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摘要：对安哥拉M`Banzakongo地区残积土质粘土的研究，增加了对新一类粘土的区分。本文主要对M`Banzakongo地区的残积土质粘土与普通粘土的物理力学性质加以对比，用以区别该残积土质粘土的独特的工程性质。
关键词：非洲安哥拉；残积土质粘土；物理力学性质；工程性质
引言
全球范围内，土质情况错综复杂，有些残积土质粘土虽然物理力学性质和粘土相似，但是其独特的内部结构使得其拥有与普通粘土不同的优良工程特性。因为岩土的工程性质决定了其是否可作为地基持力层。如若把该类残积土质粘土看做普通的粘土，将会对以后待建的工程造成很大的影响，比如会增加工程量或者对地基土造成误判等等，这使得对此类岩土的研究成为当前的一项重要工作。
一、概况
安哥拉位于非洲中西部，靠近大西洋海岸。M`Banzakongo地区位于安哥拉北部的扎伊尔省，地形地貌多以山地丘陵为主。地形地貌如下图所示，以下简称M地区。
二、M地区残积土的野外钻探和室内土工试验分析
现对M地区某一变电站场地进行研究分析。该场地位于安哥拉北部扎伊尔省姆班扎刚果市，整个场地地势较平坦，北高南低，地面标高介于533.13-535.20m。根据现场钻探成果，在地面以下9.6-10.4m深度左右发现泥岩残积土层，其表观与手感和粘土无异。现根据现场钻探描述及室内土工试验结果分别分析如下：
（一）现场钻探鉴别
根据现场钻探结果，该层土埋深较深，离地表深度约9.6-10.4m。棕黄色，可塑，稍湿，见大量的棕红色条纹，偶见少量的无色透明的石膏质晶体。呈土状，以粘土为主，可见蜂窝状结构，质地较轻。初步判定为泥岩的残积土。现场钻探土层情况详见下图。
（二）室内土工试验结果
通过对原状土样进行室内土工试验分析，试验内容包括天然密度、含水率、孔隙比、液塑限、压缩试验、湿陷性及膨胀性试验。
通过试验分析，该层土的液限大于50，判定为高液限粘土。其天然密度较小，约为1.68-1.77g/cm3；孔隙比大于1，为1.005-1.211；压缩系数为0.16-0.45，属于中压缩性土。相比较其他粘土，具有密度较小、孔隙比较大、液限较大的土质一般属于高压缩性的软土层。但是该层土的压缩系数较小，属于中偏低压缩性土。通过对该土层进行湿陷性试验及膨胀性试验测定，发现其不具有湿陷性和膨胀性。
由此可判定该层土具有良好的自身结构。该层土自身的蜂窝状结构为其提供了优良的土粒骨架，使其虽具有较高的孔隙比，但是具有良好的压缩性和优良的工程性质。由于其天然含水量较高，液限较高，可判定内部含有大量的吸附水的颗粒，伊利石、蒙脱石及高岭石等。经过烤干之后的土样如下图所示。
根据现场取土样进行室内土工试验，各试验指标统计结果如下：根据现场钻探情况及上述土工试验结果分析可归结如下：
1)由现场钻探情况判定该土应为泥岩残积土，在土中可见斑驳的棕色条纹及少量透明的石膏体，未见石英等其他矿物颗粒。另外根据室内土工试验分析，该土的液限较大，其液限与粘土无异，故而可判定该残积土为泥岩残积土。
2)该残积土本身的天然含水量较高，液限较大。天然含水量W为25.3-34.6%，液限WL为50.7-59.3%，塑限为18.9-22.4%。塑性指数IP为31.0-37.4，其值大于17，则该土明显属于粘土的范畴。其液限较大表明该残积土转变为液态时所需的含水率较大，即该土所能持有的自由水及结合水较高。
3)该残积土的天然密度较小，天然孔隙比较大。其天然密度ρ0为1.64-1.77g/cm3，天然孔隙比e0为0.985-1.195。通过压缩试验分析，该残积土的压缩系数为0.12-0.53，压缩系数平均值为0.30，为中压缩性土。拥有如此大的孔隙比及较小的天然密度值，按照理论来说，其应为高压缩性的工程性质较差的土壤。但其压缩系数较小，且无湿陷性和膨胀性。故而该残积土拥有特殊的性质。
由以上分析可知，该残积土具有天然孔隙比大，密度小，低压缩性的工程性质，应与其自身结构有很大的关系。该土的内部结构为蜂窝状的颗粒结构，颗粒与颗粒间粘聚力较大，吸附水的能力较强。
三、残积土质粘土与粘土的试验指标对比分析
根据M站土样的试验指标，其液限值大于50，故而M站的岩土类别可判定分为粘土类。由于其残积土的特性，其岩土性质又和粘土有很大的不同。现根据安哥拉Catete400kV变电站勘察中的粘土试验数据与M站的类似粘土的残积土的实验数据进行对比分析。具体数据对比参见下表。
根据上述数据对比，可以得出如下结论：
1)粘土的重度和干重度均比残积土的重度大很多。
2)粘土的孔隙比小于1，而残积土的孔隙比大于1。残积土的孔隙比较大，已然达到了淤泥质土的孔隙比，但其压缩系数较小，为中压缩性土。
3)残积土的含水率比粘土的含水率稍大，饱和度差不多。
4)残积土的塑限值比粘土的塑限值低。塑限值的大小表明土颗粒所能含有的结合水数量程度。
四、结论
由于该土层已具有粘土的结构和性质，虽为泥岩的残积土，但已无泥岩的结构和状态。拥有较小的密度、较大的孔隙比、较高的液限，但是却具有良好的压缩性。一般性的粘土，若拥有较大孔隙比和较高的含水量，其压缩系数必然很高，而成为工程性质较差的软土层。但此土拥有不同的内部结构，造成了它独有的特性。
综合考虑，该泥岩残积土之所以有较好的工程特性，与其本身颗粒骨架组成的结构有关。其自身的颗粒骨架结构使得天然的土质优良，压缩系数中等，不存在高液限粘土的膨胀性，也不存在孔隙比较高的粉质粘土的湿陷性。综上可知，该残积土质粘土具有与其他类似粘土不同的工程特性，虽然外观、物理特性与粘土相似，但其独有的自身结构却使其与其他粘土有一定的区别,使其拥有较好的工程特性。当进行工程建设时，该土层可以作为优良的地基持力层。
参考文献
[1]李广信，张丙印，于玉贞.土力学[M].2版.北京：清华大学出版社，2006.
[2]《工程地质手册》编委会.工程地质[M].4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.
[3]中国建筑科学研究院.GB50007-2011建筑地基基础设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，1994.
[4]建设综合勘察研究设计院.GB20021-2001岩土工程勘察规范[S].2009年版.北京：中国建筑工业出版社，2009.