關于工程地質勘察中的問題思考

賴小偉

（浙江省工程勘察院，浙江 寧波 315012）

1 不良土質的工程地質特性

在工程地質勘察中，主要遇到的是第四紀堆積物。它大多是以陸相為主的松散堆積物，其次是濱海相堆積物及人工堆積物。按成因類型主要分為殘積物、崩積物、坡積物、洪積物、沖積物、巖溶溶洞堆積物、冰積物、凍土堆積物、風積物、湖沼堆積物、火山堆積物、構造堆積物及濱海相堆積物。下面就幾種常見的成因不良的土質及對工程性能影響較大的填土特性作一簡要敘述。

1.1 軟弱粘性土：它是由第四紀后期形成的海相、瀉湖相、三角洲相和湖沼相沉積物。其特點是天然含水量高、孔隙比大、抗剪強度低、壓縮性高、滲透系數小、承載力低、沉降變形大且沉降穩定時問較長。

1.2 飽和粉細砂、飽和粉土：它是由第四紀全新統新近沉積的。其特點是結構較松散，在靜載荷作用下有較高的強度，但在振動和地震力的作用下，其超孔隙水壓力突然增高使顆粒間的有效應力大大降低，在土中排水條件不暢的情況下，使土粒處于懸浮狀態而使土體產生液化有可能產生液化沉陷而使土的承載力降低及地基失穩。因此，應查明飽和粉細砂及飽和粉土的液化謙度、液化層分布范圍及液化等級

1.3 濕陷性黃土：它是由風積的一種黃色堆積物，其特點是質地均一、疏松、大孔隙結構、垂直節理發育、多鈣質結核 土在自重應力下或在自重應力和附加應力共同作用下遇水后土的結構迅速破壞而產生附加下沉和崩解。濕陷性黃土分為自重濕陷性黃土及非自重濕陷性黃土。

1.4 膨脹土：是指土遇水膨脹，失水收縮的一種高塑性粘士，其主要特點是具有較大的脹縮變形性，且膨脹與收縮具有可逆性。

1.5 雜填土：主要是由人類活動形成的無規律堆積物。特點是成分復雜，顆粒不均勻，孔隙較大，厚度差異大，較疏松及不均勻。按其成分可分為生活垃圾、建筑垃圾和工業垃圾。

2 軟土地基勘察的技術要點分析

2.1 地面調查測繪

要完成以下要點:軟土地基分布路段的地形、地貌及第四紀地層沉積的關系;軟土的成因類型、分布范圍、基底地層的性質;軟土層內的砂夾層的厚度、顆粒組成及排水性能；軟土層的埋深、厚度及上下層間的性質；地下水類型、埋深、補給與排波情況,以及地下水與地表水的水力聯系；在軟土地基上已建成建筑物在附加應力作用下,對地基強度及變形的影響程度,以及地基處治措施。

2.2 勘探點布置和深度

勘探點布置宜根據成因類型和地基復雜程度確定,勘探點的間距不宜大于30 m；當土層變化復雜時,應予加密。對勘探點的深度,不要簡單地按地基壓縮層的計算深度確定,而提出根據地質條件、建筑物特點、可能的基礎類型來確定。此外還應預計到可能采取的地基處理方案的要求。

2.3 勘探手段以鉆探取樣與原位測試相結合為原則

①鉆探。鉆探是巖土工程中劃分土層最重要、最關鍵的一環,對軟土取樣采用薄壁取土器靜壓法,從取樣至試驗的全過程,必須采取有效的措施,保證樣品不受擾動、變形、水分流失等其它外界因素的影響；對細砂層采用標準貫入器取樣,并選取有代表性的地段采用薄壁取土器采取三件以上的原狀砂樣進行顆粒分析及粘粒含量測定。

②原位測試。宜采用靜力觸探、十字板剪切試驗。在軟土地區用原位測試取代相當數量的鉆孔,不僅減少鉆探取樣和土工試驗的工作量,縮短勘察周期,而且可以提高勘察質量。靜力觸探是軟土地區十分有效的原位測試方法。標準貫入試驗對軟土并不適用,但可用于軟土中的砂土層、硬粘性土等。對暗埋的塘、浜、溝、坑穴等宜采用輕型動力觸探。

2.4 軟土的力學性質參數的測定

按巖土工程類別及勘察階段采用一種或多種手段測定土的力學參數,這些手段包括室內土工試驗、原位測試、間接經驗推算、原型觀測反分析等。試驗土樣的初始應力狀態、應力變化速率、排水條件和應變條件均應盡可能與工程的實際條件相模擬。對正常固結的軟土應在自重應力下預固結后再作不固結不排水三軸剪切試驗。增加了對變形參數的測試要求。變形參數包括:先期固結壓力、壓縮系數、壓縮指數、回彈指數。有關固結問題的有固結系數、有經驗時也可用快速固結試驗(包括等加荷速率、等應變速率、等水力梯度等),以便引進先進試驗技術,縮短試驗周期。

3 地基基礎方案的選擇

地基方案選擇主要目的是為了滿足上部結構對地基的要求，提高軟弱地基的承載能力、防止剪切破壞使地基失穩、防止沉降量過大及不均勻沉降的產生。消除黃土的濕陷性，減輕膨脹土的脹縮性，消除地基土的振動液化沉陷影響。

3.1 天然地基

在工程建設中，應充分利用地基土的工程地質條件，盡可能地選用天然地基。自然界的土一般部是在沉積循環中成層出現的，每層土的地基承載力及物理力學性質指標差別較大，在考慮選用天然地基時，應結合基礎形式及上部結構綜合考慮。首先應選擇上部承載力較高的土層作為天然地基持力層，并驗算其下臥層的承載力是否滿足要求，如不滿足要求，可使基礎盡量淺埋，以增加持力層的厚度。對于地質復雜。土質不均、地基軟弱、建筑物荷載很大或結構荷載相差懸殊時，即使承載力滿足要求也需進行變形驗算，兩者均滿足要求時方可選天然地基。對于經常受水平荷載作用的高聳構(建)筑物、擋土結構以及建造在斜坡上的建(構)筑物或開挖深基坑及遇有軟弱土層時，需進行穩定性驗算，滿足要求后方可選用天然地基。

3.2 軟弱粘性土

對于面積不大及埋藏較淺的軟弱粘性土可挖除后回填或將基礎加深，對于寬度不大的條形基礎可采用基礎地梁跨越。對于厚度較大的軟弱粘性土可采用換土墊層法、灰土樁、深層攪拌法、對于軟弱粘性土下部為不含水砂層時可采用砂樁及排水固結法。

3.3 飽和粉細砂、飽和粉土

處理液化地基土時，不能遇見有液化場就全部消除液化沉陷影響，應根據液化等級及建筑物的性質綜合確定處理方案。如對于丁類建筑物輕微及中等液化場地可不采取措施，嚴重液化場地可對基礎和上部結構處理。對于丙類建筑物輕微液化及中等液化場地可加強基礎和上部結構，嚴重液化場地應全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影響并且對基礎和上部結構處理。對于乙類建筑物輕微液化場地可部分消除液化沉陷或對基礎和上部結構處理。中等液化場地可部分消除液化沉陷且對基礎和上部結構處理。嚴重液化場地應全部消除液化沉陷影響。對于需全部消除液化沉陷影響的場地，處理深度應大干液化深度下限，改善排水條件和增加土的密實度是處理液化地基的有力措施。振沖擠密碎石樁及振沖置換碎石樁可有效地消散超孔隙水壓力，增加土的密實度。強夯法和灌漿法可增加土的密實度。也可采用樁基礎將樁端深入液化深度以下穩定的土層中。

3.4 膨脹土

膨脹土具有膨脹與收縮性，壓力和含水量是影響膨脹與收縮的重要因素。此類土應調查當地的水文地質條件和區域氣候條件，測定土的含水量、自由膨脹率和不同壓力下的膨脹率，確定地基的脹縮等級。根據場地的工程地質條件、水文地質條件的復雜程度、以及對建筑物產生的影響可選用天然地基，因荷載較大的建筑物能抵消地基的膨脹力，起到控制地基變形的作用，使地基變形變小，選用天然地基時，最好選擇三層以上的建筑物。對需進行處理的膨脹土，應考慮濕陷深度、厚度及地下水位的影響。①當膨脹土埋藏在地表下3 m左右且膨脹土較厚或地下水位較深時，盡量利用上部的地基土，將基礎淺埋，合理選擇基礎形式，減小地基脹縮變形量。②當膨脹土埋藏在地表下2-3m，土層厚度在l2m時，可全部挖除膨脹土并用無脹縮的粘性土、灰土及砂替換。③當膨脹土埋藏較淺但土的厚度較大時，可采用換土墊層法進行處理。④當膨脹土埋藏較深且土的承載力滿足不了較高層數及載荷較大的建筑物的要求，可采用樁基礎。