广西中风化泥岩c值揭秘：工程勘察中的关键参数与潜在风险分析

引言

在广西地区的岩土工程勘察中，中风化泥岩作为一种常见的特殊性土，其粘聚力（c值）参数的准确获取直接关系到工程设计的安全性和经济性。泥岩作为一种沉积岩，在风化作用下其物理力学性质发生显著变化，而c值作为岩土体抗剪强度的核心指标，对边坡稳定性、地基承载力及基坑支护设计具有决定性影响。本文将从地质背景、c值影响因素、勘察方法、数据处理及潜在风险等方面，系统剖析广西中风化泥岩c值的工程意义。

一、广西中风化泥岩的地质特征与工程特性

1.1 广西泥岩的区域地质背景

广西地处云贵高原向东南沿海丘陵的过渡地带，广泛分布着古生代至中生代的泥岩、页岩地层。这些泥岩在湿热气候条件下经历了强烈的风化作用，形成了厚度不等的中风化带。典型的中风化泥岩呈现灰黄至灰绿色，节理裂隙发育，岩体完整性系数通常在0.4-0.6之间。

1.2 中风化泥岩的微观结构与物理性质

中风化泥岩的工程特性与其微观结构密切相关。通过电镜扫描可见，原生粘土矿物（如蒙脱石、伊利石）在风化过程中发生水化膨胀，颗粒间胶结作用减弱，导致结构疏松。其天然含水率通常在15-25%之间，干密度1.6-1.8g/cm³，孔隙比0.5-0.7。这些物理指标的变化直接影响c值的大小。

1.3 中风化泥岩的水理特性

泥岩的亲水性强，遇水易软化、崩解。在广西多雨气候下，中风化泥岩的含水率波动较大，导致其力学性质不稳定。研究表明，当含水率增加5%时，c值可下降30-50%。这种水敏性是工程风险的主要来源。

二、c值的物理意义及其在工程中的应用

2.1 粘聚力c值的定义与物理机制

粘聚力c值是岩土体颗粒间内聚力的宏观体现，对于泥岩而言，主要包括以下几部分：

原生粘土矿物间的分子引力
胶结物质（如碳酸盐、铁质）的化学键
结构联结（如毛细水压力）在中风化泥岩中，由于风化作用破坏了部分胶结，c值通常介于原岩与残积土之间。

2.2 c值在工程设计中的关键作用

在边坡稳定性分析中，c值直接影响安全系数的计算。例如，对于坡高20m、坡率1:0.75的泥岩边坡，c值每降低10kPa，安全系数下降约0.15。在地基设计中，c值参与承载力公式的计算，其准确性决定了基础尺寸和造价。在基坑工程中，c值用于土压力计算和支护结构设计，低估c值会导致支护成本增加，高估则可能引发事故。

2.3 广西地区c值的统计特征

根据广西地区200个工程项目的勘察数据统计，中风化泥岩c值主要分布在50-150kPa区间，平均值约95kPa，标准差28kPa。其中，桂北地区因岩层年代较老，c值普遍高于桂南地区；红粘土地区的泥岩c值则因含水率高而偏低。

3.1 原位测试方法详解

标准贯入试验（SPT）是获取泥岩c值的常用间接方法。在广西某高层建筑项目中，对中风化泥岩进行了12次标准贯入试验，实测N值在18-25击之间。通过地区经验公式c=0.35N（kPa）估算，得到c值范围6.3-8.8kPa，但此公式适用于砂土，对泥岩需修正。正确的做法是采用地区经验公式c=0.5N+20（kPa），修正后c值范围为11-14.5kPa，更接近实际情况。

十字板剪切试验（VST）可直接测定c值。在南宁某地铁项目中，对中风化泥岩进行十字板剪切试验，采用直径65mm、高度100mm的十字板头，以10°/10s的速率旋转。试验得到峰值强度Su=120kPa，重塑土强度Su_r=40kPa，根据公式c=Su - Su_r，计算得c=80kPa。该值与实验室快剪试验结果（c=78kPa）吻合良好。

3.2 室内试验方法详解

直剪试验是测定c值的经典方法。在柳州某工业厂房项目中，对中风化泥岩原状样进行直剪试验。试样制备：将岩样切割成直径61.8mm、高20mm的圆柱体，采用应变控制式直剪仪，剪切速率0.8mm/min。试验结果：在垂直压力50、100、150、200kPa下，剪应力峰值分别为78、112、145、178kPa。通过库仑定律线性回归，得到c=75kPa，φ=28°。试验过程中需特别注意保持试样原含水率，避免水分蒸发导致c值偏大。

三轴试验能更真实反映应力状态。在桂林某边坡工程中，对中风化泥岩进行固结不排水（CU）三轴试验。试样尺寸直径39.1mm，围压设置100、200、300kPa三级。试验数据：在围压100kPa时，(σ1-σ3)max=280kPa；围压200kPa时，(σ1-σ3)max=420kPa；围压300kPa时，(CU)max=560kPa。绘制莫尔圆，包络线得到c=82kPa，φ=26°。试验需严格控制排水条件，避免孔隙水压力影响。

3.3 原位测试与室内试验的对比分析

原位测试反映岩体宏观强度，室内试验反映岩石微观强度。在梧州某项目中，原位十字板剪切试验得到c=85kPa，而室内直剪试验得到c=72kPa，差异主要源于原位测试包含节理裂隙的贡献。工程应用中，对于完整岩体宜采用室内试验值，对于节理发育岩体宜采用原位测试值或进行折减。

四、c值影响因素深度分析

4.1 含水率与饱和度的影响

含水率是影响c值的首要因素。在贵港某项目中，对同一层中风化泥岩取样，一组保持天然含水率（18%），另一组饱和处理（含水率25%）。直剪试验结果：天然状态下c=88kPa，饱和状态下c=52kPa，降幅达41%。这说明在雨季或地下水位变动区，c值会显著降低，工程设计必须考虑最不利工况。

4.2 风化程度的影响

风化程度对c值的影响呈指数衰减规律。在河池某山区公路项目中，对全风化、强风化、中风化、微风化四带泥岩进行对比试验。结果：全风化带c=25kPa，强风化带c=55kPa，中风化带c=85kPa，微风化带c=180kPa。中风化带作为工程持力层，其c值稳定性需重点关注。

4.3 节理裂隙的影响

节理裂隙发育程度直接影响岩体强度。在百色某矿山边坡项目中，对节理间距0.1-0.2m的中风化泥岩进行原位直剪试验，得到c=45kPa；而对节理间距>0.5m的较完整岩体，c值达95kPa。节理面充填物（如粘土）会进一步降低c值。工程中需采用岩体完整性系数Kr进行折减，Kr=0.4时，c值折减系数取0.6-0.7。

4.4 时间效应与蠕变特性

泥岩具有明显的时间效应。在防城港某长期监测项目中，对中风化泥岩边坡进行为期2年的c值监测，发现c值随时间呈对数衰减，从初始85kPa降至70kPa（降幅18%）。这是由于粘土矿物的流变特性导致。对于永久性工程，c值取值应考虑长期强度折减，建议折减系数0.8-0.85。

五、c值数据处理与取值原则

5.1 数据统计与可靠性分析

对勘察数据进行统计分析是取值的基础。在钦州某商业综合体项目中，对中风化泥岩进行了15组直剪试验，数据如下（单位kPa）：[72, 78, 85, 88, 92, 95, 98, 102, 105, 108, 112, 115, 118, 122, 125]。计算得平均值98.5kPa，标准差16.2kPa，变异系数0.164。采用标准值公式：\(c_k = γ_s × c_m\)，其中γ_s为统计修正系数（本例取0.85），得到c_k=83.7kPa。对于变异系数>0.3的数据，应分析原因并补充勘察。

5.2 地区经验与规范对比

广西地方标准《建筑地基基础设计规范》DBJ/T45-001-2021推荐中风化泥岩c值范围为60-120kPa。在具体工程中，应优先采用本地经验值。例如，桂西地区泥岩年代较老，c值可取上限；桂南沿海地区因风化剧烈，宜取下限。当试验数据与经验值差异超过30%时，应核查试验方法或补充勘察。

5.3 不同工况下的c值修正

工程设计需考虑不同工况：

短期工况：采用峰值强度，c值不折减
长期工况：考虑蠕变，c值乘以0.8-0.85
暴雨工况：考虑饱和状态，c值乘以0.6-0.7
地震工况：考虑动力折减，c值乘以0.7-0.8

在贵港某边坡设计中，采用c=85kPa（天然状态），暴雨工况下c=85×0.65=55kPa，地震工况下c=85×0.75=64kPa，分别进行稳定性计算，确保安全。

兽、潜在风险分析与防控措施

6.1 c值高估导致的工程风险

c值高估是岩土工程中最危险的错误。在广西某高速公路项目中，勘察单位未考虑泥岩遇水软化特性，采用c=120kPa（干燥样试验值）。施工期间恰逢雨季，实际c值降至60kPA，导致边坡失稳，造成2000万元经济损失。教训：必须采用饱和状态或最不利工况下的c值。

6.2 c值低估导致的工程浪费

c值低估虽不直接导致事故，但造成巨大浪费。在南宁某商业广场项目中，设计采用c=50kPa（保守值），实际c值为90kPa，导致桩基础数量增加30%，造价增加500万元。因此，准确取值对工程经济性至关重要。

6.3 地下水变动区的风险

广西雨季长、降雨量大，地下水位变动频繁。在柳州某基坑项目中，勘察时地下水位埋深5m，c值取90kPa。施工期间水位上升至3m，泥岩软化，c值降至55kPa，导致基坑侧壁出现裂缝。防控措施：在勘察阶段必须查明历史最高水位，采用最不利水位下的c值；施工期间加强降水和监测。

6.4 节理裂隙导致的各向异性风险

泥岩的各向异性常被忽视。在桂林某隧道项目中，沿层面方向c值为100kPa，垂直层面方向c值为60kPa。设计未考虑方向性，采用平均值80kPa，导致隧道洞口边坡沿层面滑动。防控：必须进行多方向试验，采用最不利方向的c值。

6.5 长期蠕变风险

对于永久性工程，c值的时间效应必须考虑。在防城港某港口堆场项目中，设计采用c=90kPa（短期值），10年后监测c值降至72kPa，导致地基出现不均匀沉降。防控：永久工程c值应乘以0.8-0.85的长期折减系数；建立长期监测机制。

七、工程案例分析

7.1 案例一：南宁某高层建筑地基勘察

项目概况：32层住宅楼，采用筏板基础，持力层为中风化泥岩。勘察方案：布置12个钻孔，进行6组原位十字板剪切试验和12组室内直剪试验。试验结果：原位c值85-105kPa，室内c值72-95kPa。综合分析：考虑岩体完整性系数0.5，采用原位测试值，取c=90kPa。设计采用c=85kPa（折减5%）。施工验证：沉降观测结果与预测吻合良好，最大沉降12mm，满足规范要求。

7.2 案例二：百色某山区边坡稳定性分析

项目概况：二级公路边坡，坡高25m，坡率1:0.75，岩层为中风化泥岩。勘察发现：节理裂隙发育，节理面充填粘土，岩体完整性系数0.3。原位直剪试验c=45kPa，室内试验c=72kPa。采用岩体完整性折减：c=45×0.6=27kPa。稳定性计算：安全系数1.18，小于规范值1.25。设计采用锚杆框架梁加固，锚杆设计拉力200kN，间距2.5m×2.5m。加固后安全系数提升至1.32，工程安全可靠。

7.3 拱桥基础勘察案例

广西某跨河拱桥，基础采用扩大基础，持力层为中风化泥岩。勘察发现泥岩具有明显的水平层理，沿层理面c值仅为垂直方向的60%。设计采用最不利方向c值60kPa，并考虑拱脚推力对基础的水平作用，采用c=55kPa进行承载力计算。施工期间进行基础位移监测，最大水平位移3mm，满足要求。

八、c值测定的创新技术与发展趋势

8.1 原位测试技术创新

近年来，基于电阻率法的c值快速测定技术在广西得到应用。通过测量岩体电阻率与含水率的关系，结合地区经验公式，可快速估算c值。在贵港某项目试点中，电阻率法估算c值与传统试验误差<15%，效率提升3倍。但该方法需建立地区数据库，目前仍在完善中。

8.2 智能监测技术应用

光纤传感技术可实现c值的长期监测。在防城港某边坡项目中，埋设分布式光纤，通过监测岩体微应变反演c值变化。监测数据显示，雨季c值下降20-30%，与理论预测一致。该技术为c值动态取值提供了新思路。

2.3 数值模拟与机器学习

有限元分析结合机器学习可预测c值。在南宁某项目中，输入岩性、含水率、风化程度等参数，训练神经网络模型，预测c值精度达90%以上。未来可建立广西地区泥岩c值预测模型，指导工程实践。

九、结论与建议

广西中风化泥岩c值的准确获取是岩土工程成败的关键。必须充分考虑含水率、风化程度、节理裂隙、时间效应等因素的影响，采用多种方法综合确定。工程实践中，应坚持“原位测试为主、室内试验为辅、地区经验校核”的原则，对永久性工程考虑长期折减，对地下水变动区采用最不利工况。同时，应加强新技术应用和长期监测，建立广西地区泥岩c值数据库，提升工程勘察水平。只有这样，才能确保工程安全、经济、可靠，为广西基础设施建设保驾护航。

�10. 附录：广西中风化泥岩c值参考表

地区	风化程度	含水率(%)	c值范围(kPa)	建议值(kPa)	备注
桂北	中风化	15-20	90-130	105	岩层较老
桂南	中风化	20-25	60-100	75	风化剧烈
桂西	中风化	18-22	80-120	95	节理发育
桂东	中风化	16-21	70-110	85	红粘土区
沿海	中风化	22-28	50-90	65	高含水率

注：本表数据仅供参考，实际工程应以现场试验为准。# 广西中风化泥岩c值揭秘：工程勘察中的关键参数与潜在风险分析

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