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研究广东沿海地区花岗岩残积土的粒度级配和物理力学指标之间的关联性
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摘要：以广东银洲湖高速公路为研究背景，采用现场勘查、室内试验和数理统计相结合的方法，开展了广东沿海地区花岗岩残积土的粒度级配分析和物理力学指标之间的关联性研究，建立了孔隙比和含水率与压缩模量之间的回归模型，并结合工程案例对回归模型进行了验证。研究结果表明:广东沿海地区花岗岩残积土粒径大于2mm的颗粒含量为16%，根据工程地质手册规定可命名为残积砂质黏性土;孔隙比和含水率对残积砂质黏性土抗剪强度参数无显著影响，对压缩模量影响显著，并且随着孔隙比和含水率的增加，压缩模量逐渐减小;孔隙比作为参变量的模型预测误差小于含水率为参变量的预测误差，建议优先采用孔隙比作为参变量对广东沿海地区花岗岩残积土的压缩模量进行预测，可快速掌握现场岩土参数，对现场施工具有一定的参考价值。
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1、概述
花岗岩残积土作为一种特殊土广泛分布于我国南方地区，是南方基建工程施工过程中常见的土之一[1]。施工过程中通常需快速判断花岗岩残积土的物理力学参数，从而较好的指导现场施工。近年来南方基建工程建设日益增多，为了较好指导工程建设，国内外学者对花岗岩残积土的物理力学参数开展了大量研究，例如结合工程实际开展了不同环境下花岗岩残积土物理力学指标特性研究[2,3,4]和花岗岩残积土物理力学指标之间的关联性研究[5,6,7]等。
由于花岗岩残积土物理力学参数变形强，不同地区之间的花岗岩残积土所表现的规律不同，使得物理力学参数之间的定量关系适用性不强。为此，本文以广东沿海地区银洲湖高速公路为背景，通过现场勘查、室内试验和数理统计相结合的方法，研究了广东沿海地区花岗岩残积土的粒度级配和物理力学指标之间的关联性，建立了孔隙比和含水率与压缩模量之间的回归模型，并结合具体工程案例对回归模型进行了验证，以期为工程设计施工过程中相关参数的选取提供参考。
2、花岗岩残积土物理力学特性
图1为花岗岩残积土现场取样照片，从图1中可看出广西东沿海地区花岗岩残积土的土质较均匀，刀切面较光滑，黏性较好，含较多灰绿色高岭土团块，局部砂质含量稍高，整体呈褐黄色。粒径分析发现花岗岩残积土的颗粒级配主要为含砾、砂的黏性土。图2显示了花岗岩残积土的粒径分布曲线，由图2可知，粒径大于2mm的颗粒含量大约为16%，根据工程地质手册规定可命名为残积砂质黏性土。
图1花岗岩残积土
图2粒径分布曲线
为了研究残积砂质黏性土的物理力学参数特性，本文通过现场勘查和室内试验沿银洲湖高速公路沿线共搜集了70个残积砂质黏性土的土样试验数据，包括颗粒级配、孔隙比、含水率、压缩模量、粘聚力和内摩擦角等物理力学指标，并采用数理统计的方法对70个样本进行了统计分析，结果如表1所示。由表1可知，粘聚力和内摩擦角的变异系数较大，孔隙比、含水率和压缩模量的变异系数较小。
表1残积砂质黏性土物理力学参数统计分析
3、物理力学指标关联性定量分析
根据残积砂质黏性土的物理力学指标获取的难易性大致可分为易获取指标和难获取指标，例如孔隙比和含水率相对易获取，通常情况下现场就能获取;但压缩模量、粘聚力和内摩擦角难获取，通常需开展室内岩石力学试验才能获得，对于指导现场施工具有滞后性，同时试验还增加成本。已有研究表明残积砂质黏性土的物理力学指标之间存在关联性，因此可通过指标之间的关联性分析建立回归预测模型，采用易获取的指标预测难获取指标，从而及时指导现场施工。为此，本文以70个残积砂质黏性土的土样试验数据为样本，开展了残积砂质黏性土物理力学指标关联性定量分析研究。
3.1孔隙比与抗剪强度参数关联性
图3，图4显示了残积砂质黏性土孔隙比与粘聚力和内摩擦角的相关关系，通过线性回归分析发现孔隙比与粘聚力之间的线性相关系数为0.073<0.500，孔隙比与内摩擦角之间的线性相关系数为0.009<0.500，表明残积砂质黏性土粘聚力和内摩擦角与孔隙比之间无相关性，即采用孔隙比作为参变量难以对广东沿海地区残积砂质黏性土的抗剪强度参数进行有效预测。
图3粘聚力与孔隙比之间的相关关系
图4内摩擦角与孔隙比的相关关系
3.2含水率与抗剪强度参数关联性
图5，图6显示了残积砂质黏性土含水率与粘聚力和内摩擦角的相关关系，通过线性回归分析发现含水率与粘聚力之间的线性相关系数为0.074<0.500，含水率与内摩擦角之间的线性相关系数为0.013<0.500，表明残积砂质黏性土粘聚力和内摩擦角与含水率之间无相关性，即采用含水率作为参变量难以对广东沿海地区残积砂质黏性土的抗剪强度参数进行有效预测。
3.3孔隙比与压缩模量关联性
图7显示了残积砂质黏性土孔隙比与压缩模量的相关关系，从图7中可看出残积砂质黏性土的压缩模量随孔隙比的增大而减小。通过线性回归分析发现孔隙比与压缩模量之间的线性相关系数为0.680>0.500，表明残积砂质黏性土压缩模量与孔隙比之间具有一定的相关性，即采用孔隙比作为参变量可有效预测广东沿海地区残积砂质黏性土的压缩模量。线性回归分析结果可得残积砂质黏性土孔隙比与压缩模量之间的定量关系为:
其中，ES为残积砂质黏性土的压缩模量，MPa;ef为残积砂质黏性土的孔隙比。
图5粘聚力与含水率之间的相关关系
图6内摩擦角与含水率的相关关系
图7压缩模量与孔隙比的相关关系
3.4含水率与压缩模量关联性
图8显示了残积砂质黏性土含水率与压缩模量的相关关系，从图8中可看出，残积砂质黏性土的压缩模量随含水率的增大而减小。通过线性回归分析发现含水率与压缩模量之间的线性相关系数为0.636>0.500，表明残积砂质黏性土压缩模量与含水率之间具有一定的相关性，即采用含水率作为参变量也可有效预测广东沿海地区残积砂质黏性土的压缩模量。线性回归分析结果可得残积砂质黏性土含水率与压缩模量之间的定量关系为:
其中，ω为残积砂质黏性土的含水率，%。
图8压缩模量与含水率的相关关系
图8压缩模量与含水率的相关关系下载原图
4、工程应用
将式(1)和式(2)用于广东沿海地区坦神北路先行段花岗岩残积土的压缩模量进行估计，并与现场勘查取样试验结果对比，结果见表2。由表2可知，采用孔隙比和含水率作为参变量的预测误差都在20%以内，但采用孔隙比作为参变量的平均误差(5.932%)低于含水率为参变量的预测误差(16.291%)。因此，建议优先采用孔隙比作为参变量对广东沿海地区花岗岩残积土的压缩模量进行预测。
表2坦神北路花岗岩残积土的物理力学指标
5、结论
本文以广东沿海地区银洲湖高速公路为研究背景，通过现场取样和室内试验获取基础数据，采用数理统计与回归分析的方法对该地区花岗岩残积土的物理力学指标开展了关联性分析，取得了以下结论:
1)广东沿海地区的花岗岩残积土颗粒级配为砾质、砂质黏性土，粒径分析结果发现小于2mm的颗粒含量约为84%，根据工程地质手册规定可将广东沿海地区的花岗岩残积土命名为残积砂质黏性土。
2)残积砂质黏性土的孔隙比和含水率对其压缩模量影响显著，对其抗剪强度参数影响不显著。随着孔隙比和含水率的增加，压缩模量逐渐减小，线性回归发现压缩模量与孔隙比和含水率之间具有较好相关性。因此，可将孔隙比和含水率作为参变量对广东沿海地区残积砂质黏性土的压缩模量进行预测。
3)孔隙比和含水率与压缩模量之间的定量关系用于工程验证发现，采用孔隙比作为参变量的预测结果误差小于含水率作为参变量的预测结果误差。因此，建议优先采用孔隙比作为参变量对广东沿海地区花岗岩残积土的压缩模量进行预测。
参考文献:
[1]郭林坪,孔令伟,徐超,等.厦门花岗岩残积土物理力学指标关联性定量表征初探[J].岩土力学,2018,39(S1):175-180.
[2]李静荣,赵占仑,曾令浓,等.花岗岩残积土抗剪强度指标取值影响的研究[J].地下空间与工程学报,2020,16(2):484-492.
[3]姬凤玲,吕慎,李强.酸性水化学环境下花岗岩残积土本构模型研究[J].西部探矿工程,2019,31(11):28-31.
[4]宋永山,徐晓,杨帅,等.含水率对黄岛地区花岗岩残积土抗剪强度的影响[J].山东科技大学学报(自然科学版),2019,38(4):33-40.
[5]张长飞.晋江某热电厂花岗岩残积土标贯与物理力学参数关系研究[J].山西建筑,2018,44(22):80-81.
[6]罗珍珍.某工程场地花岗岩残积土抗剪强度与标贯试验校正击数线性相关分析探讨[J].西部资源,2020(1):89-91.
[7]熊峥.海南岛花岗岩残积土直接快剪强度参数的回归分析[J].山西建筑,2018,44(2):62-63.
裴磊.广东沿海地区花岗岩残积土力学参数的回归分析[J].山西建筑,2020,46(14):79-81.
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期刊名称：应用力学学报
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主管单位：国家教育部
主办单位：西安交通大学
出版地方：陕西
专业分类：科学
国际刊号：1000-4939
国内刊号： 61-1112/O3
创刊时间：1984年
发行周期：双月刊
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2020-07-13
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