南京砂的结构性特点

1　南京砂的结构性特点

土是一种多相介质，在不同地区，因沉积历史不同，形成了不同的组分和结构性，所以具有不同的液化性质，南京砂也不例外。南京砂的特点是，在紫红色砂岩及砂砾岩、角砾岩层上有一层较厚的粉细砂夹轻亚黏土透镜体，砂呈灰色，稍密至中密，砂层中含石英碎屑，以及少量的绿泥石、白云母片以及其他黏土质碎裂物和风化重矿物，颗粒呈片状。可液化土层主要在2-1和2-2的粉土、粉砂和细砂层，地表下5～20m内。含石英、绿泥石、云母等，颗粒呈片状，砂中石英的含量为50％～60％，片状的南京砂与标准砂在组成和级配上不同，主要表现为片状砂所具有的各项异性的特点，如图1，在水平方向的强度小于垂直方向的强度，且与一般砂具有不同的动力特性和液化特性，在与适应石英砂相同的密度时更容易液化。若用圆颗粒砂液化的判断标准来断南京砂土地基液化，则过高估计了南京砂的抗液化能力。

由于南京砂在沉积过程中其片状结构是沿水平方向排列的，疏松的南京砂的压缩性在水平方向与垂直方向之间存在差异，其抗剪强度也存在差异，当剪应力沿颗粒排列方向时，抵抗剪应力的主要是砂粒间的摩擦力，容易发生剪切变形，当剪应力垂直作用在排列方向时，砂粒本身受剪，抗剪能力比接触面的摩擦力大的多，砂土产生了各向异性现象，砂粒密度小时，各向异性小些，在剪应力作用下，福建砂表现为剪胀，而南京砂表现为剪缩，在静力状态下，两种砂峰值内摩擦角非常接近，福建砂的动静摩擦角基本相同，而南京砂有效动摩擦角显著小于有效静摩擦角；砂土的结构特性对液化的影响较大，过去对黏土的结构性研究较多，并反映到判断标准中，对砂土的结构性研究较少，南京砂呈片状，与土动力学中常用的圆形颗粒标准石英砂有一定差别，片状颗粒成分使得南京砂具有各向异性，其水平强度小于垂直强度，在同样的标贯击数下，南京砂比标准砂易于液化，所以用标准砂的研究结果判断这种砂，可能过高的估计这种砂的抗液化能力。与福建砂相比，南京砂的动力学特征如下：在同密度和围压下，南京砂的剪切模量明显小于福建砂，南京砂的模量比的变化在大应变时比福建砂的变化幅度平稳得多；对中密度砂，南京砂的阻尼基本上是剪应变的函数，在同等密度时，南京砂的阻尼大于福建砂。

图1　南京砂各向异性σ-ε₁间的关系曲线