土工試驗成果在巖土工程勘察中的應(yīng)用

劉 軍

(太原市興華巖土工程勘察質(zhì)量檢測有限公司，山西太原 030013)

0 引言

巖土工程勘測是根據(jù)建筑工程的實際要求，通過專業(yè)的勘察技術(shù)手段等對建筑施工區(qū)域的地質(zhì)、水文、環(huán)境和巖土工程的特征進行勘測和評價，并按照國家相關(guān)規(guī)定編制工程勘察報告的活動。勘察對象不僅針對建筑工程區(qū)域內(nèi)地質(zhì)、水文、環(huán)境等自然條件的勘察，即對施工區(qū)域的地質(zhì)、地基條件及其巖土的工程性質(zhì)進行揭露，還要對擬建工程的設(shè)計方案、施工技術(shù)等提出結(jié)論和建議，為保證工程建設(shè)質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益提供可靠的基礎(chǔ)性依據(jù)。土工試驗則是巖土工程勘察中重要的一個環(huán)節(jié)，在巖土工程理論研究和實踐中起到重要的作用。各種土力學的理論的創(chuàng)立和發(fā)展都是基于土工試驗的成果，其測定的土性參數(shù)為巖土工程的科學設(shè)計提供根本的基礎(chǔ)性的數(shù)據(jù)，并為經(jīng)濟和合理的施工提供基礎(chǔ)依據(jù)。

目前，巖土工程勘察報告土工試驗依然是提供參數(shù)的主要依據(jù)之一，根據(jù)現(xiàn)行GB 50021-2001巖土工程勘察規(guī)范(2009年版)和相關(guān)技術(shù)要求，巖土工程勘察報告中地基承載力的提供依據(jù)幾個相關(guān)方面進行綜合提供，其中有現(xiàn)行常用的室內(nèi)土工試驗值、野外原位測試值、靜力觸探值等。本次主要就室內(nèi)土工試驗成果數(shù)據(jù)在巖土工程勘察中的實際應(yīng)用做個簡單分析闡述。

1 土工試驗成果表的組成

土工試驗成果總表的組成:工程名稱、提交日期、鉆孔編號、顆粒組成、界限系數(shù)、土的物理性質(zhì)、界限含水率、固結(jié)試驗(壓縮系數(shù)、壓縮模量、回彈指數(shù)、固結(jié)系數(shù)、固結(jié)孔隙比)、黃土壓縮試驗、三軸剪切試驗、巖石試驗、滲透試驗、擊實試驗、工程分類等相關(guān)內(nèi)容。

2 各組成部分在成果表中所起的作用

工程名稱、提交日期:配合巖土工程勘察報告提供建設(shè)單位準確的工程信息。

鉆孔編號:和巖土工程勘察報告中勘探點一覽表、平面布置圖相對應(yīng)，提供施工圖審查以及設(shè)計對應(yīng)查找相關(guān)原始數(shù)據(jù)。

顆粒組成、界限系數(shù):提供本場地所揭露地層砂類土的級配情況，及土的粒度組成分布，根據(jù)數(shù)據(jù)顯示土中所含的各個粒組的相對含量，來反映土的性質(zhì)，給粗粒土進行分類定名，以及對水位以下飽和粉土液化判定提供原始數(shù)據(jù)。

土的物理性質(zhì):主要為土的三相指標，以及根據(jù)其換算給出的相關(guān)數(shù)據(jù)。土中三相組成的比例指標反映了土的物理狀態(tài)，這是土的最基本指標。

界限含水率:細粒土由于含水率不同，分別處于流動、可塑、半固體、固體狀態(tài)，界限含水率測定細粒土的液限、塑限、縮限，根據(jù)相關(guān)規(guī)范給細粒土進行定名分類。

固結(jié)試驗:在側(cè)限與軸向排水條件下測定試樣的壓力和孔隙比或壓力與變形以及變形和時間的關(guān)系來計算土的各相指標，為巖土工程勘察報告中計算沉降、變形提供相關(guān)原始數(shù)據(jù)，提供各土層的承載力。

黃土壓縮試驗:采用室內(nèi)壓縮試驗進行黃土濕陷系數(shù)、自重濕陷系數(shù)和濕陷起始壓力的測定，為濕陷性黃土的評價提供原始數(shù)據(jù)。

三軸剪切試驗:測定細粒土的抗剪強度，提供c，φ值，為基坑開挖及支護提供設(shè)計參數(shù)。

巖石試驗:對巖樣進行試驗，提供巖石的抗壓強度，為地基處理提供依據(jù)。

滲透試驗:測定土的滲透系數(shù)，為基坑降水提供依據(jù)。

擊實試驗:測定土的密度與含水率的關(guān)系采用擊實方法，進一步得出土的最大干密度與最優(yōu)含水率，從而為地基處理及地基檢測工作提供依據(jù)。

3 各組成部分的數(shù)據(jù)應(yīng)用

3.1 工程實例基本情況

本次我選擇一個工程原始數(shù)據(jù)進行實例說明。

某建筑由兩棟18層高層住宅樓、一棟4層商業(yè)用房和一棟地下人防車庫組成，結(jié)構(gòu)類型為:18層為剪力墻結(jié)構(gòu)、其余為框架結(jié)構(gòu)。

擬建場地現(xiàn)地形基本平坦，從地貌上看，擬建場地地貌單元屬洪積傾斜平原。地貌類型單一。

據(jù)野外鑒定及室內(nèi)試驗物理力學性質(zhì)特征知，本場地勘察深度內(nèi)地基土由第四紀全新世近期的填土()和第四系全新統(tǒng)沖洪積成因地層)的粉土和晚更新世沖洪積成因()的粉質(zhì)粘土及二疊系(P)灰?guī)r構(gòu)成。根據(jù)野外鉆探及室內(nèi)數(shù)據(jù)本場地所揭露地層自上而下共分為5層:

①雜填土:雜色，含磚石塊、建筑垃圾、碎石塊、腐殖物等，成分復(fù)雜，均勻性差，結(jié)構(gòu)較松散。分布厚度1.4 m～2.5 m。

②黃土狀粉土:黃褐色，以粉土為主，局部夾有粉質(zhì)粘土透鏡體，含云母、煤屑、鐵氧化物等，稍濕～濕，中高壓縮性，稍密～中密狀，分布厚度4.6 m ～5.1 m。

③層粉土:褐黃色、褐色，以粉土為主，局部夾有粉質(zhì)粘土、中砂透鏡體，含云母、煤屑、鐵氧化物、砂粒等，稍濕～濕，中等壓縮性，稍密～密實狀，分布厚度2.6 m～3.1 m。

④粉質(zhì)粘土:褐色、褐紅色，以粉質(zhì)粘土為主，夾粉土透鏡體，含云母、煤屑、鐵氧化物、鐵錳結(jié)核、姜石、砂粒等，可塑，中等壓縮性，分布厚度1.6 m ～2.1 m。

⑤灰?guī)r:褐灰色，中風化，單軸抗壓強度基本屬60 MPa＜frk≤90 MPa，屬堅硬巖，個別單軸抗壓強度小，母巖成分為石灰?guī)r，質(zhì)地相對較硬，刀刻劃有痕，干鉆巖芯較完整，取芯可呈柱狀，柱高一般為5 cm～15 cm左右，未穿透該層。

通過以上對各土層數(shù)據(jù)的分析，可提供各土層的承載力，并對地基處理方案提供依據(jù)。

3.2 關(guān)于巖土工程實例分析

1)場地穩(wěn)定性及抗震穩(wěn)定性評價因其場地內(nèi)地層分布穩(wěn)定，沒不良工程地質(zhì)現(xiàn)象，屬較穩(wěn)定場地，場地土的類型是中軟場地土，場地類別為Ⅱ類。

2)地基土評價。②黃土狀粉土:含水率W=13%～21%，稍濕～濕，土層壓縮系數(shù) a1－2=0.2 MPa－1～ 0.5 MPa－1，屬中等偏高壓縮性土，根據(jù)黃土壓縮試驗其場地具濕陷性，濕陷等級為Ⅰ(輕微)級。該層具有一定的承載能力，但其具濕陷性，未經(jīng)處理不能作為持力層。③層粉土:含水率W=15%～23%，稍濕～濕，土層壓縮系數(shù):a1－2=0.2 MPa－1～0.4 MPa－1，屬于中等壓縮性土。④粉質(zhì)粘土:液性指數(shù) IL=0.3 ～0.5，稍濕 ～ 濕，土層壓縮系數(shù) a1－2=0.2 MPa－1～0.4 MPa－1，屬中等壓縮性土，該層具有一定的承載能力。⑤灰?guī)r:屬堅硬巖，承載力較高，可以作為高層建筑的樁端持力層。

3.3 基礎(chǔ)類型選擇

1)天然地基:本工程第②層黃土狀粉土，屬于中等偏高壓縮性土，雖然具有一定的承載能力，但其具濕陷性，未經(jīng)處理不可作為天然地基應(yīng)用。

2)筏片基礎(chǔ):根據(jù)地下人防車庫和商業(yè)用房參數(shù)要求，建議采用筏片基礎(chǔ)。

3)樁基礎(chǔ):對于18層高層住宅樓，考慮采用樁基礎(chǔ)。其樁基持力層建議第⑤層砂巖。預(yù)應(yīng)力管樁樁型。

4 結(jié)語

本工程為高層建筑，根據(jù)承載力要求及所揭露地層情況看，標貫值在濕陷性黃土中不宜采用，只能作為參考，由于地基處理要求入巖一定深度，因而靜探的相關(guān)資料無法取得，所以土工試驗成果數(shù)據(jù)在該工程中顯得尤為重要。

土工試驗資料的完整、全面、準確為本工程報告中主要參數(shù)的提交提供了主要依據(jù)。工程實踐證明本次土工試驗資料的提供是客觀和準確的。

[1]GB 50021-2001，巖土工程勘察規(guī)范(2009版)[S］.

[2]《工程地質(zhì)手冊》編寫委員會.工程地質(zhì)手冊[M］.第4版.北京:中國建筑工業(yè)出版社，2007.