粒徑顆粒偏多，說(shuō)明該土樣風(fēng)化比較完全，透水良好，適宜做路基填料。

2 最大干密度和最優(yōu)含水量

最大干密度和最優(yōu)含水量是控制其作為路基填料的重要指標(biāo)，為了確定最大干密度和最優(yōu)含水量，采取五組試樣，進(jìn)行輕型擊實(shí)試驗(yàn)，按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 051－93)中的相關(guān)要求進(jìn)行，試驗(yàn)結(jié)果如圖3 所示。由圖可知，最大干密度1.77，最佳含水率13.3%?？梢?jiàn)，如果采用刷方土體直接進(jìn)行路基填筑，應(yīng)將碾壓含水量控制在13%左右。

圖3 試驗(yàn)土體的擊實(shí)曲線

3 抗剪強(qiáng)度及其隨含水量的變化

土體抗剪強(qiáng)度是隨著土體含水量的變化而變化的，這也正是邊坡在雨季易于失穩(wěn)的重要原因。為此，進(jìn)行了五種含水量狀況下的土體不固結(jié)不排水直快剪試驗(yàn)，試驗(yàn)按《公路土工試驗(yàn)規(guī)程》(JTJ 051－93)中的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行，試樣由上述擊實(shí)試樣用剪切環(huán)刀剝制而成，試驗(yàn)結(jié)果如圖4。

圖4 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨含水量的變化曲線

由圖4可知，該類土的粘聚力隨含水量的增加而增大(但增大到一定程度后，將會(huì)隨著含水量的進(jìn)一步增大而減小)，摩擦角隨含水量的增加而減小。

4 結(jié)論

(1)G323 國(guó)道花崗巖類全強(qiáng)風(fēng)化土按顆粒級(jí)配命名，屬中～砂，擁有良好的顆粒級(jí)配、干密度大，抗剪強(qiáng)度高等優(yōu)點(diǎn)，是理想的填筑土料。

(2)由于土體抗剪強(qiáng)度較大，該類土構(gòu)成的路塹邊坡可進(jìn)行陡開挖、強(qiáng)支護(hù)的設(shè)計(jì)思路進(jìn)行設(shè)計(jì)。

(3)由擊實(shí)試驗(yàn)可知，該類土作為路基填料時(shí)，易將其輾壓含水量控制在13%左右，此時(shí)可保證較高的壓實(shí)度。

［1］陳洪江.花崗巖類全風(fēng)化帶的工程地質(zhì)特性［J］.港工技術(shù)，1995(3)

［2］趙曉彥.花崗巖類土質(zhì)邊坡特性及錨固設(shè)計(jì)研究［D］.成都:西南交通大學(xué)，2005