水電勘察初期一般土的分類及定名的探索與應(yīng)用

鐘 果，鄂 宇

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

水電勘察初期一般土的分類及定名的探索與應(yīng)用

鐘 果，鄂 宇

（中國(guó)電建集團(tuán)成都勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院有限公司，四川 成都 610072）

水電工程中對(duì)土的分類主要按國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）、《土的分類標(biāo)準(zhǔn)》（GBJ145－90）及電力行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（DL／T 5355－2006）等規(guī)范，其分類過于簡(jiǎn)短或繁復(fù)，不僅在勘察初期未進(jìn)行系統(tǒng)室內(nèi)試驗(yàn)的條件下不易定名分類，也不利于水電勘察初期對(duì)壩址區(qū)第四紀(jì)覆蓋層的整體把握認(rèn)識(shí)及對(duì)場(chǎng)地的工程特性及工程地質(zhì)問題的判斷。在實(shí)際應(yīng)用中我公司地質(zhì)專業(yè)曾采用過一套定名原則，但不系統(tǒng)且仍有不足之處，筆者在此基礎(chǔ)上試圖加以改進(jìn)，以求探索一套水電勘察初期地質(zhì)專業(yè)簡(jiǎn)便實(shí)用的初判手段對(duì)一般土進(jìn)行分類定名。

水電勘察；土類定名；工程地質(zhì)

1 研究背景

水電勘察中常需對(duì)工程區(qū)廣泛分布的第四紀(jì)覆蓋層作深入研究，特別在壩址區(qū)，不僅因河谷演化時(shí)期長(zhǎng)、改造因素多樣化而造成了河床覆蓋層相對(duì)深厚，層次復(fù)雜；水電工程本身的特殊性也造成了需對(duì)大壩下的覆蓋層地基作出相關(guān)工程地質(zhì)問題的解答。因此，在勘探初期對(duì)鉆孔取樣的土層進(jìn)行初判及分類劃分顯得尤為重要。如何圍繞工程地質(zhì)問題，在未進(jìn)行系統(tǒng)室內(nèi)試驗(yàn)的條件下，宏觀把握壩區(qū)覆蓋層總體特征，并能在簡(jiǎn)短的土類定名中得以體現(xiàn)，是有實(shí)際意義的。

2 現(xiàn)有規(guī)范對(duì)一般土的分類定名簡(jiǎn)述

《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021－2001）中（以下簡(jiǎn)稱國(guó)標(biāo)）除對(duì)特殊類土的定名外，土的分類主要按粒徑大小并結(jié)合顆粒級(jí)配劃分，細(xì)顆粒土（粉土及黏性土）則加入塑性指數(shù)Ip參與定名劃分。定名僅包含一種粒徑級(jí)配，雖其顆粒質(zhì)量百分比大于總質(zhì)量的50%，但仍因所占比重有限，在工程中不能很好反映某些土的特性，例如碎石類土（見表1），僅能反映粒徑大于200 mm的顆粒質(zhì)量未超過總質(zhì)量的50%，且大于20 mm的顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%的一類土，卻不能反映該類土中其余部分組成，例如是另含有40%的粗砂還是40%的礫石，而這40%的粗砂或礫石對(duì)該土層的工程特性影響顯然不盡相同。

表1 巖土工程勘察規(guī)范 碎石土的分類

《水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程》（DL／T 5355－2006）（以下簡(jiǎn)稱行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)）為行業(yè)規(guī)范，且主要以試驗(yàn)為前提，因此其土的分類、代號(hào)及參數(shù)繁多，如對(duì)細(xì)粒土的分類用到了塑性指數(shù)Ip及液限WL（見表2）；而粗粒及巨粒類土則用到了多個(gè)百分比界限，如5%、15%、50%及75%等，另還有不均勻系數(shù)Cu和曲率系數(shù)Cc等參數(shù)，可見如未進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，在野外僅靠地質(zhì)工程師現(xiàn)場(chǎng)判斷，是很難對(duì)其劃分的。另外，對(duì)細(xì)砂～礫砂的定名劃分與國(guó)標(biāo)差異較大，該規(guī)范主要關(guān)注礫或砂中細(xì)粒土（即粉粒和黏粒）的含量，而國(guó)標(biāo)仍采取“過篩”的分類方式，主要考慮相對(duì)粒徑較大的顆粒所占比重。所以該規(guī)范將礫和砂兩個(gè)大類歸為粗粒土，而國(guó)標(biāo)則分別歸為碎石土及砂土類?！锻恋姆诸悩?biāo)準(zhǔn)》（GBJ145－90）（以下簡(jiǎn)稱國(guó)家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)）同行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)一樣，總體將一般土分為巨粒、粗粒及細(xì)粒三類。判別方法與行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)類似，其土名也有相同特點(diǎn)，即名稱較為繁復(fù)，土名中作為后綴的有石、土、礫和砂四種，土還包含了粗粒類的如“漂石混合土”和細(xì)粒類的如“高液限黏土”兩大類，容易產(chǎn)生混淆。

由上可見，國(guó)標(biāo)定名反映不夠細(xì)致，而行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)定名需由試驗(yàn)確定且與國(guó)家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)一樣定名繁復(fù)，這就難免使工作產(chǎn)生滯后性。而實(shí)際生產(chǎn)工作中需要在第一時(shí)間準(zhǔn)確把握土層特性并對(duì)其定名，達(dá)到聽其名便知其大致成分的目的，而不必去看繁臃的鉆孔鑒定的詳細(xì)內(nèi)容，這樣不僅便于工作的開展，也便于迅速對(duì)下一步勘探工作進(jìn)行合理調(diào)整，由此看來，形成一套簡(jiǎn)便準(zhǔn)確的定名原則，是有實(shí)際生產(chǎn)意義的。

表2 水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程 細(xì)粒土的基本分類和定名

3 土的定名方式研究

我公司地質(zhì)專業(yè)現(xiàn)仍采用一套內(nèi)部定名法則，概括來講，雖避免了上述兩種命名的弊端，能較好的體現(xiàn)土體實(shí)際特征，卻較為臃長(zhǎng)，較典型的如含漂（塊）卵（碎）礫石層、碎礫石土層等。此類定名法則仍有不足之處，如前者包括了土中所有出現(xiàn)過的粒組，卻難以表明各自所占比例，采用的僅是按粒徑排序的定名原則，甚至同級(jí)配下漂石和塊石的相對(duì)比例及卵石和碎石的比例也不能確定；后者為2個(gè)粒組范圍，卻因名稱后的“土”造成一定歧義，不知到底是“土”占的比例較大還是原意為宏觀的土層定名。

筆者認(rèn)為，為了較為準(zhǔn)確明了的定名土的名稱，綜合以上幾種土類命名方法、方式并加以改進(jìn)，以符合水電勘察中地質(zhì)專業(yè)的實(shí)際生產(chǎn)需求是較為合適的，經(jīng)比較研究，總結(jié)出以下定名原則：

針對(duì)水電工程勘察的地質(zhì)工作，因砂土在地震環(huán)境下可能存在液化，被歸為不良地基，所以取國(guó)標(biāo)中的分類模式較為合理，即把行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)中工程特性相近的巨粒類和礫類土合并為一類，其粒徑劃分標(biāo)準(zhǔn)仍按國(guó)家工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)中的粒組劃分原則（即2～6原則，不再贅述）。一般土的粒組分為三個(gè)大類：石、砂及土類，分別對(duì)應(yīng)國(guó)標(biāo)中的碎石土、砂土及粉土和黏性土類。土類定名總體也分為上述三個(gè)大類，采取前綴＋土類的方式，這樣三類工程地質(zhì)特性均有明顯差異的土可通過名稱迅速得以判別。

3.1 石類定名原則

（1）石類定名一般為一級(jí)級(jí)配＋石（情況1）或兩級(jí)級(jí)配＋石（情況2）的定名方式，特殊情況下為三級(jí)級(jí)配＋石的定名方式（情況3）。首先參與定名的級(jí)配組仍采取國(guó)標(biāo)的原則，即顆粒級(jí)配由大到小先滿足顆粒質(zhì)量超過總質(zhì)量50%者為第一級(jí)級(jí)配顆粒的定名，位置靠后在大類之前。

（2）第二級(jí)級(jí)配定名原則為，除去已參與定名的第一級(jí)顆粒，級(jí)配質(zhì)量百分比最高的顆粒（如另兩級(jí)相等則取較大級(jí)配組）質(zhì)量百分比為0～15%則不參與定名，此時(shí)土類定名為情況1，如質(zhì)量百分比為15%～30%，則參與定名，在一級(jí)級(jí)配之前，加含字，此時(shí)為情況2。如質(zhì)量百分比為30%～50%，則參與定名，在一級(jí)級(jí)配之前，此時(shí)同樣為情況2。

（3）如除去已參與定名的第一級(jí)級(jí)配顆粒，另還有兩組級(jí)配顆粒含量均超過30%，則采用三級(jí)級(jí)配定名，顆粒由大至小排列，此時(shí)為情況3。如果另兩組級(jí)配顆粒含量均在15%～30%，則僅較大級(jí)配組參與定名，加含字，此時(shí)為情況2。

（4）漂塊、卵碎兩組按其磨圓程度僅選其一參與定名，原則為含量較高者。礫石粒徑較小，圓礫和角礫不參與定名，可見于詳細(xì)描述當(dāng)中。

3.2 砂類定名原則

（1）砂類定名，一般為一級(jí)級(jí)配定名，同樣按國(guó)標(biāo)原則確定，若為二級(jí)級(jí)配定名，則表示該段砂層不均一，且不易劃分為多個(gè)一級(jí)級(jí)配＋砂的層次，例如中粗砂或中細(xì)砂。

（2）質(zhì)量百分比最大的前兩位級(jí)配如分屬石類和砂類，即為跨層次定名，同樣按國(guó)標(biāo)原則先確定大類，如果為石類，且砂類百分比大于30%，則統(tǒng)一定名砂＋首先滿足質(zhì)量百分比大于50%的粒徑級(jí)配名稱；如果為石類，且砂類百分比為15%～30%，則統(tǒng)一定名含砂＋首先滿足質(zhì)量百分比大于50%的粒徑級(jí)配名稱，否則按石類定名原則定名；如果為砂類，則按國(guó)標(biāo)的砂土分類定名，即統(tǒng)稱礫砂。

3.3 土類定名原則

（1）土類定名分為粉土、粉質(zhì)黏土及黏土，定義均同國(guó)標(biāo)，砂土類跨層次定名僅有砂質(zhì)粉土，定義同國(guó)標(biāo)粉砂。

下面以舉例的方式說明較復(fù)雜的石類定名（見表3，省略漂石及卵石）：

表3 石類定名

4 結(jié) 論

按以上定名方式，僅從定名末的石、砂或土即可得出土層顆粒級(jí)配的總體認(rèn)識(shí)，參與定名的1～3個(gè)級(jí)配的顆粒質(zhì)量百分比一般在60%～70%以上，多則能達(dá)80%以上，能較好的反映土層的綜合情況，且從土層定名當(dāng)中可較為準(zhǔn)確的獲知含量百分比最高的幾類級(jí)配顆粒的含量排序關(guān)系和大致含量范圍，而名稱也相對(duì)簡(jiǎn)短。細(xì)粒的砂及土類實(shí)際工作中一般粒徑相對(duì)較均一，從整體粒徑大小已經(jīng)可以獲知其性狀，故勘察初期定名相對(duì)簡(jiǎn)單，也基本能滿足生產(chǎn)需要，而如需獲得詳細(xì)參數(shù)或最終的準(zhǔn)確定名，則仍須通過后期試驗(yàn)數(shù)據(jù)加以判斷或修正。

［1］巖土工程勘察規(guī)范（GB 50021－2001）［S］.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2009.

［2］水電水利工程土工試驗(yàn)規(guī)程（DL／T 5355－2006）［S］.中國(guó)電力出版社，2009.

P642.1

B

1003－9805（2015）01－0037－03

2014－11－17

鐘 果（1983－），男，四川成都人，工程師，研究方向：工程地質(zhì)。