長(zhǎng)江中下游（九江）網(wǎng)紋狀紅土的工程特征分析

葉 勇，余小明，江媛媛

（核工業(yè)華東二六七工程勘察院，江西 九江 332000）

九江市位于江西省北端，長(zhǎng)江南岸，廬山北側(cè)。市區(qū)地形地貌大致呈南高北低，中部略高，東高西側(cè)略低的格局，屬丘崗地貌，黃海高程在13m～55m。丘崗走向大致呈南北偏西向，城區(qū)東起九江市發(fā)電廠，西至賽湖，北起廬山區(qū)蓮花鎮(zhèn)，北至長(zhǎng)江南岸，城區(qū)面積約50km2，屬長(zhǎng)江高漫灘和一級(jí)階地。

作者自1991年起至今在九江市城區(qū)(現(xiàn)在規(guī)模)共參與和獨(dú)自完成了幾十項(xiàng)的工業(yè)和民用建筑的巖土工程地質(zhì)勘察工作，對(duì)城區(qū)內(nèi)各巖土的分布特征及其物理力學(xué)性質(zhì)有了較系統(tǒng)和比較清晰的認(rèn)識(shí)和了解。

因此，作者對(duì)九江市城區(qū)內(nèi)出露的網(wǎng)紋狀紅土在歸納已完成工程的資料的基礎(chǔ)上，對(duì)該層工程地質(zhì)特征作較完整的描述和分析。

1 分布范圍及分布特征

網(wǎng)紋狀紅土分布在：沿九江市客運(yùn)碼頭東側(cè)西園起，經(jīng)二中、甘棠湖公園、三中、老馬渡、老龍開(kāi)河(現(xiàn)九龍街)華東裝飾城，一線的東側(cè)發(fā)育。而該連線以西未見(jiàn)該層；從華東裝飾城向西到八里湖南岸連線以南和除原龍開(kāi)河十里大道至蓮花鎮(zhèn)制氧機(jī)廠一線兩側(cè)約200m未見(jiàn)該層外，其它地段均有出露(具體情況見(jiàn)分布圖1)。

在低洼地帶和沖溝及白水湖、江邊局部地帶也缺失該層。一般丘崗越高該層越厚。厚度一般為0m～15.0m，最大厚度分布在市區(qū)東側(cè)的三里街到五里鄉(xiāng)一帶，最大為19.2m。

圖1 網(wǎng)紋狀紅土區(qū)域分布示意圖

2 成因

網(wǎng)紋狀紅土(粉質(zhì)粘土)時(shí)代為屬中更新世上統(tǒng)（Q2al+gl），為大姑—廬山間冰期時(shí)形成冰積物和沖積物，其形成過(guò)程經(jīng)歷了我國(guó)重要的紅壤化時(shí)期。在大姑～廬山間冰期，期間年平均降水量在1500mm以上的濕潤(rùn)環(huán)境，年平均溫度在20℃～25℃，年平均氣溫較現(xiàn)代高4℃～7℃，夏季炎熱潮濕，冬季濕涼少雨，是在這樣的條件下經(jīng)過(guò)數(shù)十萬(wàn)年的過(guò)程形成的。

從網(wǎng)紋狀紅土(粉質(zhì)粘土)化學(xué)成份分析結(jié)果看：其中AlO3為37.99、Fe2O3為14.33、CaO為0.38、MgO為0.89、SiO2/Al2O3為1.81、SiO2/(AL2O3+Fe2O3)為1.50，表明土層中含豐富的高價(jià)鐵鋁，鈣鎂含量少，不含可溶鹽分，硅鋁系數(shù)和硅鋁鐵率比值均較低，為1～2之內(nèi)，碳酸鈣含量很低，一般為1%，表明土體經(jīng)過(guò)了高濕和強(qiáng)烈的淋溶作用。

表1 網(wǎng)紋狀紅土（粉質(zhì)粘土）顆粒組成統(tǒng)計(jì)成果表

表2 網(wǎng)紋狀紅土（粉質(zhì)粘土）物理力學(xué)性質(zhì)統(tǒng)計(jì)表

3 工程地質(zhì)特征

3.1 野外描述

通過(guò)露頭和鉆探取芯觀察，土層呈褐紅色，與上覆土層接觸帶局部呈黃紅色，呈硬塑一堅(jiān)硬狀態(tài)，在崗地上，如長(zhǎng)虹大道和五里鄉(xiāng)、三里街的崗地標(biāo)高較高的位置，以堅(jiān)硬狀態(tài)為主，而在十里大道和潯陽(yáng)東路附近，強(qiáng)度稍有減弱，呈硬塑一堅(jiān)硬狀，這可能與該范圍內(nèi)居民較多、生活用水滲入有關(guān)或原山崗被挖平，土層卸荷松弛有關(guān)。這一點(diǎn)從一些土樣含水量變化可以看出；土層最明顯特征就是其具有網(wǎng)紋結(jié)構(gòu)，網(wǎng)紋呈灰白色、白色，網(wǎng)紋寬一般0.1cm～2cm，長(zhǎng)一般1cm～5cm，無(wú)序排列，呈樹枝狀、網(wǎng)狀或蠕蟲狀，網(wǎng)紋礦物成份主要為高嶺土；土層中原生節(jié)理發(fā)育，節(jié)理面為黑褐色鐵錳質(zhì)浸染膠結(jié)，再膠結(jié)程度好，鐵錳質(zhì)呈膜狀和小結(jié)核產(chǎn)出，約占土體的0.5%～1%，結(jié)核直徑為0.1mm～2.0mm，次圓狀體；土層中一般含有1%～5%的礫石，從頂?shù)降椎[石含量呈漸增的趨勢(shì)，礫石成份一般為抗風(fēng)化能力較強(qiáng)的黑色硅質(zhì)巖，淺灰色石英砂巖和灰白色石英巖，外形呈次圓狀，次棱角，偶見(jiàn)渾圓狀，粒徑一般為0.2cm～3cm，大者見(jiàn)5cm～7cm。土層呈土狀光澤，切面較光滑，勻一性較好，一般無(wú)砂感，呈細(xì)膩狀，粘性較強(qiáng)，無(wú)搖震反應(yīng)，干強(qiáng)度較高，密實(shí)度好，鉆探巖芯呈柱狀，且不易斷，直立邊坡不易塌。鉆探時(shí)一般用水鉆，干鉆和沖擊鉆較困難。水鉆時(shí)土層造漿很快且粘性好，沖洗液顏色呈紅色。

3.2 土工試驗(yàn)成果的統(tǒng)計(jì)分析

本次采用的資料有：核工業(yè)267大隊(duì)長(zhǎng)虹生活基地、九江市人民銀行大樓、人民路電纜廠、南湖賓館、金葉大廈、無(wú)線電一廠住宅樓、交通銀行職工住宅樓、廬峰小區(qū)、五里鄉(xiāng)綜合樓、黃金大廈、建行九江市二支行、九江學(xué)院新校址，昌河汽車生產(chǎn)基地，九江市預(yù)備役師基地、廬山梅山水庫(kù)等場(chǎng)地的巖土勘察的土工試驗(yàn)成果，并經(jīng)過(guò)適當(dāng)?shù)暮Y選，經(jīng)過(guò)對(duì)67組數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析得出土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)的一般規(guī)律，使對(duì)土層的工程性質(zhì)有一個(gè)較為全面的了解和認(rèn)識(shí)。

土層物理力學(xué)性質(zhì)及顆粒組成統(tǒng)計(jì)結(jié)果：本次參與統(tǒng)計(jì)的土樣分析成果標(biāo)本數(shù)有67個(gè)，顆粒分析統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)為12個(gè)（其統(tǒng)計(jì)結(jié)果見(jiàn)表1、表2）。從表中可看出，土層以粉粒和粘粒為主要成分，含少量礫石，從顆粒曲線上可知：其有效粒徑d10=0.0019、界限制粒徑d60=0.019、中間粒徑d30=0.01，不均勻系數(shù)Cu=10；該土層含水量中偏低呈很濕到飽和、低孔隙比、低壓縮性，土層強(qiáng)度較高。在出露位置較高的場(chǎng)地和上覆有較厚的覆蓋層時(shí)，這種情況表現(xiàn)的更明顯，且其液性指數(shù)一般小于0。而在地下水升降范圍內(nèi)，該土層由于地下水的頻繁活動(dòng)，土層的工程性質(zhì)略有變化，表現(xiàn)為：土層呈飽和狀，液性指數(shù)大多大于0，小于0.25，呈硬塑-堅(jiān)硬狀，強(qiáng)度指標(biāo)相對(duì)略小，壓縮指標(biāo)相對(duì)偏高，但變化不大。總體情況看土層為粉質(zhì)粘土，局部呈為粘土，呈粉土狀的未見(jiàn)。其超固結(jié)比大于1，屬超壓縮性土。

對(duì)液性指數(shù)和孔隙比進(jìn)行回歸修正，其綜合回歸修正系數(shù)為0.93（第一指標(biāo)孔隙比為0.7、第二指標(biāo)液性指數(shù)為0.3），按最不利指標(biāo)查表得到土層的承載力為325kpa，再按95%的不利保證，其承載力為309kpa。因此，就是按最不利因素考慮，土層的巖土工程性質(zhì)還是很好的。

3.3 原位測(cè)試成果分析

在本地區(qū)對(duì)該土層采用的原位測(cè)試方法一般是利用標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，江西有色五隊(duì)對(duì)該層曾做過(guò)靜載試驗(yàn)(無(wú)該試驗(yàn)的詳細(xì)資料)。本次統(tǒng)計(jì)的樣本數(shù)為65次的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)，土層標(biāo)貫試驗(yàn)擊數(shù)經(jīng)桿長(zhǎng)修正后的擊數(shù)算術(shù)平均值為22.1擊，大值平均值28.3擊，小值平均值18.2擊，經(jīng)對(duì)算術(shù)平均數(shù)的回歸修正(修正系數(shù)0.78)后，其擊數(shù)為17.2擊，其承載力特征值為447 Kpa，按小值平均值進(jìn)行回歸修正后的擊數(shù)為14擊，其承載力特征值為352.5Kpa，符合一般要比土工試驗(yàn)得出的土層承載力特征值高的規(guī)律。

通過(guò)對(duì)該層65次的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果看出，該土層的標(biāo)貫擊數(shù)離散性較大，最大擊數(shù)在核工業(yè)267生活區(qū)住宅樓場(chǎng)地內(nèi)為42擊(未修正)最小擊數(shù)在南湖賓館場(chǎng)地為16擊(未修正)，一般在20擊～35擊之間（未修正值）。擊數(shù)離散性較大的原因主要是該土層局部鐵錳較富集，土層膠結(jié)程度更好，且分布有礫石和呈砂土狀的全風(fēng)化砂巖顆粒，因此，遇到這種情況擊數(shù)一般偏高。但從總的情況看，該土層的標(biāo)貫值還是比較高的，也反映了土層的力學(xué)性質(zhì)是比較好的這一特征。

表3 基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值

3.4 網(wǎng)紋狀紅土作為基礎(chǔ)持力層時(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)

由于網(wǎng)絡(luò)狀紅土(粉質(zhì)粘土)強(qiáng)度較高、壓縮性低，因此對(duì)于厚度大于5m的場(chǎng)地，該層均可作為基礎(chǔ)持力層，以荷載的分布特征確定基礎(chǔ)類型。由于該層埋藏淺，是淺基礎(chǔ)形式的良好持力層，在九江市區(qū)內(nèi)，長(zhǎng)虹大道三里街～化工廠～五里鄉(xiāng)～九江學(xué)院新校址，前進(jìn)東路、西路，大多數(shù)工程等級(jí)為乙級(jí)及以下的建筑均以該層為持力層，且基礎(chǔ)形式為條形基礎(chǔ)，如核工業(yè)267大隊(duì)生活區(qū)的8層住宅樓(10棟)，均以此層作為持力層，基礎(chǔ)形式均為條形基礎(chǔ)，經(jīng)過(guò)近十年的使用情況，未發(fā)現(xiàn)因基礎(chǔ)問(wèn)題而出現(xiàn)建筑物不均勻沉降和過(guò)大沉降造成建筑物裂縫等問(wèn)題。該層作為樁基礎(chǔ)持力層或復(fù)合地基的情況一般是上覆填土較厚，如廬峰小區(qū)部分住宅樓、人民銀行大樓(14層)、火車站等。因此，通過(guò)這些已經(jīng)完成的工程情況看，該層對(duì)九江市區(qū)內(nèi)的各級(jí)別的建筑在有足夠的厚度情況下均可作為基礎(chǔ)持層，且由于該層總體上發(fā)育較淺，工程性質(zhì)較好，其經(jīng)濟(jì)效益是顯而易見(jiàn)的。該層作為基礎(chǔ)持力層時(shí)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)參數(shù)建議值見(jiàn)表3。

4 結(jié)論與意義

九江市市區(qū)發(fā)育的網(wǎng)紋狀紅土，具有較高的強(qiáng)度和低壓縮性的工程特征，也是基礎(chǔ)良好的持力層。但唯一缺陷在于該土層從總體上看發(fā)育不是很穩(wěn)定，厚度變化較大，這就要求在具體范圍內(nèi)，要查明該層的發(fā)育情況。在前人工作的基礎(chǔ)上和作者在九江市區(qū)的工作經(jīng)驗(yàn)，對(duì)大量已完成的數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得出了對(duì)九江市區(qū)網(wǎng)紋狀紅土的金屬元素成因，分布規(guī)律及工程地質(zhì)特征較為清晰的認(rèn)識(shí)及定量和定性的結(jié)論，這對(duì)今后在該區(qū)域進(jìn)行巖土工程地質(zhì)活動(dòng)有一定的指導(dǎo)意義和具體經(jīng)驗(yàn)指導(dǎo)。但由于資料有限，測(cè)試項(xiàng)目不齊和作者水平有限，不足之處和遺漏的地方，歡迎批評(píng)指正。