海南高铁研究：饱和花岗岩全风化层物理指标试验

2.1.2.1　饱和花岗岩全风化层液、塑限试验

试验选择DK67＋640、DK67＋650、DK108＋923、DK108＋927四个断面取样，采用光电式液塑限联合测定仪试验分别进行6组液、塑限试验，试验步骤遵循《铁路工程土工试验规程》（TB 10102—2004）、《土工试验方法标准》（GB/T 50123—1999）进行，如图2.1-1所示。

图2.1-1　液塑限联合试验

饱和花岗岩全风化层液、塑限试验结果表明，各取样点塑限分布范围为17.65%～31.43%，液限分布范围为25.98%～49.28%，塑性指数分布范围在6.06～17.85之间，试验结果如表2.1-1所示。表 2.1-1 表明海南环岛高铁花岗岩全风化层的均一性较差，物性指标随深度变化的差异较大，同一断面的塑、液限和塑性指数随着深度的增加而减小，浅层 5～8 m 表现为明显的黏性土特性，而随着地基深度的增加，深层地基的力学性质逐渐接近粉土。

表2.1-1　液塑限联合测定试验结果

2.1.2.2　饱和花岗岩全风化层颗粒比重试验

土粒比重是计算孔隙比和判别土类的主要指标。按照粒径不同，选取不同的方法进行比重测定：① 粒径小于 5 mm 的土，采用比重瓶法测定颗粒比重；② 粒径大于或等于 5 mm，且粒径大于 20 mm 的颗粒含量少于 10% 的土，可采用浮称法测定颗粒比重；③ 粒径大于20 mm 的颗粒含量大于或等于 10% 时，可采用虹吸筒法测定颗粒比重；④ 粗细颗粒混合土应视情况区别对待，以不影响准确度为原则。

根据海南环岛高铁现场取样结果，采用比重瓶法测定花岗岩全风化层颗粒比重。试验步骤严格遵循《铁路工程土工试验规程》（TB 10102—2004）、《土工试验方法标准》（GB/T 50123—1999）进行，如图2.1-2所示。

图2.1-2　颗粒比重试验

颗粒比重试验结果表明，海南环岛高铁花岗岩全风化层平均天然密度 1.99 g/cm3，颗粒比重2.70，呈硬塑—坚硬状。

2.1.2.3　饱和花岗岩全风化层颗粒组成分析试验

花岗岩全风化层的颗粒组成分析试验主要是测定土的颗粒级配情况，研究砂粒及黏粒含量对其工程性质的影响。根据粒径不同，常用的颗粒组成分析方法有筛析法和沉降分析法两种，也可视具体情况联合使用。(www.xing528.com)

海南环岛高铁花岗岩全风化层主要成分是石英和高岭石，胶结物主要为游离氧化物，土中大、小孔隙发育，细颗粒部分具有较好的塑性，粗颗粒部分为花岗岩风化碎屑，同时含有大量粗砂和砾粒，颗粒种类分布广泛，因此联合采用筛析法和密度计法分析海南环岛高铁花岗岩全风化层颗粒组成。筛析法选取代表性试样，置于盛水容器中充分搅拌，使试样中的粗细颗粒完全分离，将试样悬液依次过 5 mm、2 mm、1 mm、0.5 mm、0.25 mm、0.075 mm筛，筛上土粒反复加清水研磨过筛，直到悬液澄清为止，最后将筛上的试样烘干称量，准确至0.1 g，如图 2.1-3 所示。当小于 0.075 mm 试样质量超过试样总质量的 10% 时，采用改进后的 TM-85 型乙种土壤密度计测定颗粒组分，试验结束后绘制颗粒大小分布曲线，计算不均匀系数和曲率系数，如图2.1-4所示。

图2.1-3　筛析试验

　图2.1-4　密度计法

图 2.1-5 为花岗岩全风化层颗分曲线，不均匀系数Cu=28.9～178.2，曲率系数Cc=0.13～0.78。分析可知，海南地区花岗岩全风化层颗粒分布不均匀，粒径变化范围大，但中间粒径颗粒偏少，小粒径颗粒偏多，属不良级配。

图2.1-5　花岗岩全风化层粒度组成

对海南花岗岩全风化层颗粒分布进行统计后发现，粗粒土（粒径＞0.075 mm）含量约占颗粒组成的31.4%～65.7%，见表2.1-2。细粒土中粉粒含量略高于黏粒，地基表层5～8 m黏粒和粉粒含量较高，10 m以下粗颗粒含量增大且大于细粒含量。海南环岛高铁花岗岩全风化层的颗粒分布呈“两头多，中间少”的特征，即粒度主要分布在中砂以上粒组（粒径＞0.5 mm）和细砂以下粒组（粒径＜0.075 mm），而中间粒组细砂和中砂的含量较低。

表2.1-2　颗粒分布统计

对比了广东、福建花岗岩全风化层颗粒分布情况，结果如图 2.1-6 所示。结果表明海南环岛高铁花岗岩全风化层与福建地区相比，土体密度大，孔隙比小，压缩性不高，黏粒含量偏低，其颗粒分布规律与广东地区全风化层接近，但细粒土含量略高。

图2.1-6　花岗岩全风化层与颗粒含量对比