南京地区下蜀土物理力学性质差异性研究

第 3 5卷 第 6期 2 0 1 0年 1 2月 公 路 工 程 Hi g h wa y En g i n e e r i ng Vo 1 3 5 No 6 De c 2 0 1 0 南京地 区下蜀土物理力学性质差异性研 究 曾凡稳 南京交通职业技术学院 公路工程系 江苏 南京2 1 1 1 8 8 摘要 南京地 区下蜀土分 布十分广泛 不同区域内的下蜀土 由于地理位置 和气 候条件 的差 异 其 物理力 学性质也存在较大差异 这对工程施工 产生不利影响 为此 在老虎 山 燕子 矶 泰L I J 新村 不同 区域选择具 有代表性 的剖面为研究对象 从颗粒级配 矿 物成分 化学成分等方面进行对 比分析 最终 得到影 响下蜀 土物理力 学性质差 异性因素 关键词 南京地 区 下 蜀土 物理力学性质 中图分类号 P 6 4 2 1 1 6 文献标识码 B 文章编号 1 6 7 4 0 6 1 0 2 0 1 0 0 6 0 1 0 4 0 3 U n d e r t h e N a n j i n g a r e a t h e S u c h u a n e a r t h p h y s i c a l me c h a n i c s na t u r e d i ffe r e n c e s t u d i e d ZENG Fa nwe n N a n j i n g T r a n s p o r t a t i o n P r o f e s s i o n a l T e c h n o l o g y I n s t i t u t e R o a d E n g i n e e r i n g d e p a r t me n t t h e J i a n g s u Na n j i n g 2 1 1 1 8 8 Ke y wo r d s U n d e r N a n j i n g a r e a S u c h u a n e a r t h p h y s i c a l me c h a n i c s n a t u r e 以往对下蜀土的研究主要是针对单个剖 面进 行 而 各剖 面之 间 的对 比研 究 做之 甚 少 为 清 楚 地 反映 各地下 蜀土 剖面 主要物 理力 学性质 指标 在不 同 区域的差异 本文将选取具有代表性的剖面 并结合 各剖面相关数据资料进行对 比分析 来讨论影响南 京 地 区下蜀土 剖 面主要 物理力 学性 质差 异性 因素 粉砂质粘土为主 南京泰 山新村下蜀土剖面位 于长 江北岸 浦 口大厂镇宁六公路旁 高约 4 0 m 颜 色总 体较燕子矶 剖面深 呈浅棕 褐色 主要 以粘土质粉 砂 含 钙质 结核较 多 粘粒 发 育 在 上 述 三地 剖 面 上 每隔 2 0 c m 分别选 取 土样 进 行 相 应 土工 试 验 和 成 分 分析 以此 研究 下 蜀土物 理力 学性质 差异 性 1 样 品采集与分析方法 2 分析 结果与物理 力学性质 老 虎 山位 于南 京 上元 门燕 江路 南 侧 北距 长 江 约 1 k m 山顶标高约 5 0 m 山体 由下蜀土堆 积而 成 仅在西北坡脚出露有震旦系 白云质石灰岩 基岩 面东 倾 由于 近代 产生 的 山体 滑坡 山 体西 坡 形 成 一 完 整 的地 层 剖面 出露地层 厚 2 O多 m 南京 燕 子 矶下蜀土剖面位 于南京城北 长江南岸 剖 面高约 1 0 m 垂直节理发育 植被稀疏 以灰黄色夹棕褐色 2 1 本 文对 各地 剖 面 土 样化 学成 分及 含量 进 行 分 析得 到 结果 见 表 1 根据老虎山剖面下蜀土化学成分分析结果 见 表 1 表明 黄褐色土的 F e 0 含量 明显高于灰黄色 土 而 F e O的含量则相反 黄褐色土的 C a O含量大 大低于灰黄色土 说明黄褐色土遭受过氧化和淋溶 作 用 表 1 老虎 山下蜀土主要化学成分分析结果 收稿 日期 2 0 1 0 一 O 1 1 8 作者简介 曾凡稳 1 9 7 7 男 江西九江人 硕士 讲师 主要研究方向为岩土工程 第 6期 曾凡稳 南京地 区下蜀土物理 力学性 质差异性研究 l 0 5 另根 据 图 1 图 2两剖 面分 析 结 果 主要 化 学 成 份 是 S i O 2 F e 2 O 3 A I 2 O 3 K 2 O 其 N a 2 O Mg O C a O T i O 从两剖面主要化学成份变化曲线分析 泰 山新 村主要化学成份变化不 大 其 中 S i O A I O F e O 自下 而 上 含 量 由 低 于 平 均 值 趋 向 接 近 平 均 值 F e O C a O F e O F e O 含 量由大于平均值 向低于平 均值变化 硅铝系数 自下而上含量接近平均值 其 次 泰山新村剖面 C a O含量 高 但 燕子矶剖面各化 学成分如 S i O 2 F e 2 O 3 A 1 2 O 3 K 2 O T i O 2含量高于 泰山新村剖面 这种现象和我国北方黄土 中 A 1 O 和 F e O 含量 自北向南增加 以及黄土颗粒成分 由 北 向南 逐渐变 细 的规 律 也 是 相 似 的 说 明二 者 成 因 具有 相 同性 2 2颗粒分析结果 见表 2 从 以上 分 析 可 以得 出 南 京下 蜀 土粒 级 组成 主 要 由 0 0 5 0 0 0 5 m m粒 级组 成 其 成份 以粉砂 为 化学成分 层位 F e O S i O S iO2 F e 0 F e 2 0 3 A 1 2 0 3 C a O C a C O3 F e 2O3 Al 2 03 第 1O 层 现 代 埋 士 第 9 层 黄 土 t f 第 8层 埋 藏 土 f 第 7层 黄 土 第 6 层 埋 藏 土 f 第 5 层 黄 土 第 4 层 埋 藏 土 I 第3 层 黄 土 第 2 层 埋 藏 土 f 7 f 第1 层 黄 土 1 J 图 1 燕子矶 下蜀 土主 要化 学成 分变化曲线 化学成分 层位 F e 0 S i 0 S i O 2 F e O F e 2 03 A12 0 3 C a O Fe 2 03 A1 2 0 3 第l 0 层 现 代 埋 土 I I I 7 1 第 9层 黄土 第 8 层埋藏土 第 7 层黄土 第 6 层 埋 藏 土 1 第 5 层 黄 土 第 4 层 埋 藏 土 f 第 3 层黄土 I 7 第2 层 埋 藏 土 图 2 泰 山新村下蜀土主要化学成分变化 曲线 1 0 6 公路工程 3 5卷 主 含量 在 5 3 6 7 粘 土 2 3 3 7 砂 4 1 8 1 4 1 3 粒度 成 份 变化 从 三 剖 面 分 析 结 果看 其不同粒级的平均含量较相近 其次黄土细粒级含 量 少 埋 藏 土 细 粒 级 含 量 高 从 宏 观 分 析 自上 而 下 由黄土埋 藏过 渡具 有粗 一细沉 积旋 回 反 映黄 土 表 2老虎 山 泰 山新村 燕子矶下蜀土颗粒 分析成果 与埋藏 土之 间是具 明显 沉积 间断 其 次从颜 色和 结 构亦 有 区别 黄土 一 般 以 浅 黄色 结 构 致 密状 埋 藏 土呈棕黄色 棕褐色 结构呈棱块状 间接说明二者 成份 上 的不 同 根 据粒 度 分 析结 果 三 剖 面粉 砂 中粗 砂 含 量经 常大 于细粉 砂 超过 细粉砂 约 2倍 以上 和 中国北 方 黄土 有相 似之 处 其 次 泰 山新 村剖 面下 蜀土 比燕子 矶剖面粒级粗一些 粗粒级含量也高一些 反映其颗 粒成 份 由北 向南 逐 渐变 细 的规 律 这 也 和 我 国北 方 黄土 具有相 同 的分布 规律 2 3矿物 成分 分析 结果如 下 见 表 3 南京下蜀黄土矿物成份据三剖面分析 主要 以 轻 矿物 为主 其成 份为 石英 长石 云母 这 3类矿 物 占整个 碎屑 矿 物 含 量 的 9 8 以 上 重 矿 物 在 般 样品 中仅 有 0 0 2 而 且 粒 级 多 集 于 0 0 5 0 2 5 m m 据分析资料 共发现 3 0余 种矿物 种类 较 复杂 以绿 帘 石 磁 铁 矿 赤 铁 矿 钛 铁矿 褐 铁 矿 为 其 次角 闪石 石 榴 石 电气 石 锆 石 金 红 石 榍 表 3南京下蜀土重矿 物组合对 比 石 自钛 石 磷 灰 石 等 变 质 矿 物 含 量 极 微 如 十 字 石 蓝 晶石 硬绿 泥石 红柱 石等 此外 喊微 量 的基 性火成岩矿物铬尖晶石 自 生矿物占一定数量 一菱 铁矿为主 碳酸盐矿物一方解石为主 如果把 下蜀 土重矿 物成 份按 矿物在 抵抗 化学 风 能力 的强弱 程度 不 同分 成 不 稳定 和 稳 定 矿 物 并划 分 重矿 物组合 来看 发 现黄 土 中重矿 物 上 下 变 化很 少 总 的特征来 看 一 不 稳定 矿 物 含 量 最 高 反 映 了 当时气候偏凉干 从水平分来看 长江北岸剖 面含 碳酸盐一方解石 局不层段菱铁矿含量稍高 然而南 面剖面却不显著 从垂直分带来 看 北岸泰 山新村 剖面中黄土层底部与埋藏土顶部 界面附近 方解石 含量较 多 其 成 因是 由 于埋 藏 土 粘 性好 孔 隙少 透 水性差 黄土孔隙发育 透水性哈 大拿感黄土中钙 质 被淋滤 时 在 埋 藏 土顶 面 被 阻 隔 形 成 一 隔 水 底 板 致使钙 质一 方解 石 富集 起来 3物理力学性质指标 把各 剖 面 由上 至 下 取 4个 小 土层 分别 进 行 土 工相 关试 验得 到结 果 见 表 4 通过 以上 三地 剖面下 蜀 土土工试 验 分析可 得 土的内摩擦角与含水率有着 良好的对应关 系 内摩擦 角随着 含 水率 的增加 而减 少 土的凝聚力与含水率有着 良好的对应关系 凝聚力随着含水率 的增加而减少 根据 可得土的抗剪强度与含水率有着 密切的关系 含水率 的增加抗剪强度变弱 从而说 明了土的含水率 的不 同 导致土的力学性能也有所 同 南京地 区下蜀土层不仅颜色 颗粒组成 微 结构特征不同 而且工程地质特性也存在差异 下转 第 1 2 3页 第 6期 葛婷 等 改扩建高速公路工程交通组织方法探讨 1 2 3 上接 第 1 0 6页 表 4老虎 山 燕子矶 泰 山新村下蜀土 物理 力学性质 指标 塑限 塑性指数 液性指数 天然压缩系数 M P a I 1 饱和压缩系数 MP a I 1 湿陷系数 粘聚力 k P a 内摩擦 角 由于土层存在工程地质性质上的差异性可 能造成基础的不均匀沉降 土的湿陷性则有可能危 害建 筑物 的安 全 4 结论 根据 上 述 对 不 同 地 区 下 蜀 土 剖 面 进 行 分 析 得 出 不同区域的下 蜀土 由于所 处的地理位置 的不 同 导致它们在化学成份 矿物组成 颗粒级配情况 不 同 最终影响到物理力学性质存在较大差异 这必 然会影响其工程地质性质也不一样 因此