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    全風化花崗巖的工程特性及工程措施

    2015-08-15 00:54:11黃國良
    科技視界 2015年15期
    關鍵詞:風化花崗巖力學

    黃國良

    (中鐵第四勘察設計院集團有限公司,湖北 武漢430063)

    1 全風化花崗巖的工程特性

    1.1 全風化花崗巖物理力學特性

    全風化花崗巖礦物成分的不同造成花崗巖工程性質(zhì)有較大的差異?;◢弾r形成條件及結(jié)構(gòu)特征的不同導致經(jīng)典或一般土力學理論無法對全風化花崗巖工程特性給出本質(zhì)合理的解釋。一般情況下,天然狀態(tài)的下的花崗巖抗剪強度較高,壓縮模量較大,孔隙比較大,含水率偏低的特性。全風化花崗巖的工程特性受到其含黏土礦物(高嶺土、蒙脫石、伊利石)的影響較大,根據(jù)黏土礦物含量的差異,風化物表現(xiàn)出呈砂土狀或者黏土狀,直接影響花崗巖的工程特性。

    1.2 全風化花崗巖力學指標的選取

    全風化花崗巖力學指標的選擇直接決定設計的安全性、經(jīng)濟性及合理性,目前對于全風化花崗巖力學指標的選擇方法有差異,主要方法為室內(nèi)試驗、原位測試及相關經(jīng)驗。室內(nèi)試驗主要是利用工程地質(zhì)鉆探孔所采取的原狀土樣或擾動土樣,通過室內(nèi)剪切試驗及壓縮試驗,測得全風化花崗巖的抗剪強度指標及壓縮指標,受到難于采取原狀樣等局限,室內(nèi)試驗所測指標一般偏低。原位測試主要是通過靜力觸探勘探孔以及載荷試驗、現(xiàn)場大規(guī)模剪切試驗及孔內(nèi)剪切試驗等方法。現(xiàn)場原位測試所采取指標一般偏高。巖土工程宏觀的判斷對于工程來講是至關重要,經(jīng)驗知識是不可或缺的重要內(nèi)容,全風化花崗巖力學參數(shù)可以也應該通過工程地質(zhì)類比的方法,利用既有工程中類似的相關經(jīng)驗知識和指標數(shù)值,類比確定其力學指標。建議花崗巖全風化的力學指標結(jié)合室內(nèi)試驗、原位測試以及相關經(jīng)驗,綜合確定合理的力學指標來指導設計。

    2 全風化花崗巖的工程措施及病害治理

    2.1 路基

    2.1.1 邊坡及基床

    花崗巖風化物中礫石和砂粒成分比例較大,一般Φ值較大,C值較小,這樣的風化物若是沒有水的影響,天然強度較高,若是在水的影響下,風化物強度衰減程度大,容易形成邊坡沖蝕和崩塌,路基邊坡常因水流沖蝕作用造成沖溝發(fā)育,進而引起邊坡坍塌破壞,在施工開挖中邊坡沿節(jié)理面破壞,甚至形成工程滑坡。因此花崗巖路塹高邊坡應加強防護,常在坡腳設置擋土墻等支擋措施,并做好坡面防、排、截水措施。

    若花崗巖風化物中黏粒、粉粒成分比例較大,一般C值較大,Φ值較小,這樣的風化物天然強度較大,在水的作用下,土體強度衰減較慢,不易形成沖蝕破壞,但是路基基床容易產(chǎn)生翻漿冒泥破壞。設計中應進行基床處理,換填中粗砂或加土工合成材料封閉等措施。

    2.1.2 地基處理

    谷地地下水位較高,受到地下水的長期浸泡,一般軟土分布較為廣泛,規(guī)模較大,如池塘中發(fā)育的塘中淤積成因的流塑狀、軟塑狀淤泥或淤泥質(zhì)土,沖溝中發(fā)育的沖積、洪積成因的流塑狀、軟塑狀土等。因此在工程勘察設計中應重點查明花崗巖地區(qū)谷地軟土的發(fā)育情況,并采取適當?shù)牡鼗幚泶胧?/p>

    2.2 橋梁

    2.2.1 球狀風化

    完整的弱風化花崗巖為良好的橋梁墩臺基礎持力層,在花崗巖球狀風化發(fā)育,地質(zhì)勘察中應鉆至完整弱風化基巖不少于10m,防止橋梁基礎置于孤石之上,造成橋梁墩臺的沉降、傾斜。

    2.2.2 施工影響

    橋梁樁基礎施工過程中,全風化花崗巖土體受到擾動,若受到施工影響,使得鉆孔長期處于泡水狀態(tài),全風化花崗巖其承載力急劇降低,從而降低了樁側(cè)摩擦力,從而影響樁基礎的承載力。因此施工中因采取合理的施工工藝及措施。

    2.3 隧道

    2.3.1 洞門坍塌

    隧道進出口施工困難,圍巖基本喪失自穩(wěn)能力,特別是富水地段,自身的強度基本降為零,充分利用圍巖自穩(wěn)能力基本無法實現(xiàn),在施工中應充分考慮覆蓋層的自重對支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的荷載,加強支護,同時在施工中重點對支護結(jié)構(gòu)的受力情況做出及時、正確的判斷,防止洞門的坍塌。

    2.3.2 不均勻風化

    花崗巖風化土中存在球狀風化核,俗稱“孤石”,其埋藏分布及大小不均,難以通過勘察手段查明,抗壓強度可達100MP以上,周邊巖體強度小得多,且容易遇水軟化、崩解,嚴重影響盾構(gòu)隧道的安全施工。

    3 結(jié)束語

    全風化花崗巖的工程特性研究是一項基礎領域的研究,目前還不夠完善。由于花崗巖風化物礦物、結(jié)構(gòu)等的差異性,工程特性有較大差異,本文中所列取的路基、橋梁、隧道工程中花崗巖工程問題僅較為典型,但不能涵蓋所有的工程問題,但是隨著新工藝、新技術的不斷更新,對花崗巖地區(qū)的工程問題的發(fā)現(xiàn)、預防和整治將更加合理、完善。

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