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分布于雷州半岛的湛江组结构性粘土,由于以往的研究中缺乏对其结构性差异的区域性的认识,使得人们不仅没有对其的优点加以利用,反而忽视了其特殊的工程力学特性,造成了较为突出的工程危害。
本文从地质学的角度和工程地质的角度出发,根据湛江组结构性粘土形成时期的沉积环境差异,对其沉积相进行区域性分区;并在此基础上,对湛江组结构性粘土的地质赋存状态、微观结构和宏观物理、力学性质的差异进行了区域性研究。分析了各个沉积相分区内的湛江组结构性粘土区域性差异的规律和机理。主要结论如下:
(1)湛江组结构性粘土的沉积环境复杂,自北向南沉积相依次为河流相、河口相、浅海相、滨海相、河流相递变;沉积韵律北多南少。
(2)湛江组结构性粘土层的厚度与整个湛江组地层的厚度变化趋势一致,均是由北向南呈先增大后减小的变化趋势,即南北部地层较薄、中部较厚;埋深由北向南逐渐变大;南北两端的湛江组地层被曲界组所覆盖,中部的湛江组地层则大多下伏于北海组,或直接出露地表;上接触面多为湛江组杂色粘土或湛江组中粗砂。
(3)湛江组结构性粘土的天然含水率界于液限和塑限之间,大多处于软可塑状态;在同一个沉积相分区内,靠近雷州半岛西缘和东缘沿海一带的地区,含水率普遍比非沿海的中部地区要偏高;非沿海的中部地区的天然密度普遍大于西缘与东缘地区;其压缩系数多在0.1~0.5MPa-1之间,大体上可以归为中等压缩性土;湛江组结构性粘土存在明显的结构屈服应力,且普遍大于其上覆有效压力。
(4)自北向南,随着沉积相的变化,湛江组结构性粘土的天然含水率、天然孔隙比、粘聚力、原状土的抗压强度均呈现出先减小后增大的变化趋势;结构屈服应力和灵敏度随着结构性粘土自北向南的埋深变大而呈现出逐渐变大的趋势,而重塑土的无侧限抗压强度则呈逐渐减小的趋势。
(5)土颗粒的大小、粘粒含量、亲水性粘土矿物、孔隙水的化学成分、孔隙状态等多种因素共同作用,决定了结构性粘土的物质基础和结构基础。不同沉积环境下形成的湛江组结构性粘土的粒度成分、矿物成分、微观结构的差异是造成其结构性差异的直接原因和微观机理。通常情况下,粘土的颗粒越细、粘粒含量越高、细微孔隙数量越多、微观架空大孔隙越少,粘土的结构性就越强。