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花岗岩残积土在我国南方地区广有分布,由于其特殊的成因,土体内部存有大量的原生裂隙并容易在外界环境因素变化时引发次生裂隙的发育,土体性质不均一,且遇水易发生软化崩解。因此,我国南方地区在进行花岗岩残积土工程中往往容易引发工程事故,以广州市区轨道工程施工为例,因对花岗岩残积土这种特殊土的工程特性认识不明确,而造成的施工过程中发生地事故就有多起。如何进一步认识其工程特性,尤其是崩解特性,从而对其崩解性进行防护和妥善处理,是为花岗岩残积土地区工程开展的重要课题。本文首先对广州地区收集的勘察报告进行充分且深入的调研,并到现场取样,作补充试验,包括对所取岩心的岩矿鉴定、矿物成分分析、全量分析、SEM测试以及常规物理力学测试以掌握广州地区花岗岩残积土的工程地质特征。在此基础上对广州地区根据其工程性质的变化及统计分析结果,建议对该地区花岗岩残积土进行分类时,采用《岩土工程勘察规范》(GB50021—02)中的因素和标志作为花岗岩残积土工程分类及工程制图基本地质单元划分的依据。基于对区域上花岗岩残积土的工程地质特征的认识,本文选取采样点——天河客运站的扰动土根据不同的控制因素(实测含水量分别为9.98%、12.54%、15.04%,、17.7%、19.4%,控制压实度分别为80%、85%、90%、95%、100%)配制重塑土样,用自制的土体崩解性测试仪对广州地区的不同扰动状态、不同含水率、不同压实度的试样以及不同的水温条件下进行了52组崩解试验,观测试样崩解过程,测定各时间点的崩解量,绘制崩解曲线,以崩解稳定阶段平均速率(崩解曲线直线段的斜率)作为评价其崩解性的主要因子。取得的主要成果与结论如下:1.花岗岩残积土的崩解并不是一个均匀的过程,而是一个从表层向里层渐进式的侵入——裂隙贯通——破坏过程。这一过程中,崩解的碎屑物以粉末状、散粒状为主,也有块状。在整个崩解过程中不断有气体逸出,水质逐渐混浊。2.不同扰动状态试样(含水量17.7%,压实度100%)崩解性试验结果表明,经过失水处理的试样完全崩解历时最短(10.9~12.02min),保持其原有状态进行养护卸荷的试样完全崩解时间历时32.6~36.35min,经过吸水处理再进行培养的试样完全崩解历时最长,为56.8min。经过崩解曲线比较发现,完全崩解时间及完全崩解平均速度很难反映崩解过程,应采用崩解稳定阶段平均速率进行分析。3.试验结果证明土样的先期含水量以及配比的压实度(即密度)是在相同环境(气候温度条件)、相同土质成分下控制土样崩解速率的最直接因素。随着先期含水率及压实度的增大,土样的崩解速率减小。4.土样的先期含水量以及配比的压实度决定了土样的有效空隙比,即土中空气与土粒的比值,通过对不同有效空隙比的试样的崩解速率进行线性回归,相关系数达0.9。因此,土的有效空隙比可作为确定土的崩解性的又一重要因子。5.根据一般观点,随着水的温度的升高,土中矿物活性增大,崩解速度也会有一定得提升。但试验结果表明,在常温条件下(15℃~35℃之间),水的温度对试样的崩解速率影响并不很明显,水温高的情况试样崩解速率未必比水温低的情况试样崩解速率高。亦即,土的崩解性对温度的敏感度低。将温度与其他它控制因素综合考虑,结论仍然如此。6.利用灰色关联模型对土的先期含水率、压实度、温度以及有效空隙比进行关联度分析,关联度由大到小为:有效空隙比>有效空隙率>压实度>含水量>温度。这与分析结果一致。7.土为多孔介质,当置于水中瞬时读数R0与土中气体逸出后但土仍在浮力系统中的读数R1存在一个读数差x。试验结果表明,这个读数差x与土的有效空隙比正相关。若将这个读数差x考虑进崩解量,假设气体的释放是匀速的过程,那么所求得的崩解量比不考虑气体逸出的情况要大,考虑该因素的崩解曲线在不考虑该因素的崩解曲线上方。这个结论可用于对室内崩解试验成果的修正。在以上研究的基础上,根据相关理论,本文对花岗岩残积土的崩解机制进行探讨,作者认为崩解产生必须具备以下充分条件:①土体表面存在水的渗入通道,或土体表面易于在动水力的作用下快速产生渗入到内部的通道;②土中颗粒胶结可被水渗入后产生的内应力集中现象现象破坏,且破坏是不可逆的;③胶结物的水稳性不强,浸水易溶解。另外,假如土体没有临空面,侧向应力卸荷、失水干缩等损伤以及动水力作用也就不复存在,因此,临空面的存在是土体发生崩解的必要条件。广州地铁建设中,由于花岗岩残积土崩解现象引起的工程问题主要在于地下洞室开挖——尤其是矿山法施工以及车站基坑开挖过程中。本文所得结论对建设中的岩土加固设计施工有一定的工程意义。本文的创新点主要在于:1.本文在试验基础上,将崩解过程中土内气体逸出引起的系统误差通过试验考虑进花岗岩残积土崩解量计算,在简文彬(文献[51])提出的崩解量计算公式基础上,对试验测得崩解量进行修正,使之更符合实际情况。2.考虑水温对花岗岩残积土的崩解性的影响,在不同水温条件下(15℃~35℃)进行土的崩解性测试,得到花岗岩残积土在不同水温下的崩解性量化指标。并将温度因素与土体的其它因素(含水量、压实度、有效空隙率)综合考虑分析。