复杂地质岩土工程勘察应用

 

        贵州地区地形多种多样，不仅存在稳定和坚硬的地质条件，也存在复杂的特殊地质条件，复杂地质条件给岩土工程勘察带来很大的工作难度。所以如何在复杂的地质条件下进行岩土工程勘察是众多地质工作者面临的重要的课题之一。

 

        在岩土工程勘察作业中，进行岩土工程勘察技术选择的基本原则是具有较强的针对性和实用性，在复杂地质条件下进行岩土工程勘察时，为了得到比较准确并且有效的沿途层测量评价和相关参数，主要采用以下几种勘察技术：

 

        1.1地质测绘技术

        运用地质测绘技术进行岩土工程勘察的主要目的是对工程区域的地形进行细致的调查和分析，并且对地区的地貌特点、底层、地质构造以及不良地质情况进行深入研究，从而能更好地了解复杂地质条件地区的地貌单元、岩土的性质、岩土分布情况、形成原因及年代等，从而完成岩土层风化程度的鉴定工作等。

 

        1.2岩层钻探技术

        岩层钻探技术一般有回转钻进、全部采芯和泥浆护壁等，钻探设备一般采用100A-D型钻机、KY-250型钻机等。砂土层的岩芯和粘性土的岩芯的采取率要分别大于75%和90%，对各个土层的宏观特点要仔细观察并进行描述。为了更好的研究底层结构的分布特点，需要对不同深度的底层进行采样，对样品进行详细的分析，并且将各土层在水平与垂直方向上的变化进行详细的记录，最终对岩土工程勘察的相关指标进行确定。

 

        1.3原位测试试验技术

        运用静力触探试验测试，使用原装的液压静力触探探头完成，并将采集的信息传至电脑上进行分析、整理。标准贯入的试验使用标准落锤自由落体法进行时，注意试验前做好清孔工作，锤击速率控制在20次/rain左右。也可以采用动力触探法，该方法能有效确定风化基岩的物理力学指标。

 

        1.4室内测试试验技术

        也就是对场地环境中可能出现的岩土工程问题进行模拟，在室内进行具有针对性的分析试验，从而对与岩土相关的物理力学性质的指标进行科学的判定，为工程的评价、分级提供更有效的标准。物理性指标的试验一般包括：土层物理性质的测定、水质分析、颗粒分析、压缩试验等。

 

        在复杂地质条件下，通常场地地基不适合作为天然地基，因而必须要对其进行有效的处理，处理方法如下：

 

        2.1垫层法

        垫层法也被称为水坠法，一般运用在黄土地区的松散粉细砂层上。首先，将基坑挖至设计处理的深度，在基坑的两侧设置样桩，并铺设砂层，将砂层的厚度控制在0.25m；接着向基坑注水至与砂层齐平的位置；之后向砂子中插入钢叉并摇匀。若砂子已经沉实，则提出钢叉，并间隔0.1m重新插入进行摇匀，然后反复。

 

        2.2强夯法

        一种有效加固软土地的方法。因为其施工简单、速度快、成本低等优点，广泛应用于地基的处理。通过夯锤下落时产生的巨大冲击波、能量，地基土层可以很快被夯实，有效降低了沙土的振动液化现象、土地湿陷性以及地基压缩性，达到地基高承载力、稳定性的双重目标。

 

        2.3振冲法

        主要分为两种：一种需要添加填充材料（砾石、砂子等），另一种则不需要，采用就地振密的方法。黄土地区常采用振冲砾石桩的方法，而对于中等、较粗的沙砾地基则振密法使用较多。借助水冲和振动来进行土壤加固的振冲法，常用于振密松砂类的地基，通过振动器带来的强力振动，松散饱和的砂层得到了一定的液化，再借助振动使得砂粒重新排列，空隙度减小，同时再加回填料，最终实现砂层的挤压、加密。

 

        3.1工程概况

        某工程为4栋楼均为8层框架结构。本次勘察主要查明场地和地基的稳定性、地层结构及其时代成因、持力层和下卧层的工程特性、地下水条件以及不良地质作用等。查明湿陷性黄土的厚度，持力层埋深，湿陷类型和等级，查明地下水的埋藏条件，提供地下水位，并评价对混凝土的侵蚀性，从而提出地基基础、基坑支护、工程降水和地基处理设计与施工方案的建议。

 

        3.2勘探方法和设备

        3.2.1钻探

        施工机具采用DPP100-4型汽车钻机，准146mm螺纹钻头开孔，低压高速回转钻进，地下水位以下遇砂土层后采用泥浆护壁、双壁岩芯管钻进。

 

        3.2.2井探

        探井采用机械洛阳铲挖掘。

 

        3.2.3取土试样

        钻孔中地下水位以上采用准120mm黄土无衬薄壁取土器，水位以下采用准100mm普通活阀式取土器静压结合双壁岩芯管采取不扰动土试样，土试样质量等级为Ⅰ～Ⅱ级，探井中采用人工井壁刻槽采取不扰动土试样，土试样质量等级为Ⅰ级。砂土扰动样从标准贯入器中采取。

 

        3.2.4原位测试

        标准贯入试验（SPT）按《GB50021-2001》规范第10.5节中的有关规定进行试验。波速测试测试仪器采用武汉岩土力学所研制的FDP204PDA型工程测试仪，波速测试采用人工激振的单孔速度检层法。

 

        3.3地形地貌及地质构造

        建筑场地在地貌单元上场地属于大陆构造-浸蚀形成的黄土塬，场地地面标高1702.43~1704.36m，地势由南高北低，地势比较平坦。拟建场地及附近不存在断裂带，可不考虑发震断裂对该建筑工程的影响。

 

        3.4地下水埋藏条件

        本次勘察在部分勘探孔内见地下水，属局部上层滞水类型，主要含水层为粉质粘土，勘察期间实测稳定水位埋藏深度16.70～19.40m，在原锅炉房附近，地下水水位相对较浅，由于大气降水及生活用水下渗，遇到有隔水作用的粉质粘土层而形成上层滞水。

 

        3.5场地地不良地质作用

        根据外业钻探、井探、原位测试及现场调查，在拟建场地内及其附近无不良地质作用，本场地适宜建筑。

 

        3.6场地地震效应

        根椐相关的规定，依据场地钻孔波速测试结果，从场地土的性质和覆盖层厚度判定，场地类别为Ⅱ类。拟建场地抗震设防烈度为Ⅷ度，设计地震分组为第二组，地震加速度为0.20g，为可进行建设的一般场地。根据场地土性质和地下水埋藏条件，按《建筑抗震设计规范》规定，本场地土初判为不液化，可不考虑地震液化的影响。场地季节性冻土标准深度为1.03m。

 

        3.7场地黄土湿陷性评价

        根据原状土样室内试验结果，拟建场地湿陷性黄土厚度为6.5~13.7m，计算自重湿陷量为Δδzs为18.0~49.0cm，总湿陷量Δδs为11.9~86.26cm，根据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025-2004），该建筑场地湿陷类型属自重湿陷性黄土场地，湿陷性黄土场地的湿陷等级Ⅲ级（严重）。

 

        3.8岩土工程分析评价及地基基础方案

        3.8.1场地的稳定性和适宜性

        本次勘察结果表明，场地和地基均匀稳定，适宜进行本工程的建设。

 

        3.8.2地基基础方案建议

        该场地分布有厚层黄土状粉土，层面稳定，层厚变化不大，经处理后可作为建筑物的持力层，不经处理，黄土状粉土不得直接作为建筑物的持力层。该场地分布有厚层湿陷性黄土，地基土较均匀，经地基处理后可作为持力层。根据安全适用、经济合理的原则建议采用浅基础。采用浅基础时。应按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）采用灰土挤密桩法进行处理，根据上部结构要求消除黄土状粉土的部分湿陷量。灰土挤密桩复合地基承载力特征值，应通过现场单桩或多桩复合地基载荷试验确定。初步设计当无试验资料时，可按兰州地区经验确定，灰土挤密桩复合地基的承载力特征值可取180kPa。采用桩基方案设计时，应注意下列问题：（1）场地为自重湿陷性黄土场地，除不计湿陷性黄土层内的桩长按饱和状态下的正侧阻力外，尚应扣除桩侧的负摩擦力。桩侧平均负摩阻力特征值取15（kPa）。（2）由于卵石层顶面局部分布有粉细砂层，施工时在设计桩端标高处遇到砂层，应予以穿透，使桩端进入卵石层1.0m以上。（3）当采用人工挖孔灌注桩时，对局部存在地下水的位置，建议采用明排的方法进行降水，但必须采取安全防护措施。

        综上所述，在复杂地质下进行岩土工程勘察作业是十分必要和重要的，只有进行科学的岩土工程勘察，才能够对工程建设区域的地质情况进行全面和详细的了解，从而选择进行合理的地基处理。但是在进行地基处理之后，还需要对处理质量进行严格的检测，才能够保证勘察的良好效果。

 

        [1]李克强.黄土地区开展地质勘察工作应注意的几个问题[J].铁道工程学报，2000（03）：49~50.

 

        [2]邹青峰，邹雪峰.浅论如何强化岩土工程勘察的技术措施[A].2014年9月建筑科技与管理学术交流会论文集[C].2014：77~78.

 

        [3]曾添华.浅谈岩土工程勘察中常见问题及改进措施[J].科技信息（学术研究），2007（24）：84~85.