凝灰岩测试研究

研究与探讨　广东建材２００６年第１０期　凝灰岩测试研究　李明瑛　（茂名学院建筑工程系　５２５０００）　５１０６４１）　金仁和　（华南理工大学建筑学院曾权信　（茂名学院地质勘探队５２５０００）　摘　要：本文通过凝灰岩的特征分析，以及通过工程实例对勘察和室内：ｉ：工试验的数据统计分析，　为建筑工程基础处理提供合理依据。　关键词：凝灰岩；土工试验：基础处理　１前言　随着城乡建设的不断发展，建筑物的基础埋深越来　越大。目前，许多高层或超高层建筑桩基持力层一般采　用中～微风化岩，对于一些平面布置较为简单的高层建　筑，采用压缩性相对较高的土层，如碎卵石，残积土或强　风化作为持力层，其经济效果是想当明显的。采用这些　土层作为持力层或下卧层，必须对它的组合特征，控制　深度，岩芯采取率，地下水影响，有无软弱夹层等查清，　这样才能给建筑物基础设计施工提供合理依据。　２凝灰岩的主要特征　凝灰岩呈紫灰色、含水量较高，孔隙比较大，比重较　小，压缩系数较大，一般为中一高压缩性，压缩模量较　小，主要成分由凝灰岩火山灰风化的粘土矿物，晶屑，玻　屑等构成，韧性好，干强度较高，无振震反应，土质较均　匀，质较纯，在天然状态下，比较稳定，可见风化裂隙，裂　隙面充满灰白色高岭土，呈网状发布。　３凝灰岩地区勘察　凝灰岩岩性变化大，岩性组合复杂，节理裂隙发育，　风化不均匀，勘察阶级应严格控制勘探深度及岩芯采取　率，以保证勘察孔质量。山丘下岩面起伏较大地区，必须　使控制孔进入中风化凝灰岩）８Ｄ，高层建筑进入微风化　凝灰岩５Ｄ。明确工程地质特征，尤其是特力层特点及终　孔标准。查清凝灰岩中　弱夹层的存在，注意地下水的　渗透，对凝灰岩软化的影响。　４工程实例　４．１地形地貌　某电力有限公司地形地貌场地不平整，起伏变化不　很大，往西３５ｍ处有。。。。河流。东高西低（靠近河边地势较　一１０一　低）北面高往南面倾斜的地形地貌，后经人工填平处理，　使场地内发育有厚度大小不一的杂填土。　４．２土层结构特征　（１）杂（素）填土，场地内分布十分广泛，平均２．３ｍ。　呈灰黄色、浅灰色，主要由粘性土和页岩渣，砖石碎块等　组成。往深处，下部页岩渣，砖石碎块明显减少，过渡为　素填土，二：者没有明显的分界。湿、顶部稍实，下部较松　软。具典型成分复杂，不均匀，强度低，土的龄期短等特　征。未经专门处理，不宜用作基础持力层。　（２）冲积土（层）组：系冲积作用的产物，按其成分、结　构和性质的不同可进一步划分为３个亚层：　①粉细砂：场地内局部分布，其它各孔区缺失。厚度　仅１．００ｍ，具河漫滩沉积特征。呈灰黄色、浅灰色，分选　较好，棱角状，成分为石英，湿，松散，呈似层状、透镜体　产出。延伸远，厚度小，土层结构差，强度低。标准贯入试　验Ｎ＝２击，建议ｆａｋ＝６５ｋＰａ，不宜作地基土使用。　②粉质粘土：场地内分布广泛，厚度０．０７～２．７０ｍ，　平均１．６３ｍ。呈灰色、灰黄色、湿，可塑，主要成分由粘土　矿物、粉粒组成，含铁质，不均匀。属中压缩土，标准贯入　试验平均５．２击，综合确定承载力特征值ｆａｋ＝ｌ２０～　１４０ｋｐａ。　③中细砂：厚度０．７０ｍ，灰黄色、灰色、极湿，中密　实，主要成分由石英细砂组成，含中砂，分选较好，次棱　角状。呈透镜体状，尖灭现象明显，标准贯入试验１９击，　承载力特征值ｆａｋ＝ｌ　７０ｋｑａ。　（３）残积粉质粘十，场地内分布极为广泛，系原岩凝　灰岩经强烈的风化作用后于原地堆积而成，厚度　１．５Ｏ～６．００ｍ，平均３．２５ｍ。呈紫灰色，由粘土矿物组成，　少量粉微颗粒，具粘土～粉质粘土性质，湿～稍湿，一般　可塑，局部软塑或硬塑，欠均匀，主要是与裂隙的发育程　维普资讯 http://www.cqvip.com

广东建材２００６年第１０期　度有关，一是与含量多少有关。列隙上面常被高岭石等　４．３．１地下水概况　硅酸盐充填呈脉状，具闭合性特证。该土层具容重小，含　研究与探讨　地下水的主要来源是地表水的渗透积聚。但纵观场　水量高，孔隙比大的特征。标准贯入试验９．９击，属中压　地地层结构，特别是岩石中的裂隙发育，岩石破碎的特　缩性ｉ，综合确定承载力特征值Ｆａｋ＝１３０￣１６０ｋＰａ　征来看，裂隙则是地下水主要的通道和储集场所。场地　（４）凝灰岩组：场地分布十分』～泛，由火山物质晶屑，　靠河较近，河水则可能是地下水主要补给源。从地下水　玻屑及少量岩眉被火ＬＬｌ灰胶结而成。按其风化程度可划　位等　线可以看出：离河远的钻孔水位较高，相应地下　分为：　水位标高１８．０６～ｌ８．２０ｍ，而距河较近的钻孔水位则较　①强风化凝灰岩：发布广泛，厚度５．００～６．０７ｍ，平　低，相应标高１７．６４～１７．８７ｍ，地下水位具有东高西低　均５．８３ｍ。呈紫灰色，碎屑由脱玻化的晶屑、玻屑组成，　显微镜下仍保留着月牙形、弓形、楔形的形态特征。火山　灰全部高岭　化。岩石裂隙发育，岩心不完整，上部呈硬　实土状，手可折断，底部为碎块状，致密，硬。稳定性高，　有一定强度的特征，但土质欠均匀，上部为硬实土状，上　部标准贯入试验８次，Ｎ＝７２￣９８击，平均８７．８击，底部　为碎块状。底部可考虑作为桩基础桩端持力层。建议地　基承载力特征值上部ｆａｋ＝５ＯＯｋＰａ底部ｆａｋ＝６ＯＯＰａ，桩　端承载力特征值ｑｐ＝９００　１ｌＯＯｋＰａ。　②巾风化凝灰岩：场地内都有分布，钻孔揭露厚度　０．５６～３．５０ｍ，平均２．０５。呈紫灰色、灰绿色，由火山碎　屑物质晶屑、玻屑和少量岩屑被火山灰胶结而成。显微　镜下可见脱玻化十分明显，仍遗留下来火山爆发所特具　的形态特征。该岩层裂隙发育，岩石破碎，岩心不完整，　部分为短柱状，多数为碎块状，岩质致密，坚硬。从岩心　块度大小来讲还是属于强风化岩范围，但从岩块的硬　度、强度来讲则已达到或大大超过中风化岩的有关指　标。在技术孔中采集到４个短柱状岩心的抗压强值为　６６５７．０～２１２８８．ＯｋＰａ（见下表），平均１１９５８．７５ｋＰａ造成　这样差异如此大原因一是岩层裂隙发育，岩石风化程度　有差异；二是试样的本身存在微细裂缝，那怕肉眼难以　辨别，但基本已达到中风化的标准。综合各种因素，建议　承载力特征值ｆａｋ＝ｌＯ００～１２００ｋＰａ，桩端承载力特征值　ｑｐａ可采用１８００ｋＰａ。　４．３地下水对凝灰岩影响　岩石试验成果总表　取样深度　试验项目　岩石野　天然物理指标　力学指标　试验号　外定名　含水量　抗压强度　由全米　质量　比重　ｆｒ（ｋｐａ）　密度　天然状态　１　凝灰岩　ｌ５．００一ｌ　５．３０　２．３８　２．５７　２．７５　２１２８８．０　２　凝灰岩　１４．５Ｏ　１４．８Ｏ　３．５６　２．５５　２．７２　８３２８．０　３　凝灰岩　１４．５Ｏ　１４．８Ｏ　３．１６　２．５３　２．７Ｏ　６６５７．０　４　凝灰岩　１５．５Ｏ　１５．８Ｏ　３．６９　２．５６　２．７３　１１５６２．０　变化趋势，即地下水流动方向是自东往西流动，造成这　一现象的原因之一可能是通过土岩层裂隙向临近河流　失，致使其稳定水位较低。但这一现象说明：场地的地下　水应较为丰富，对凝灰岩软化有影响，对深基础开挖可　能有一定的影响。　４．３＿２地下水的侵蚀性判别　为了解场地地下水质的状况，我们采集了水质分析　试样１份。经化学水质分析，按《岩土工程勘察规范》　ＧＢ５００２１—２００１有关环境水对混凝土的侵蚀性评价标准　综合判定场地内地下水对混凝土有弱腐蚀性。　４．３．３防护措施　鉴于场地地下水对混凝土有弱的腐蚀性，应对基础　进行一级防护。按规定使用普通硅酸盐水泥或火山灰硅　酸盐水泥、矿渣硅盐水泥，并需按要求严格控制水灰比　和量少水泥用量。　４．４基础处理　建议采用人工挖孔灌注桩基础，以中风化岩层作桩　端持力层。　４．４．１采用人工挖孔桩基础应注意的问题　（１）基础施工时，对上覆土层应及时采取护壁措施，　严防井壁坍塌。　（２）基坑开挖至设计标高时，桩底应采取岩石试样进　行抗压试验。　（３）桩基验收必须要有勘察、设计、监理、施工、建设　等单位联合进行，当验收合格后才能捣置桩体。　（４）捣置桩体时，务必抽干桩内积水，清除干净桩底　碎士。　４，４．２若有基坑开挖深度ｌＯｒｅ，则应注意如下问题：　（１）在基坑底（－ｌＯｍ）的位置岩石状态一般仍处硬实　土状，但也有局部地段可能出现挖进难的情况，这就是　地基土的不均匀性。所以，遇到这种情况时，就应及时调　整挖进方法和设备，以保证工程的顺利进行。　（２）基坑底岩土长期受水浸泡时，则会降低强风化岩　维普资讯 http://www.cqvip.com

研究与探讨　广东建材２００６年第ｌ０期　混杂纤维增强混凝土的研究和应用现状　文周礼朱江　（广东工业大学建设学院５１００９０）　摘　要：本文介绍＿『混杂纤维增强混凝土，回顾总结了日前混杂纤维增强混凝：　的研究和应用现　状，并对其应ＩＩｉ，￣景进行了分析探讨，提出了一些研究与应用过程中有待于解决和提高的问题。　关键词：混杂纤维：力学性能；耐久性能；应用现状　单一纤维的加入难以同时改善混凝土多方面的性　间距小于７．６ｍｍ时，混凝土的抗拉和抗弯强度均得到提　能，如低弹模高延性的聚丙烯能提高混凝土的韧性，但　高＿２］。在纤维混凝土中，纤维对基体的作用概括起来主　增强效果不理想，于是在混凝土中再掺入高弹模的钢纤　要有：阻裂、增强和增韧。　维，以达到同时增强和增韧的效果。像这样将两种或两　混杂纤维增强混凝土同样可以用上述两种理论来　种以上纤维合理掺入到混凝土中，既能发挥不同纤维的　解释其增强机理，而且更进一步要考虑的是多种不同性　优点，又能体现它们的协同效应，达到同时改善混凝土　质的纤维同时掺入混凝土中，会产生混杂效应、协同效　的若干力学性能，这就是混杂纤维增强混凝土。　应和超叠加效应。因为多相、多组分的混凝土本身具有　１纤维增强混凝土机理分析　多尺度多性能的结构特征，采用不同性能和不同尺度的　纤维混杂，能使其在混凝土不同的结构层次和性能层次　目前纤维增强混凝土的机理存在两种解释模型＿Ｉ］：　上充分发挥各种纤维的尺度效应和性能效应，达到逐级　一是复合材料力学理论。其理论出发点是复合材料力学　阻裂和强化的功能，使混凝土高性能化。　中的混合律法则，即认为复合材料的强度和弹性模量等　性能符合复合体内各组分性能的弹性叠加。该理论论述　２混杂纤维增强混凝土的工程应用　了纤维混凝土的强度和纤维和基体的粘结力、纤维的长　单一纤维增强混凝土自２０世纪７０年代以来，得到　径比的关系，同时考虑了纤维在基体中的连续性、分散　了许多国家的高度重视，其理论研究和工程应用得到了　均匀性和分布方向对增强效果的影响；二是纤维间距理　迅速的发展。纤维混凝土具有比素混凝土优异的力学性　论。该理论是建立在弹性断裂力学的基础上，它认为在　能，若选用不同性能以及掺量的纤维混杂，则可以制成　混凝土的结构形成和受力破坏的过程中，纤维的加入有　满足不同设计要求和工程需要的混杂纤维混凝土。　效地提高了基体阻止裂缝引发和扩展的能力，达到纤维　纤维掺入混凝土中可以提高混凝土结构的抗裂性　对混凝土的增强目的。理论和实验证明，当纤维的平均　能，进而增强结构的防水抗渗能力，国内一些大型工程，　的强度，应设置排水设施，如排水井。　通过地质勘察控制勘探深度和岩芯采取率，注意地下水　（３）在基坑外围应设置降水孔，孔深一般应在　的渗透，对凝灰岩软化影响，查清软弱灰层的存在。通过　１３．ＯＯｍ左右，根据大开挖过程中涌水情况，及时降水，　室内岩石试验凝灰岩各项物理力学指示确定，包括含水　以减少排水井的压力。确保工程质量和工期。　率、比重、密度，天然状态的抗压强度等，为建筑物基础　（４）为保证基坑开挖的安全，建议采用人工挖孔挡土　设计，施：［提供合理依据。●　桩，桩，桩径　８００ｍｍ，桩问距离２．Ｏ０～２．５０ｍ，嵌入深度　２ｍ即桩长１２ｍ左右为宜。在挡土结构系统中是否设置　茂名学院科学研究基金资助项目　描杆视具体情况而定。　（５）鉴本场地岩土状况和地下水主要为裂隙水性质，　【参考文献】　大开挖应不会引起基坑隆起，也不会因降水而对周围建　（１）顾晓鲁等《地基及基础》（第＝二版）中国建筑工业ＬＨ版社北京　筑物产生沉降引发灾害问题。　１９９３年１２月　（２）ＧＢ／Ｔ５０１２３—１９９９土工试验方法标准。　５结论　（３）地基处理手册编定委员会地基处理手册［Ｍ］北京：中国建筑　风化凝灰岩地区工程地质条件复杂，岩性变化大，　工业出版社２０００．３０—９０。　一１２一