南沙新區(qū)萬(wàn)頃沙組砂土工程地質(zhì)特性及液化判別

■歐龍軍　歐樹(shù)召（中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院北京00083；廣東省工程勘察院廣東廣州5050）

南沙新區(qū)萬(wàn)頃沙組砂土工程地質(zhì)特性及液化判別

■歐龍軍1歐樹(shù)召2
（1中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）地球科學(xué)與測(cè)繪工程學(xué)院北京100083；2廣東省工程勘察院廣東廣州510510）

廣東省南沙新區(qū)作為第六個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，在地區(qū)發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略中發(fā)揮巨大的作用。萬(wàn)頃沙組地層在區(qū)內(nèi)廣泛分布，該層主要有淤泥土、粉質(zhì)粘土及粉細(xì)砂組成，較厚的軟土層可能導(dǎo)致地面沉降、邊坡失穩(wěn)及砂土液化等地質(zhì)災(zāi)害。本文以萬(wàn)頃沙組中粉細(xì)砂②3層為研究對(duì)象，分析砂層的工程地質(zhì)特性，給出地基承載力特征值。通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)，對(duì)該層土進(jìn)行液化判別和分級(jí)。結(jié)果表明，粉細(xì)砂②3層為液化土層，液化等級(jí)為輕微。研究結(jié)果對(duì)本區(qū)的巖土設(shè)計(jì)及工程施工有一定的指導(dǎo)意義。

萬(wàn)頃沙組砂土液化標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

1　前言

南沙新區(qū)位于廣東省廣州市，是繼上海浦東新區(qū)、天津?yàn)I海新區(qū)、重慶兩江新區(qū)、浙江舟山群島新區(qū)和蘭州新區(qū)之后的第六個(gè)國(guó)家級(jí)新區(qū)，在地區(qū)發(fā)展和國(guó)家戰(zhàn)略中發(fā)揮巨大的作用[1]。南沙新區(qū)的地形地貌為海沖積平原，地層主要由第四系和燕山期花崗巖組成，海邊廣泛存在萬(wàn)頃沙組地層，其軟土發(fā)育，厚度較大，含較多粉細(xì)砂[2,3,4]。軟土層和砂層使得地基不穩(wěn)，可能出現(xiàn)地面沉降、邊坡失穩(wěn)及砂土液化等地質(zhì)災(zāi)害[5,6]。

本文以萬(wàn)頃沙組中的粉細(xì)砂層為研究對(duì)象，通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)數(shù)據(jù)，分析砂層的工程地質(zhì)特性，并根據(jù)國(guó)家現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)對(duì)其進(jìn)行液化判別，對(duì)本區(qū)的巖土設(shè)計(jì)及工程施工有一定的指導(dǎo)意義。

2　工程地質(zhì)條件

根據(jù)鉆孔資料，巖土層自上而下劃分為人工填土、第四系海陸交互相沉積層、和燕山三期侵入巖共三大類，典型地層剖面見(jiàn)圖1。

圖1　研究區(qū)地質(zhì)剖面圖Fig.1 geological section of study area

萬(wàn)頃沙組地層中含較多粉細(xì)砂層，層厚一般0.70～9.40m，平均5.84m。灰白色，灰黑色，飽和，稍密，成分主要由石英顆粒組成，顆粒均勻，級(jí)配較差。

取該層土樣4組，其水上坡角38°，水下坡角32°，野外標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)實(shí)測(cè)擊數(shù)11～16，建議地基承載力特征值fak=180kPa。

3　室內(nèi)試驗(yàn)及原位測(cè)試

3.1室內(nèi)試驗(yàn)

室內(nèi)篩分試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1，表中可以看出，該層粉細(xì)砂粉粒組（<0.075mm）含量為47.5%，在粒徑級(jí)配曲線上采用直線近似的得出d10、d30、d60并計(jì)算得不均勻系數(shù)及曲率系數(shù)：Cu=d60/d10=7.2，Cu=d60/d10=7.2。根據(jù)土力學(xué)中定義，級(jí)配良好砂是指Cu>5且Cc=1~3的砂土[7]。因此，該粉細(xì)砂為級(jí)配不良。

表1　粉細(xì)砂粒徑分析

圖2　粉細(xì)砂的粒徑累計(jì)曲線Fig.2 grading curve of sand

3.2標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

分別在研究區(qū)6個(gè)鉆孔中，對(duì)粉細(xì)砂②3層進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，其標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)分別為：12.0、11.0、12.0、13.0、13.0、14.0。

4　砂土液化判別

4.1規(guī)范法

該粉細(xì)砂層埋深為15～20m，根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010），計(jì)算液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)臨界值的公式為[8]：

式中：N0為液化判別標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)基準(zhǔn)值，本場(chǎng)地地震設(shè)防烈度為7度，設(shè)計(jì)地震加速度值為0.10g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，因此N0=6；ds為標(biāo)準(zhǔn)貫入點(diǎn)深度，按最不利考慮取15.0m；ρc為黏粒含量百分率，砂土?xí)r取為3。代入上式，得Ncr=24。

實(shí)際的標(biāo)準(zhǔn)準(zhǔn)貫入擊數(shù)（未經(jīng)桿長(zhǎng)修正）分別為：12.0、11.0、12.0、13.0、13.0、14.0，均小于Ncr，因此該層粉細(xì)砂為液化土。

4.2液化等級(jí)的劃分

對(duì)于存在一層液化土層的地基，按下式計(jì)算各個(gè)鉆孔的液化指數(shù)：

式中：IIL為液化指數(shù)，N、Ncr為標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)的實(shí)測(cè)值和臨界值，d為試驗(yàn)點(diǎn)所代表的液化土層的厚度，W為土層厚度的層位影響權(quán)函數(shù)值，判別深度為20m時(shí)，當(dāng)該層中點(diǎn)深度不大于5m時(shí)取10，等于20m時(shí)取0，5～20m時(shí)按線性內(nèi)插法取值。

根據(jù)粉細(xì)砂②3層的厚度及埋深情況，計(jì)算6個(gè)鉆孔的液化指數(shù)見(jiàn)表2。

根據(jù)液化等級(jí)判別標(biāo)準(zhǔn)，判別深度為20m時(shí)，0

表2　液化指數(shù)計(jì)算表

5　結(jié)論

（1）粉細(xì)砂②3層在本區(qū)廣泛分布，平均厚度5.84m厚度較大，基礎(chǔ)設(shè)計(jì)與施工時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)措施減少地基產(chǎn)生不均勻沉降。

（2）室內(nèi)試驗(yàn)結(jié)果表明，粉細(xì)砂②3層粉粒含量高達(dá)47%，建議其承載力標(biāo)準(zhǔn)值取130KPa，樁側(cè)摩阻力標(biāo)準(zhǔn)取30KPa。

（3）根據(jù)規(guī)范法判據(jù)，粉細(xì)砂②3層為液化土層，經(jīng)計(jì)算，各個(gè)鉆孔的液化指數(shù)為0.2左右，液化等級(jí)為輕微。

[1]劉祝斌.國(guó)家級(jí)南沙新區(qū)發(fā)展戰(zhàn)略問(wèn)題研究[D].華南理工大學(xué)碩士論文，2013.

[2]劉勇健,李彰明,伍四明,等.南沙地區(qū)軟土物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)與微結(jié)構(gòu)參數(shù)的統(tǒng)計(jì)分析[J].廣東工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào).2010(02):21-26.

[3]周翠英,牟春梅.珠江三角洲軟土分布及其結(jié)構(gòu)類型劃分[J].中山大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版).2004(06):81-84.

[4]陳曉平,黃國(guó)怡,梁志松.珠江三角洲軟土特性研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào).2003 (01):137-141.

[5]戴煒健.南沙某軟土深基坑支護(hù)事故分析及優(yōu)化設(shè)計(jì)[D]，暨南大學(xué)碩士論文，2013.

[6]朱鴻鵠,陳曉平,張芳枝,等.南沙軟土固結(jié)變形特性試驗(yàn)研究[J].工程勘察.2005 (01)：1-3.

[7]李廣信,張丙印,于玉貞,等.土力學(xué)（第二版）[M]，清華大學(xué)出版社，2013.

[8]中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部，建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)程（GB50011-2010）[S].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社.2010.

P5[文獻(xiàn)碼]B

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