攀枝花市炳四區(qū)某工程昔格達(dá)組巖土的工程特性

秦 超 馮 琪

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610000）

攀枝花市炳四區(qū)某工程昔格達(dá)組巖土的工程特性

秦 超 馮 琪

（成都四海巖土工程有限公司 四川成都 610000）

通過對(duì)攀枝花市炳四區(qū)某工程昔格達(dá)組粘土巖及粉砂巖的現(xiàn)場勘察調(diào)繪及室內(nèi)土工試驗(yàn)，分析了該區(qū)昔格達(dá)地層工程地質(zhì)特征。研究表明，其具有似土非土、似巖非巖的力學(xué)性質(zhì)。節(jié)理裂隙發(fā)育，水穩(wěn)性較差，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。因而具有性質(zhì)不穩(wěn)定、易滑、易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等工程地質(zhì)特征。為邊坡的穩(wěn)定性分析及防護(hù)措施提供設(shè)計(jì)依據(jù)。

昔格達(dá)組；工程特性；炳四區(qū)

1 概述

昔格達(dá)地層是我國西南地區(qū)的一套晚新生代湖相半沉積地層。以攀枝花市鹽邊縣紅格鄉(xiāng)昔格達(dá)村命名，它北起漢源，南至攀枝花市，西界鹽源，東臨布托。呈不連續(xù)的南北向條帶狀、片狀分布，出露面積大約4×104km2。在攀西地區(qū)的安定河谷，攀枝花市分布面積和厚度較大，常見沉積厚度100～200m 不等，厚者達(dá)400m 以上（不包括被剝蝕的部分）[1]。主要由灰綠色、灰黑色、灰黃色的粘土巖、粉砂質(zhì)粘土巖和粉砂巖組成。該巖層為半成巖狀，節(jié)理裂隙發(fā)育，遇水易軟化，具有弱膨脹性，巖樣的單軸抗壓強(qiáng)度一般低于1MPa，工程分類中屬極軟巖。

自從常隆慶(1937)對(duì)該組地層進(jìn)行研究以來，昔格達(dá)組地層就一直引起地質(zhì)學(xué)家的濃厚興趣。然而，由于昔格達(dá)組沉積物中缺乏生物化石，地層出露不全，而且缺乏可靠的定年手段和分析測(cè)試手段，使得昔格達(dá)地層的研究尚存在不少問題。對(duì)于昔格達(dá)組地層的成因，不同學(xué)者之間一直存在爭議，分歧主要集中在湖泊類型方面。已經(jīng)提出的成因機(jī)制主要有“冰湖沉積”（袁復(fù)禮，1958；第四紀(jì)冰川考察隊(duì)，1977）、“河—湖—沼澤相沉積”（地質(zhì)部四川省地質(zhì)局第一區(qū)域地質(zhì)測(cè)量隊(duì)；王思敬等，1990；張?jiān)罉虻龋?003）、“斷陷湖泊沉積（正常湖相沉積）”（張宗祜，1994）及“泛湖沉積”或稱“統(tǒng)一的晚新生代古大湖盆沉積”（蔣復(fù)初等，1999；王書兵等，2006； Kong et al．，2009）和堰塞湖沉積（陳智梁等，2004；徐則民，2011）[2-4]。此外，昔格達(dá)組在沉積環(huán)境、物質(zhì)來源和成巖作用等方面具有特殊性，不同地區(qū)昔格達(dá)組地層特征既有共性，又具有差異性。

攀枝花市炳四區(qū)某工程位于攀枝花市炳四區(qū)機(jī)場路東側(cè)，場地原始地貌為中低山構(gòu)造剝蝕地貌，溝谷斜坡地形，場地地勢(shì)四周高、中間低，北東角出口狹窄。其中大部分場地下覆第三系昔格達(dá)地層，昔格達(dá)粉砂巖與泥巖呈互層狀產(chǎn)出。由于該區(qū)昔格達(dá)組節(jié)理裂隙發(fā)育且存在斷層，因此給邊坡穩(wěn)定造成困難。本文通過研究該區(qū)昔格達(dá)地層工程特性，針對(duì)邊坡給出了開挖、防護(hù)措施建議。

2 場區(qū)昔格達(dá)組地層特征

2.1 粒度成份

根據(jù)試驗(yàn)資料統(tǒng)計(jì)，昔格達(dá)組粘土巖砂粒（粒徑0.5～0.05mm）含量一般占8%～13%，粉粒（粒徑0.05～0.005mm）含量一般占46%～53%。粉粒含量約為粘粒含量的1.3倍，主要以粉粒為主。昔格達(dá)組粉砂巖顆粒成份主要以砂粒為主，砂粒含量最高，一般占60%～72%；粉粒一般占20%～30%；粘粒最少，一般占4%～8%。

2.2 礦物及化學(xué)成份

昔格達(dá)組粘土巖礦物成份以伊利石為主，高嶺石、綠泥石次之。此外，還含有石英和鐵的氧化物及少量蒙脫石等。昔格達(dá)組粉砂巖的礦物成份主要是石英、長石和方解石，其次含有綠簾石、角閃石和磁鐵礦等。粘土巖和粉砂巖的化學(xué)成分以SiO2為主，依次有Al2O3，F(xiàn)e2O3，CaO，MgO，K2O等。

2.3 膠結(jié)物成分

昔格達(dá)組粘土巖及粉砂巖的膠結(jié)類型均為接觸性膠結(jié)。粘土層有較好的結(jié)構(gòu)連結(jié)，呈半膠結(jié)半成巖狀；粉砂巖呈較疏松的半膠結(jié)狀結(jié)構(gòu)。

2.4 結(jié)構(gòu)特征

粘土巖中顆粒大小不均，排列雜亂無章，粒間空隙較大；粉砂巖顆粒大小較均一，排列無序但較緊密，粒間空隙較小。

2.5 物理性質(zhì)

該區(qū)昔格達(dá)組粘土巖和粉砂巖各物理性質(zhì)指標(biāo)見表1。

土名 指 標(biāo)天然含水量W %重力密度γ kN/m飽和度S r%孔隙比e液限WL%塑限WP%塑性指數(shù)Ip液性指數(shù)IL昔格達(dá)組泥巖 最大值 27.9 1.97 94 0.822 40.7 25.016.60.24

最小值23.3 1.92 88 0.723 34.921.413.50.14平均值26.5 1.94 92 0.776 38.423.614.80.18最大值28.8 1.98 98 0.848 41.326.816.50.20昔格達(dá)組粉砂巖最小值24.6 1.91 86 0.738 36.522.513.80.11平均值26.1 1.94 92 0.780 38.923.915.00.16

2.6 抗壓及抗剪強(qiáng)度

該區(qū)昔格達(dá)組巖的壓縮系數(shù)a1-2為0.15～0.20MPa-1，平均值0.18MPa-1；壓縮模量Es1-2介于9.1～12.4MPa之間，平均值10.3MPa，屬中等壓縮性。

根據(jù)試驗(yàn)成果，昔格達(dá)組粘土巖和粉砂巖的內(nèi)摩擦角Ф=14.7°～30°，粘聚力C=14.7～30kPa。但在浸水條件下強(qiáng)度降低較大。在浸水影響下，粘土巖承載力最大可降低50%以上，粘聚力C 值可降低40%，內(nèi)摩擦角Ф值可降低 30%；而粉砂巖在浸水影響條件下，其承載力最大可降低25%以上，粘聚力C 值可降低50%以上，內(nèi)摩擦角Ф值可降低10%以上。

2.7 產(chǎn)狀及節(jié)理

經(jīng)工程地質(zhì)測(cè)繪和調(diào)查，該區(qū)昔格達(dá)組地層產(chǎn)狀變化較大，測(cè)得產(chǎn)狀∶C1：118 °∠18°；C2：338°∠4°；C3：231°∠28°。昔格達(dá)組地層與下部基巖不整合接觸。

該區(qū)巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，據(jù)現(xiàn)場昔格達(dá)組粉砂巖、泥巖互層中節(jié)理測(cè)定：①節(jié)理產(chǎn)狀82°∠89°，主要節(jié)理，為剪節(jié)理，微漲，節(jié)理面平直、較光滑，延伸0.5米～數(shù)米，節(jié)理間距0.1～0.5米；②節(jié)理產(chǎn)狀352°∠88°，為次要節(jié)理，節(jié)理微張，節(jié)理面起伏不平，較粗糙，延伸0.3米～數(shù)米，節(jié)理間距0.5～2米。巖體較破碎，多為鑲嵌結(jié)構(gòu)。③節(jié)理產(chǎn)狀110°∠75°，為主要節(jié)理，張開度0.5～3mm，節(jié)理面較平直、粗糙，部分有粘性土充填，延伸數(shù)米～十余米，節(jié)理間距0.3～1.2米；④節(jié)理產(chǎn)狀240°∠87°，為次要節(jié)理，節(jié)理微張，節(jié)理面起伏不平，粗糙，部分節(jié)理面附褐紅色泥膜，延伸0.5米～數(shù)米，節(jié)理間距0.5～2米；⑤節(jié)理產(chǎn)狀170°∠85°，次要節(jié)理，為張節(jié)理，節(jié)理面起伏不平，節(jié)理微張，粗糙，部分節(jié)理面附褐紅色泥膜，延伸0.5米～數(shù)米，節(jié)理間距0.5～1米。節(jié)理裂隙發(fā)育，巖體較破碎。

2.8 斷層

該區(qū)發(fā)現(xiàn)幾條小型斷層帶，產(chǎn)狀及發(fā)育情況見表2。

斷層調(diào)查統(tǒng)計(jì)表 表2

3 結(jié)論

綜上所述，該區(qū)昔格達(dá)組地層具有以下工程地質(zhì)特征：

（1）昔格達(dá)組粘土巖顆粒成分以粉粒為主，粒間空隙較大，粉砂巖顆粒成分以砂粒為主，粒間空隙較小。

（2）昔格達(dá)組粘土巖和粉砂巖具有一定的抗壓強(qiáng)度和抗剪強(qiáng)度，壓縮性中等。但具有遇水軟化明顯的特征。

（3）昔格達(dá)組地層產(chǎn)狀變化較大、節(jié)理裂隙發(fā)育且存在斷層破碎帶。

總之，昔格達(dá)組地層由于其形成時(shí)代較新，未完全固結(jié)成巖，因此具有似土非土、似巖非巖的力學(xué)性質(zhì)。節(jié)理、層面抗剪強(qiáng)度較低，水穩(wěn)性較差，工程地質(zhì)性質(zhì)較差。正是這種獨(dú)特的力學(xué)性質(zhì)特征導(dǎo)致其具有性質(zhì)不穩(wěn)定、易滑、易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害等工程地質(zhì)特征。

因此，對(duì)于該區(qū)昔格達(dá)組邊坡，邊坡開挖時(shí)應(yīng)選擇合理的高度及坡度；注意開挖順序，嚴(yán)禁坡腳開挖；應(yīng)特別注意邊坡的防水、排水等措施。

[1]王思敬,黃鼎成.攀西地區(qū)環(huán)境工程地質(zhì)[M].北京∶海洋出版社,1990.

[2]王書兵,趙志中,喬彥松,等.瀘定昔格達(dá)組時(shí)代認(rèn)定與古環(huán)境[J].第四紀(jì)研究,2006,26(3)∶257-264.

[3]徐則民. 金沙江寨子村滑坡壩堰塞湖沉積及其對(duì)昔格達(dá)組地層成因的啟示[J].地質(zhì)論評(píng),2011,57(5)∶675-686

[4]陳智梁,孫志明,Royden L H,張選陽.四川瀘定昔格達(dá)組的堰塞湖成因及其意義[J].第四紀(jì)研究,2004,24(6)∶614-620.

TU75

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1007-6344（2017）01-0214-02