膨脹性巖土地區(qū)工程地質(zhì)勘察研究

導語：膨脹性巖土地區(qū)工程地質(zhì)勘察研究一文來源于網(wǎng)友上傳，不代表本站觀點，若需要原創(chuàng)文章可咨詢客服老師，歡迎參考。

摘要：巖土工程不僅具有巖土裂隙性，而且還具有巖土孔隙性的特點，因此必須采用可行性的勘察技術。文章對巖土工程的勘察內(nèi)容、目的以及任務進行分析，探討了巖土工程的勘察方法，以工程實例為例探討了膨脹性巖土地區(qū)的工程地質(zhì)勘察方法。

關鍵詞：膨脹性巖土；地質(zhì)勘察；案例分析

1巖土工程勘察的內(nèi)容和目的

巖土工程勘察需要以建設工程的要求為依據(jù)，分析、評價場地情況得到結(jié)果。巖土工程勘察需要調(diào)查地質(zhì)條件，對地基的穩(wěn)定性、強度以及承載力進行分析，當需要進行地基加固時，巖土工程地質(zhì)資料能為地基加固提供支持。巖土工程的內(nèi)容包括前期調(diào)查場地地質(zhì)，勘察、取樣、現(xiàn)場測試等，除此之外還有室內(nèi)試驗、數(shù)據(jù)處理以及分析等[1]。巖土工程的目的在于將建筑場地的地質(zhì)情況了解清楚，為施工單位以及設計單位提供相關資料，從而為建筑的安全性提供保障。

2巖土工程勘察方法與手段

2.1工程地質(zhì)測繪。地質(zhì)測繪是為了了解場地的地質(zhì)情況，對地質(zhì)環(huán)境與建筑之間的相互影響以及作用進行預測。地質(zhì)測繪獲取現(xiàn)場資料從而進行工程地質(zhì)圖的編制，對出露條件比較好或者基巖裸露的地區(qū)，通過地質(zhì)測繪能充分發(fā)揮出其作用。2.2地質(zhì)勘探與取樣。2.2.1勘探。勘探方法多樣，有觸探、洞探、槽探、井探、鉆深以及地球物理勘探等。確定勘探方法時要綜合考慮勘探地區(qū)的巖土特性以及勘探的目的，例如當巖土的強度較高、勘探深度較深等時，此時就不適合使用靜力觸探的方法。以鉆探為例，鉆探的任務包括：明確風化帶的分布情況、層厚以及深度；明確軟弱土層的性質(zhì)、地層巖性和厚度變化；弄清地下水情況；掌握地層斷裂帶以及裂隙情況；進行原位測試試驗；長期觀測地下水、開挖基槽時降水以及排水。鉆探分為三步：破碎巖土體，取樣以及最后的加固孔壁[2]。鉆探過程中要注意對鉆進深度以及巖土分層深度的精度進行控制。通過回轉(zhuǎn)的方式來進行鑒別孔以及取樣孔的鉆探從而獲得巖土樣本；使用振動回轉(zhuǎn)鉆探的方法來進行含有塊石、卵石的鉆孔。對巖層要使用金剛石鉆頭，對風化破碎帶以及軟質(zhì)巖可使用雙層巖芯管鉆頭的方法；當土層在地下水位以上時需要使用干鉆。在濕陷性黃土中進行鉆探時，需要使用螺旋鉆頭。2.2.2取樣。通過取樣獲取樣品并送至實驗室進行檢驗，從而明確巖土樣的性質(zhì)。取樣時，取樣工具以及取樣方法會對取土擾動造成影響。鉆孔取土時要注意取土孔要比土樣大一個等級，地下水位以上要使用干鉆，使用提土器、螺旋鉆頭、巖芯鉆頭等。當使用貫入式的取土器時要注意：地下水位以下不能注水，優(yōu)先考慮泥漿護壁，當使用套管護壁時要注意取樣位置要在套管底部下至少1m，取土器要緩慢下放，不能對鉆孔的底部造成沖擊；當對碎石土、砂土進行取樣時，采用四分方法來取樣，要注意重量要能夠進行顆粒分析；當進行Ⅰ級原裝土樣的取樣時，此時要在0.1m/s的灌入速度下連續(xù)靜壓貫入取土器，當土質(zhì)較硬時可以使用重錘少擊的方法來取樣，要注意取土管的深度要超過總長的90%；完成土樣的取出后，要及時進行封裝，將孔號、取樣深度、土樣名稱以及地點等明確標注，土樣不能冰凍、浸泡或者暴曬，容器加蓋后要使用膠帶或者蠟進行密封；土樣要在最短時間內(nèi)送檢，裝卸土樣時要注意輕拿輕放。2.3原位測試。2.3.1波速測試試驗。這一方法對巖土的波速進行現(xiàn)場測試，依據(jù)波速來判斷巖土的性質(zhì)。波速測試在抗震分析、場地類型劃分、基礎設計參數(shù)、預測巖土液化、明確巖土特征周期、巖土劃分以及檢測地基加固質(zhì)量中均有著重要的作用。絕大多數(shù)巖石都可以視為彈性體，土體只有在應變較小的時候才能被視為彈性體。密閉空間中水才不可壓縮，因此壓縮波能夠在飽和土中傳播。剪切波只能在土中傳播，其對飽和土的孔隙水穿透力不強，因此測定土體中波的速度時主要是對剪切波波速進行測定。剪切波速現(xiàn)場測試時，單體法是應用最為廣泛的方法，其測試結(jié)果在判斷碎石土密實度、抗震分析、地基土是否出現(xiàn)液化、液化等級以及對場地土類型進行劃分等方面均非常常用。2.3.2標準貫入試驗。將重量為63.5kg的穿心錘放置在勘查現(xiàn)場76cm的高度，對標準貫器打入30cm需要的次數(shù)即為標貫數(shù)N，據(jù)此對土的工程性質(zhì)進行評估。這一方法的優(yōu)勢在于適用性強、操作簡單；其缺陷在于當土層中有較大碎石時不能使用，且數(shù)據(jù)離散性比較大，因此只能大概評估土的工程性質(zhì)。2.3.3靜力觸探。這一方法使用探桿將圓錐探頭按照一定的速度以及壓力壓入土中，對探頭所受阻力進行記錄，從而形成對土物理力學性質(zhì)的間接認識。通過這一方法能夠?qū)Φ鼗休d力進行確定，對巖土的物理力學性質(zhì)進行評價，對土類進行定名以及分層，還可以分析土是否會發(fā)生液化，評估單樁的極限承載力。2.4現(xiàn)場檢驗及監(jiān)測。現(xiàn)場檢驗工作包含驗證勘察成果以及監(jiān)管施工質(zhì)量。就前者而言，主要是施工過程使用基坑開挖的方法來對巖土體進行判斷、評價，從而直接了解地質(zhì)情況，現(xiàn)場情況能對勘察階段的成果進行修正以及補充。當發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場檢驗結(jié)果與勘察階段的成果有一定差異時，此時勘察單位就需要進行補勘。就后者而言，主要是施工過程中對質(zhì)量進行監(jiān)督以及控制，例如檢驗樁是否有檢驗報告、是否滿足要求等。現(xiàn)場監(jiān)測要在建設過程中管理、監(jiān)測任何可能會對工程造成不良影響的地質(zhì)情況，其目的在于確保安全，確保工程得以正常實施，確保工程投入使用后不發(fā)生危險情況。現(xiàn)場監(jiān)測的主要內(nèi)容有：監(jiān)測環(huán)境條件，包括監(jiān)測水文地質(zhì)條件以及工程地質(zhì)條件中的要素，重點要監(jiān)測那些可能會對工程帶來威脅的地質(zhì)現(xiàn)象，例如土洞、泥石流、崩塌以及滑坡等；監(jiān)測施工過程中巖土在不同荷載下會出現(xiàn)何種變化；工程的全程以及運營過程中監(jiān)測結(jié)構物。2.5室內(nèi)試驗。室內(nèi)試驗主要有巖石試驗以及土工試驗，土工試驗可以獲得土樣的一些參數(shù)，包括土粒比重、顆粒成分、容重等。室內(nèi)試驗主要有巖石吸水率、膨脹試驗、動力性質(zhì)試驗、抗剪強度、壓縮固結(jié)試驗、物理性質(zhì)試驗等。試驗巖石使用巖塊來進行試驗從而對物理力學性質(zhì)進行判斷。

3工程實例分析

某鐵路專用線屬于電廠的運煤配套項目，長10.56km，其中挖方路段長度3.38km，最大挖方高度30m。3.1挖方地段泥巖的膨脹性。沿線調(diào)查挖方地段，發(fā)現(xiàn)不存在比較風險的天然陡坎，緩丘的自然坡度平緩，地表存在裂隙，崗頂表現(xiàn)出渾圓狀。部分開挖的人工坑壁上存在大量裂隙，有灰綠色、灰白色團塊充填，新開挖的坑壁存在坍塌現(xiàn)象。邊坡土破碎后表現(xiàn)為碎屑狀、菱塊狀。根據(jù)這些露頭可以對部分膨脹巖土的特征進行分析。采集現(xiàn)場的風化巖塊做浸水試驗，發(fā)現(xiàn)巖塊在短時間內(nèi)崩解，干燥后存在明顯的體積收縮。根據(jù)上述表現(xiàn)可以初步認為該挖方地段的泥巖存在膨脹性。3.2沿線地質(zhì)調(diào)繪。3.2.1地形地貌。前半段主要為黑河沖積平原以及漫灘，平原地區(qū)開闊、平臺；后半段為緩丘，有一定起伏，但自然坡度平緩。3.2.2地層巖性。沖積平原以及漫灘段的巖性主要有砂類土、粉土、黏土以及粉質(zhì)黏土。緩丘地段的地層為砂巖以及白堊系泥巖。砂巖的顏色有灰綠色、黃色、淺黃色以及灰白色，全風化-強風化，紗質(zhì)結(jié)構，產(chǎn)狀平緩。全風化層中存在強風化巖層夾雜，風化差異較大，部分砂巖以及泥巖互層分布。泥巖的顏色為紫棕色、紫褐色，主要為強風化，少部分為弱風化，存在裂隙發(fā)育，泥質(zhì)結(jié)構，膠結(jié)差，產(chǎn)狀平緩，夾雜灰綠色薄層以及白色團塊。3.2.3地質(zhì)構造。該地區(qū)的構造復雜，變動復雜，由于古老構造運動的影響產(chǎn)生北東向的基底褶皺，隨著褶曲運動存在花崗巖體侵入。3.2.4地表水。線路所在地段有河流，處于電廠的北側(cè)。河道彎曲，河水渾濁，常年有水。3.2.5地下水。主要為基巖裂隙水以及第四系孔隙潛水，受到降水量以及季節(jié)的影響。前段主要為第四系孔隙潛水，主要在第四系松散堆積層中，埋深0.2~4m；后端主要為基巖裂隙水，其埋深4.5~22.7m，發(fā)育徑流位節(jié)理裂隙。3.2.6工程塹坡。公路塹坡的高度3~5m，邊坡存在滑溜現(xiàn)象，路側(cè)排水溝被堵塞，跌水槽多數(shù)毀壞。3.3路塹邊坡主要病害類型。泥流：雨季水流裹帶搬運坡腳剝落堆積物以及坡面松散層形成泥流，主要在地表徑流集中且嚴重風化剝落部位形成，可引起邊溝堵塞造成路基被沖毀。坡面沖蝕：地表徑流、降雨集中水流沖蝕引起坡面松散層沿著坡面出現(xiàn)溝狀沖蝕，其發(fā)生會造成邊坡破碎，對植物生長不利。坍滑：邊坡淺層膨脹體受到水以及裂隙切割的作用，穩(wěn)定性喪失沿著滑面整體滑移，伴有局部坍落的情況。以雨季多發(fā)，繼續(xù)發(fā)展可造成滑坡。滑坡：主要是裂隙控制，牽引式出現(xiàn)，滑坡破壞性很大，與邊坡厚度關系不大。3.4室內(nèi)試驗。外業(yè)選取具有代表性的地段，在29.8m深度取樣30組進行膨脹相關性試驗，發(fā)現(xiàn)路塹邊坡風化泥巖的膨脹性多為中等。3.5工程不利因素分析。長大挖方排水難度大，且地下水也需要進行疏導，因此排水問題比較復雜；與高壓點距離較近，因此防護相對困難；邊坡的坡率確定難度較大，難以確保邊坡穩(wěn)定；膨脹性巖土邊坡高度過大；棄方、填方占地較多。

4結(jié)語

工程地質(zhì)勘察在工程施工中具有非常重要的作用，膨脹性巖土嚴重危害工程安全，因此必須做好工程地質(zhì)的勘察工作，可以繞避時盡可能選擇繞避，不能繞避時要盡可能選擇短距離通過的方法。線路與現(xiàn)有的重要建筑物之間要留有足夠的距離，采用淺挖、低填的方法，盡可能避開地下水發(fā)育的地段從而盡量減少工程隱患。

參考文獻

[1]劉曦文.膨脹性巖土地區(qū)工程地質(zhì)勘察[J].西部資源，2018（2）：77-78.

[2]李明越.膨脹性巖土地區(qū)工程地質(zhì)勘察[J].建筑工程技術與設計，2017（10）：917.

作者:盧亮 單位:南京南大巖土工程技術有限公司