桂林红粘土的土工试验指标关系分析

第27卷第3期2007年8月

桂林工学院学报

Journal of Gu ili n Un i versity ofTechnol ogy

Vol127No13

Aug12007

文章编号:1006-544X(2007)03-0348-07

桂林红粘土的土工试验指标关系分析

陈瑶平

(桂林工学院土木工程系,广西桂林541004)

摘要:对桂林市51个工程项目的645个红粘土试样的土工试验指标值进行了统计分析,总结了桂林红粘土的物理、力学性质指标随深度变化的规律,得出了红粘土相关物理性质指标间、力学性质指标间、物理与力学性质指标间的变化关系式及相关线性方程.据此对由不可避免因素引起的土工试验指标异常,可进行定性的判断或定量的校正.通过在工程实践中检验,经校正得出的值能很好地反映土的原本性质和各指标间的内在联系.

关键词:红粘土;土工试验;指标;关系;桂林

中图分类号:T U411;TU446文献标志码:A

红粘土的物理、力学性质有别于一般粘性土,其工程性质有着显著的特点.因此在找出这些特点形成原因的基础上,通过土工试验数据分析红粘土的物理性质、力学性质及相互之间的关系,对于正确确定土层状态、划分土层、设计地基及基础有着重要意义.桂林市是岩溶极为发育的地区,在岩溶谷地、洼地常发育着红粘土,其性质和全国其他地区红粘土也存在着差别,下面就桂林红粘土的物理、力学性质指标进行分析.

1桂林红粘土的总体分布特点

桂林红粘土主要分布于孤峰平原、峰林平原之上和峰林、峰丛谷地、洼地之中,约占整个第四系分布面积的75%,为桂林市主要建筑活动区[1].

桂林红粘土在垂向上有着明显的分带性:自上而下随着深度的增加,状态由坚硬→硬塑→可塑→软塑→流塑;分带完整性受基岩埋深影响,在基岩埋深浅的地方,一些状态有缺失,特别是软→流塑状态的,一般分布在溶沟或溶槽中;力学性质上层较好,随着深度增加而逐渐变差.

在水平方向上,红粘土的埋深及厚度随基岩面的埋深及起伏形态不同而变化较大,一般从1m 至十几米不等.2红粘土的物理力学性质指标分析

211统计分析方法

统计对象:桂林市51个工程项目中的645个红粘土的土工试验成果.统计分析方法:在Ex cel 表格里,分别以序号、场地、状态、深度及各物理、力学性质指标名称为字段,将645个土样的土工试验成果数据对应输入.以/状态0为分类字段,对各状态下的数据进行最大值、最小值和平均值统计(表1).利用/插入图表0选项,作出相关指标间的散点图,判断指标间的相关性及变化趋势;对线性关系好的两个指标,利用/插入函数0选项,分别求出两组指标值之间的相关系数、斜率和截距,得出线性回归方程.

212各指标的普遍特点

从表1数据可看出桂林红粘土的各项物理、力学性质指标有以下特点.

(1)物理性质指标特点.含水量、液限、塑限、饱和度较大,比重、孔隙比、塑性指数较大.通常,液限大于50%,塑性指数大于20,平均比重2178,孔隙比大于11000,饱和度大于90%,属于饱和土.

收稿日期:2007-03-08

基金项目:广西自然科学基金资助项目(桂科自0728220)作者简介:陈瑶平(1967-),女,实验师,工程地质专业.

表1桂林红粘土的物理、力学性质指标统计值

T able1St a tisti cal i ndex o f physica l and mechanica l characteristi cs of Guili n red cl ay

指标

坚硬硬塑可塑软塑流塑

最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值最大值最小值平均值

深度/m8110019021729100111031301010011606102101306100812812175611510120含水量/%451533472136603142673652553951密度/(g#c m-3)21031161185119911631185119611581182119111641176119211661184比重218921642177218521682178218621682177218621702179217721622173饱和度/%998092100669510091991009710010093100孔隙比113930170111007116440162411039118660171811168118720198511390113671113211243液限/%823963773159723955684055543849塑限/%602337421833392231362231322329塑性指数421627361326421423321724241520液性指数0100-0168-0115012701000111017301160145019701730183111411001108压缩系数/MPa-1017601090121019301100124019401160146112701360176018701670181压缩模量/M Pa2116312101622142189171218217512516119313313216218粘聚力/kPa12214651164575312439210312内摩擦角/(b)3214410181826143101418231811510181616213519512210217含水比017701380152017201490161018901630177019901890193110611001103自由膨胀率/%52213515431530184113251436102219收缩系数013801240133016101280145014901400146

注:土工试验成果为勘察报告书中结合野外观察按状态进行了地层划分的最终土试报告成果

(2)力学性质指标特点.上层坚硬)硬塑红粘土,压缩系数一般较小,平均为0121~0124 M Pa-1;粘聚力和内摩擦角较大,平均值分别为65~57kPa和1818b~1418b,强度高,为良好的地基持力层.下层软)流塑红粘土,压缩系数一般较大,粘聚力和内摩擦角小,强度低,为不良地层.

(3)具有弱)中等胀缩性.自由膨胀率D ef通常在10%~50%,表层土的平均D ef值为3515%,大于深层土的平均D ef值2219%.可见,桂林红粘土的膨胀性不明显,且膨胀性上部土大于下部土.土的收缩系数K n在012~016,深层土的平均K n 值为0146,大于表层土的平均K n值0133,由此可见,桂林红粘土的收缩性也较弱,且深部土的收缩性大于表层土的收缩性.

213各指标的垂向特点

分析统计结果,得出桂林红粘土的物理、力学性质及其工程性质在垂向上的变化特点,具体描述如下.

(1)坚硬状态.埋深一般在019~811m,平均埋深217m.含水量相对较低,平均33%;液性指数低,平均-0115;含水比小,平均0152;压缩模量大,均值1016M Pa;粘聚力大,平均65 kPa;平均标贯值为10击;承载力平均184kPa.力学性质较好,适宜作为建筑物持力层.

(2)硬塑状态.埋深一般为111~910m,平均埋深313m.压缩模量较大,平均917MPa;粘聚力较大,平均57kPa;平均标贯值815击;承载力平均178kPa.这层土的力学性能也较好,适合作为建筑物的持力层.

(3)可塑状态.埋深116~1010m,平均埋深610m.含水量较高,平均为42%;压缩模量较小,平均为512M Pa;粘聚力较小,均值为24 kPa;平均标贯值412击;承载力平均132kPa.

(4)软塑状态.埋深610~1013m,平均埋深813m.含水量较高,平均为52%;孔隙比较大,平均值为11390;压缩模量平均仅为313MPa;粘聚力和内摩擦角均较小,分别为10kPa和519b;平均标贯值为2122击;承载力仅为84kPa.这层土的力学性能较差,通常成为地基的软弱下卧层.

(5)流塑状态.埋深6115~12175m,平均埋深1012m.含水量平均51%;塑性指数平均值最小,为20;压缩模量218M Pa;粘聚力与内摩擦角均很小,分别为2kPa和217b;标贯值平均0176击;承载力为57kPa.

214各指标特征的形成原因[1]

桂林红粘土的物理、力学性质主要取决于其形成的地质环境、物质组成和结构.它一般分布

349

第3期陈瑶平:桂林红粘土的土工试验指标关系分析