贛北地區(qū)中更新統(tǒng)網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值探討

譚友根

(核工業(yè)江西工程勘察研究總院有限公司，江西 南昌 330096）

1 中更新統(tǒng)網(wǎng)紋狀紅土概述

江西省贛北地區(qū)分布有較多的中更新統(tǒng)網(wǎng)紋狀紅土（以下簡稱為網(wǎng)紋狀紅土），從南昌昌北、贛江新區(qū)、共青城至九江市均有分布。其名稱是地方特色的習(xí)慣叫法，是具有網(wǎng)紋狀構(gòu)造的黏性土總稱。

贛北地區(qū)網(wǎng)紋狀紅土屬于第四紀(jì)中更新世時(shí)代殘坡積、沖洪積、冰磧堆積沉積物，一般具有紅白相間的蠕蟲狀或網(wǎng)紋狀構(gòu)造，即紅色土中夾有大量的蠕蟲狀或網(wǎng)格狀的灰白色斑紋狀（粉質(zhì)）黏土，成分以高嶺石為主。網(wǎng)紋狀紅土層狀態(tài)由上至下從堅(jiān)硬變?yōu)橛菜?、顏色逐漸變淺、結(jié)構(gòu)致密，抗水能力較強(qiáng)，滲透性很小，為良好的隔水層，其底部一般有砂卵礫石層分布。網(wǎng)紋狀紅土一般具有低含水量，低壓縮性，高強(qiáng)度的特征。

網(wǎng)紋狀紅土通常分為均質(zhì)和非均質(zhì)兩類，均質(zhì)網(wǎng)紋狀紅土其成分以粘性土為主，沉積結(jié)構(gòu)相似，紅白相間網(wǎng)紋較均一，非均質(zhì)網(wǎng)紋狀紅土其沉積結(jié)構(gòu)不均勻，其粒徑分布不均，夾有大量的高度風(fēng)化的白色砂卵礫石鑲嵌于紅色基質(zhì)中。

圖1 網(wǎng)紋狀紅土

2 網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值勘察取值現(xiàn)狀

通常地基土承載力特征值的確定方法有按理論公式計(jì)算法、按規(guī)范查表法及載荷試驗(yàn)法，其中載荷試驗(yàn)法是規(guī)范規(guī)定的基本方法。目前勘察單位主要依據(jù)標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)擊數(shù)N，結(jié)合其物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)查表并根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)綜合確定。由于網(wǎng)紋狀紅土力學(xué)性能的差異性，加之各個(gè)單位及技術(shù)人員取值各不相同，使得其承載力特征值建議值相差較大。

在江西省勘察規(guī)范編寫組專題3《江西省主要巖土層動(dòng)力觸探與承載力特征值確定專題研究》[1]中收集了2018 年前共六家勘察單位52 個(gè)南昌昌北、贛江新區(qū)、九江地區(qū)代表性勘察報(bào)告標(biāo)貫擊數(shù)及其報(bào)告建議承載力特征值，進(jìn)行匯總后回歸分析，得到關(guān)系圖如圖2。

圖2 網(wǎng)紋狀紅土修正統(tǒng)計(jì)標(biāo)貫擊數(shù)值與承載力特征值建議值關(guān)系圖

從圖2 可看出，經(jīng)桿長修正后統(tǒng)計(jì)標(biāo)貫擊數(shù)大部分為10 ～20 擊，對應(yīng)的承載力特征值建議值為160 ～350kPa，其相關(guān)性較差，承載力特征值與標(biāo)貫擊數(shù)極不對應(yīng)。

另鄭明新[2]等收集了九江地區(qū)41 個(gè)勘察項(xiàng)目的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，網(wǎng)紋狀紅土標(biāo)貫擊數(shù)7 ～13 擊，地基承載力特征值取值從210 kPa ～350 kPa,地基土壓縮模量Es 從7.66 MPa ～12.7 MPa，并建立了標(biāo)貫擊數(shù)與承載力特征值關(guān)系：fak=9.7943N+184.61 R=0.795。發(fā)現(xiàn)其標(biāo)貫擊數(shù)比實(shí)際偏小，標(biāo)貫擊數(shù)與承載力特征值也極不對應(yīng)。

從上述收集的勘察報(bào)告分析，目前大多數(shù)勘察單位對網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值取值160 ～350kPa，標(biāo)貫擊數(shù)修正后統(tǒng)計(jì)值10 ～20 擊，而按標(biāo)貫擊數(shù)查表法[3]可大約得到承載力特征值為210 ～570kPa，勘察報(bào)告取值明顯偏小。

究其原因分析如下：由于該層土一般呈堅(jiān)硬狀，大多數(shù)勘察單位取樣時(shí)采用沖擊式鉆探方法，取樣采用厚壁取土器，該取樣方法無法取得I 級原狀樣，大部分取得的土樣擾動(dòng)明顯，從而導(dǎo)致土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)孔隙比偏大，其它土工物理指標(biāo)也有偏差，導(dǎo)致采用土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)得到的承載力特征值明顯比采用標(biāo)貫擊數(shù)查表得到的值偏小。而勘察過程中一般不做載荷試驗(yàn)，取值時(shí)出于安全考慮，往往取值取多種方法中的小值，所以往往因?yàn)橥凉?shù)據(jù)得到的承載力特征值偏小，綜合起來取值自然偏小。

表1 勘察報(bào)告及載荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)

3 載荷試驗(yàn)成果分析

針對贛北地區(qū)網(wǎng)紋狀紅土本文也收集了一些載荷試驗(yàn)檢測資料，但大部分檢測資料只是根據(jù)勘察報(bào)告所提承載力特征值進(jìn)行驗(yàn)證，很多沒有達(dá)到極限破壞狀態(tài)，可參考性有限。

鄭明新[2]等收集了九江地區(qū)19 個(gè)網(wǎng)紋狀紅土測點(diǎn)加載至土體破壞，按照規(guī)范取值方法得到了19 個(gè)承載力特征值樣本，采用格拉布斯(Grubbs)法對試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選，剔除一些不合理的數(shù)據(jù)，選擇檢驗(yàn)水平為α=0.05，置信概率為P=0.95，在具有95%保證率的承載力特征值區(qū)間為（576.84kPa，910.52kPa），遺憾的是沒有相對應(yīng)的標(biāo)貫數(shù)據(jù)及土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)。

為了研究網(wǎng)紋狀紅土的地基承載力，鄭明新[1]等針對九江縣淵明大道西側(cè)江南熙園項(xiàng)目場地網(wǎng)紋紅土層開展了現(xiàn)場淺層平板載荷試驗(yàn)。該場地上部地層為薄層新近填土，中部為較厚網(wǎng)紋紅粉質(zhì)粘土層，下部為砂卵礫石層。載荷試驗(yàn)土層為網(wǎng)紋狀粉質(zhì)粘土層，并在HA=0.5m、HB=1.5m、HC=2.5m 三種不同土層深度平面開展載荷試驗(yàn)，還對HC=2.5m 處開展了浸水載荷試驗(yàn)。鄭明新等通過現(xiàn)場靜載荷試驗(yàn)，得到如下結(jié)論：自然含水量狀態(tài)下的靜載荷試驗(yàn)承載力特征值能達(dá)到600kPa ～1400kPa，但在浸水條件下承載力衰減較為嚴(yán)重，最大減小幅度達(dá)71.43%，一般具有400kPa 以上。在具有95%保證率條件下網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值取值區(qū)間為377kPa ～910kPa。同時(shí)按照承載力特征值反算s/b 統(tǒng)計(jì)分析，在充分考慮安全度和概率上的保證率前提下，建議按照變形控制法確定承載力特征值時(shí)沉降寬度比取值范圍為0.0045 ～0.0070。

綜上分析，通過載荷試驗(yàn)得到的網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值比勘察報(bào)告所提的值幾乎翻倍，這些數(shù)據(jù)表明勘察報(bào)告所提承載力特征值大小嚴(yán)重脫離實(shí)際，在安全性得到保證的條件下有較大的提升空間，從而節(jié)約大量的建設(shè)投入。

4 工程實(shí)例分析

本文收集了九江市《九江萬達(dá)廣場項(xiàng)目》及九江柴桑區(qū)《九頌瓏園》勘察報(bào)告及其平板載荷試驗(yàn)成果，這兩個(gè)項(xiàng)目均位于典型的網(wǎng)紋狀紅土分布區(qū)，其下均有一層卵石層。九江萬達(dá)廣場以網(wǎng)紋狀紅土作為地庫及其小高層的筏基持力層，九頌瓏園6 號(hào)樓(32F)以網(wǎng)紋狀紅土作筏基持力層，如今該兩個(gè)項(xiàng)目均已建成竣工，其地基變形滿足規(guī)范要求。資料如下表1[4-8]。

上表中粉質(zhì)粘土③為網(wǎng)紋狀紅土，在萬達(dá)廣場場地進(jìn)行平板載荷試驗(yàn)時(shí)未達(dá)到極限破壞，九頌瓏園場地則達(dá)到了極限破壞。從表中可看出，勘察報(bào)告所提承載力特征值比平板載荷試驗(yàn)值小很多，其標(biāo)貫擊數(shù)修正后平均擊數(shù)約16、17 擊，依此查表可得其承載力特征值大約420kPa ～450kPa，壓縮模量約17kPa ～18Mpa，依土的孔隙比、液性指數(shù)查表所到的值約為240kPa ～280kPa，勘察報(bào)告取了二者小值。上表中對變形指標(biāo)來說，平板試驗(yàn)也比勘察報(bào)告所提依室內(nèi)土工試驗(yàn)得到的值大很多。根據(jù)承載力特征值的概念，依平板載荷試驗(yàn)所得值是承載力特征值，是可以用以設(shè)計(jì)使用的。相比之下，根據(jù)動(dòng)力觸探修正后的平均值查表得到的承載力特征值更接近載荷試驗(yàn)值，而依土工參數(shù)孔隙比、液性指數(shù)查表小很多，不建議使用，原因如前所述。

5 結(jié)論與建議

現(xiàn)狀勘察報(bào)告所提的網(wǎng)紋狀紅土承載力特征值明顯比其真值平板載荷試驗(yàn)值偏小較多，其受含水量影響較大，經(jīng)水泡后下降較多。在自然含水量狀態(tài)下，充分考慮安全性，勘察報(bào)告中贛北地區(qū)硬塑-堅(jiān)硬狀網(wǎng)紋狀紅土的承載力特征值建議值范圍為350 ～450KPa，可以作為小高層甚至超高層的淺基礎(chǔ)持力層。由于江西省勘察地方標(biāo)準(zhǔn)尚在制定中，江西省尚無表可查，實(shí)際工作中勘察設(shè)計(jì)人員可采用現(xiàn)場平板載荷試驗(yàn)確定，或用修正后標(biāo)貫擊數(shù)平均值參考湖北省勘察規(guī)范中老粘土承載力特征值經(jīng)驗(yàn)公式fak=30*N-60 進(jìn)行計(jì)算并根據(jù)地方經(jīng)驗(yàn)綜合確定。本文收集的數(shù)據(jù)有限，錯(cuò)誤在所難免，請同行們指正。對于標(biāo)貫擊數(shù)及土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)和承載力特征值的相關(guān)關(guān)系，有待于專家學(xué)者繼續(xù)對其進(jìn)行研究。