用勘察實例說明煌斑巖的分布特征及風化帶的劃分

王　超，張立川，胡　瑩

（山東省魯南地質工程勘察院，山東濟寧212100）

·巖土工程·

用勘察實例說明煌斑巖的分布特征及風化帶的劃分

王超*，張立川，胡瑩

（山東省魯南地質工程勘察院，山東濟寧212100）

以山東鄒城東部地區(qū)某場區(qū)巖土工程勘察為例，分析了煌斑巖的分布特征，煌斑巖軟化特性對工程的危害；本場區(qū)采取標準貫入試驗可快速、有效地劃分煌斑巖風化帶，確定其承載力，可作為工程實踐中評價風化煌斑巖地基承載力的主要手段。

煌斑巖；軟化；劃分煌斑巖風化帶

鄒城市東部地區(qū)位于嶧山斷裂以東，處于尼山凸起內，廣泛分布了巨厚的巖漿巖，地貌上處于丘陵區(qū)，第四系覆蓋厚度小，鄒城東部地區(qū)花崗巖巖基整體穩(wěn)定性好、強度高、承載力高、壓縮性小、抗震性強。但受區(qū)域地質條件的控制，鄒城東部地區(qū)花崗巖巖體中多穿插發(fā)育有煌斑巖等后期侵入巖脈。這些脈巖破壞了花崗巖巖基的完整性，脈巖與其接觸的花崗巖存在風化帶厚度不同、風化程度不同、風化帶工程性質不同的差異。工程性質較差的風化煌斑巖會使得花崗巖地基中出現相對軟弱的不利地段，不利于工程建設。

1　項目概況

本場區(qū)位于山東省鄒城市東部，省道S342以北，王蘭谷村舊址西側，擬建物為地上17層，地下1層，框架剪力墻結構，室內地坪標高107.42m，平面呈矩形，占地面積134.9m×38m，柱距8.4m×7.8m，預計基礎埋深6.0m，單柱荷重2200t。經現場驗槽，開挖至設計標高后，基槽西半部分已開挖至強風化花崗巖層，滿足設計要求?；圩顤|側向西約50m范圍內開挖至設計標高后，基底為原勘察報告的花崗巖殘積土，考慮到基礎持力層的均一性，根據原勘察報告顯示，超挖3m后，可將花崗巖殘積土層挖除，直接以強風化花崗巖層為基礎持力層。繼續(xù)開挖后發(fā)現原勘察報告的花崗巖殘積土層，深度更大，范圍更廣，根據基坑開挖情況，甚至向西延伸至強風化花崗巖層之下，且在直觀上力學性質稍軟，巖芯手掰即碎，承載力較花崗巖殘積土層低。根據建設方及設計方的要求，對已開挖深基坑南側及西側進行了補充勘察工作，經基坑開挖揭露的基坑側壁巖土層的顏色、狀態(tài)、結構等特性，后來經過查閱資料、咨詢專家，將揭露的灰綠—墨綠色軟質巖土名稱由花崗巖殘積土更名為煌斑巖。首次勘察時由于鉆孔間距的控制、鉆進方法及對煌斑巖脈認識不足，致使首次勘察時并未發(fā)現該層。

2　補充勘探后地質條件及地基土特性

補充勘察時鉆孔標高基本與設計基底標高相同，依據鉆探揭露、野外鑒別、原位測試及室內土工試驗資料，可將基底標高以下巖土層劃分為2種巖性，現按自上而下的揭露順序分述如下：

（1）強風化花崗巖（土層代號⑤，時代Art）?；野咨?、灰黃色，中粗粒結構，塊狀構造，節(jié)理、裂隙稍發(fā)育，裂隙面為棕紅及褐色鐵銹浸染，含少量石英脈，成分為長石、石英、角閃石，次為云母，取芯呈碎塊狀，巖芯手掰易碎，巖芯采取率70%～90%。本層位于風化煌斑巖的上部及底部，鉆探深度內未揭穿該層。

本層土場區(qū)均有分布，該層具低壓縮性。

另外于第⑤層強風化花崗巖中發(fā)育煌斑巖巖脈，根據標準貫入試驗的擊數，結合風化程度分層如下：

（2）煌斑巖殘積土（土層代號⑤-1，時代γ5，成因殘積）?；揖G—墨綠色，稍濕，中密，為煌斑巖風化殘留物，風化成砂狀，稍有粘性感具砂感，保留部分原巖結構，巖芯手捻即碎，長石完全高嶺土化，造巖礦物已蝕變，節(jié)理裂隙十分發(fā)育，主要成分為云母、角閃石、石英，取芯呈土柱狀。本層厚度：1.80～7.40m，平均3.50m；層底標高：91.50～97.20m，平均94.77m；層底埋深：4.10～9.80m，平均6.58m。

于本層中取擾動樣6件，于基坑側壁平臺上取原狀土樣7件未能分析出常規(guī)數據，在本層中進行標準貫入試驗8次，平均26.3擊。其顆分結果見表1。

表1?、?1層顆粒分析結果

本層土在場區(qū)東部多數地段分布，具中壓縮性。

（3）全風化煌斑巖（土層代號⑤-2，時代γ5）?；揖G—墨綠色，原巖結構、構造已破壞，硬塑，節(jié)理裂隙較發(fā)育，節(jié)理面礦物蝕變強烈呈鐵銹色和褐色。巖石風化強烈呈土狀，易受機械力破碎崩散，遇水易泥化，沿侵入面分布。主要礦物成分為云母、角閃石、長石、少量石英。為極軟巖，巖體破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，長石已大部分高嶺土化，石英呈粉細砂狀，巖芯呈土狀。本層厚度：0.20～5.40m，層底標高：97.46～105.35m，層底埋深：1.10～8.50m。于本層中進行標準貫入試驗7次，平均錘擊數44.9擊。本層土分布于場區(qū)東部，具中壓縮性。

（4）強風化煌斑巖（土層代號⑤-3，時代γ5）?；揖G—墨綠色，全晶質，斑狀結構，塊狀構造。節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理面礦物蝕變強烈多呈鐵銹色和黑色。巖石風化強烈呈硬土狀，易受機械力破碎崩散，遇水易泥化，沿侵入面分布。主要礦物成分為云母、角閃石、長石、少量石英。為軟巖，巖體破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級，長石部分高嶺土化，石英呈粉細砂狀，巖芯呈砂土狀，取芯呈15～25cm的柱狀。本層厚度：0.20～4.30m，層底標高：95.19～104.15m，層底埋深：2.80～11.10m。于本層中進行標準貫入試驗16次，平均錘擊數56.9擊，該層分布于場區(qū)東部，該層具低壓縮性。

圖1　場區(qū)代表性剖面圖

由于⑤-3強風化煌斑巖層根據標準貫入試驗擊數，該層與強風化花崗巖力學性質相近，因此本次補充勘察西部的部分鉆孔并未揭穿該層。見圖1。

根部補充勘察結果，煌斑巖殘積土，濕，中密，具中壓縮性，力學性質良好；

全風化煌斑巖，具中壓縮性，力學性質好；

強風化煌斑巖，具低壓縮性，力學性質好，與強風化花崗巖均是較好的地基下臥層。

根據現場原位測試、當地建筑經驗，建議場區(qū)各層土的承載力特征值、壓縮模量取值見表2。

表2　承載力特征值及壓縮模量推薦表

3　煌斑巖脈在本場區(qū)的分布情況及形成原因

本工程深基坑東西長度約23m，南北長度約27m，開挖深度自基底標高以下約5m，煌斑巖以巖脈的形式侵入花崗巖巖體內，經開挖驗證，煌斑巖脈向東尖滅至基坑東部第四系地層之下，向西以約20°傾角，傾伏于強風化花崗巖內（見圖2）。通過補充勘察時施工的16個鉆孔以及東部已開挖基坑側壁揭露地層情況，繪制了場區(qū)煌斑巖分布的三維立體圖（見圖3）。

圖2　場區(qū)東部已開挖基坑北側壁煌斑巖分布圖

4　煌斑巖的軟化特性及工程的危害

圖3　場區(qū)煌斑巖分布三維立體圖

巖石的風化過程實質上是各種礦物的風化過程，即巖石中的原生礦物不斷分解變化和新的次生礦物不斷形成的過程。斜長石、黑云母和黃鐵礦屬于不穩(wěn)定礦物?；桶邘r中斜長石含量50%～60%，黑云母含量40%～50%，不穩(wěn)定的斜長石、黑云母和黃鐵礦礦物在煌斑巖中的含量大于40%，一般而言，暗色礦物比淺色礦物易風化，因此從巖石的性質方面來講煌斑巖較易風化。

煌斑巖遇水軟化，微觀原因是其礦物成分受蝕變作用而親水性增強，水與礦物成分之間的物理化學作用引起巖石吸水后宏觀的單軸抗壓強度降低。

煌斑巖是一種穿插發(fā)育于鄒城地區(qū)花崗巖巖基中的淺成侵入脈巖，其與花崗巖的風化差異較大，兩者風化層的厚度、物理力學性質均具有較大差別?；桶邘r尤其是風化煌斑巖的分布會導致在堅實、穩(wěn)定的花崗巖巖基中出現軟弱部位，對工程建設產生不利影響。場區(qū)已開挖基坑北側及西側近乎直立，東側及南側適當保留了一定坡度，根據基坑側壁煌斑巖揭露情況，頂部巖質稍軟，向下巖質明顯變硬，煌斑巖開挖卸荷受到擾動后會變軟，遇水則強度變差。本場區(qū)煌斑巖脈走向近南北，傾向北西，傾角約20°，煌斑巖層底普遍存在厚度約20cm的石英脈。本場區(qū)基底標高下存在煌斑巖，局部已呈土狀，盡管自身也有一定的強度（fak= 300kPa），但與周圍的花崗巖相比，其強度要低，相反變形就大，如果不經處理則可能帶來不均勻問題，東部已開挖基坑及臨近已開挖基坑處風化煌斑巖距基底標高距離較近，最小埋深為1.4m，其它地段埋深均大于1.4m，經過軟弱下臥層驗算，計算基底標高以下煌斑巖埋深大于1.5m時，軟弱下臥層能夠滿足強度要求；北部及東部基坑側壁由于坡面滲水軟化及形成的陡立臨空面已產生了小范圍風化煌斑巖脫落，不利于下一步基坑施工及地基處理。

5　煌斑巖風化帶的確定

風化分帶是指按風化程度的不同將煌斑巖劃分為若干帶，各帶內的風化特征相似，各帶間則有較為明顯的差異。將不同風化程度的煌斑巖劃分成帶，主要是為了方便在工程實踐中按風化程度分層描述，更加合理地分層評價不同風化程度煌斑巖的地基承載力。

風化煌斑巖不宜采用室內試驗分析其地基承載力，原位測試更為準確有效。在原位測試方法中，標準貫入試驗可快速、有效地劃分煌斑巖風化帶，確定其承載力，可作為工程實踐中評價風化煌斑巖地基承載力的主要手段。標準貫入試驗因具有效率高、操作簡單、經驗積累多、適用性廣等優(yōu)點，而被廣泛使用。

參照有關規(guī)范和地區(qū)經驗，按照風化后的巖體特征、標準貫入試驗擊數、鉆進情況，參照風化花崗巖的標貫擊數確定的風化狀態(tài)，因此本場區(qū)鉆探揭露深度內煌斑巖的標準貫入錘擊數平均值分別為26.3、44.9、56.9擊，相應地將分為煌斑巖殘積土、全風化煌斑巖、強風化煌斑巖?；桶邘r從上至下，巖層結構愈發(fā)致密，承載力越高，工程地質特性越好。因此頂層的煌斑巖殘積土對擬建工程影響較大（見圖4）。

圖4　煌斑巖殘積土及全風化煌斑巖分布范圍圖

從圖4可以看出，從東至西煌斑巖殘積土及全風化煌斑巖越往西分布范圍越小，至分布界限以西不再分布相應的風化層位，這與愈靠近地表接受風化程度愈大有關。

6　結論

本文以山東鄒城東部地區(qū)某場區(qū)巖土工程勘察為例，分析了煌斑巖的形成原因，介紹了場區(qū)煌斑巖的分布特征，軟化特性對擬建工程的危害；本場區(qū)采取標準貫入試驗劃分了煌斑巖的風化帶，圈定了不同風化程度的煌斑巖的分布范圍。

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P642

A

1004-5716（2016）02-0001-04

2015-02-05

2015-02-13

王超（1979-），男（漢族），山東棗莊人，工程師，現從事水工環(huán)地質工作。