探討巖土體物理力學性質及質量特征

向榮斌

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽　550001)

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探討巖土體物理力學性質及質量特征

向榮斌

(貴州橋梁建設集團有限責任公司，貴州 貴陽550001)

摘要：考慮到巖土層構造的特殊性，施工單位要做好水文地質及巖土性質分析工作，為后續開發施工提供有效指導。結合實際案例，總結巖土區水文地質概況，詳細分析了巖土體物理力學性質及其質量特征。

關鍵詞：巖土；物理性質；質量特征；對策

1工程概況

受開陽縣龍崗鎮人民政府的委托，貴州省橋梁巖土工程有限公司承接了開陽縣龍崗鎮生態移民安置工程1～8號樓巖土工程勘察任務。擬建工程位于開陽縣龍崗鎮龍一村，交通較方便。擬建工程由貴州協同建筑設計有限責任公司設計，項目總用地23 838.34 m2，總建筑面積39 603.92 m2，容積率：1.64，建筑占地面積：7 148.23 m2，建筑密度：30%，綠地率：35.01%，停車位：97個。

2工程地質與水文地質

2.1區域地質概況

區內近北東向斷裂構造及褶皺一般發育，場區無區域性斷層通過，出露地層主要為中生界三迭系下統大冶群(T1d)白云巖。根據鉆探揭露地層及地表地質調繪，建筑場地內無區域斷層及全新世活動斷裂。

2.2水文地質

(1)地表水，據地面調查，場地及場地附近無常年性地表水體存在，無地表水體通過。大氣降水形成的地表漫流流方向為從南東向指向北西向；(2)地下水，擬建場區地下水為基巖巖溶裂隙水。

3巖土體物理力學性質及其質量特征

3.1巖石物理力學指標的試驗值

(1)巖土采樣測試

本次勘察由于第四系素填土層厚度變化較大，其物理力學性質參數采用綜合類比法。紅粘土層厚度變化較大，采用現場原位標準貫入測試確定；在中風化巖層內采取24件鉆孔巖芯樣作單軸飽和抗壓強度試驗。

(2)現場原位標準貫入測試

本次勘察，采用自動落錘法，在對1～8棟房屋建筑的120個鉆孔中紅粘土層進行447次現場原位標準貫入測試，推算地基承載力，測試深度1.0～14.0 m，統計結果見表1。

表1　標準貫入實驗成果統計表

3.2地基設計參數及巖體質量特征

按土的抗剪強度指標，計算場地土的地基承載力特征值：fa=Mbγb+Mdγmd+McCk。

結合當地巖土工程經驗，以紅粘土作地基持力層，基礎寬b=3.0 m，計算土層承載力時，基礎埋深統一取值d=1.00 m(假定上部土層清除)。查表得:硬塑紅粘土Mb=0.16、Md=1.64、Mc=4.05，可塑紅粘土Mb=0.10、Md=1.38、Mc=3.69，軟塑紅粘土Mb=0.05、Md=1.22、Mc=3.47，代入公式得場地硬塑、可塑、軟塑紅粘土層的地基承載力特征值分別為fak硬塑=249.90 kPa、fak可塑=171.95 kPa、fak軟塑=97.61 kPa。巖石樣的室內試驗參數統計結果見表2。

表2　巖石樣室內試驗參數統計計算表

本場地共采取24件中風化白云巖巖樣，計算得其飽和單軸抗壓強度標準值為frk=37.49 MPa，屬較硬巖，中風化白云的基本質量等級為Ⅳ類。結合現場巖土性狀、風化程度、節理裂隙發育程度及基底埋置標高等因素綜合考慮，取折減系數φ=0.10，計算得場地中風化白云巖地基承載力特征值為：中風化白云巖fa=Ψγ×frk=0.1×37.49 MPa =3 749 kPa。

4場地及地基穩定性和適宜性評價

4.1場地總體穩定性評價

擬建場地地形開闊平坦，無地面變形跡象；地質構造上為單斜構造，場地內未見斷層經過，地面調查亦未發現小規模斷層，工程場地處在地質構造不發育的地段內；場地外圍無滑坡、崩塌、泥石流等地質災害存在和危害場地。綜上所述，場地的穩定性良好，適宜建筑。

4.2場地工程環境穩定性評價

建筑區地勢開闊平坦，地面標高在1 109.02～1 119.67 m之間，高差10.65 m，坡度約5°～10°。經地面調查，場地內無地裂縫、滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現象，場地總體穩定性較好，適宜工程建設。

4.3場地建筑適宜性評價

根據區域地質資料和現場地質調查表明：建筑場區及其附近未見近期活動斷裂的痕跡，場地紅粘土厚度變化較大，北側較厚，南側略薄，平均厚度9.52 m，局部發育土洞，經灌漿處理后穩定性較好。鉆探揭露，中風化巖體埋藏較淺，場地穩定性較好。地基巖層為中風化白云巖，溶蝕弱—中等，且分布穩定連續，承載力較高，滿足擬建工程對地基強度的要求，適宜工程修建。

5施工對策及建議

5.1綜合分析

根據場地紅粘土承載力及地質、水文和擬建物荷載、結構特點及經濟性分析，建議第2、3、7、8棟采用紅粘土地基的條形基礎方案，但基礎埋藏深度須滿足相關規范及設計要求。建議場區第1、4、5、6棟采用中風化巖石的(群)樁基礎，基礎埋深嵌入中風化巖石不少于0.5 m，需特殊處理孔樁段，可采用跨越或機械成孔等方案。

5.2施工組織

場地周邊工程環境條件較簡單，基坑四周場地開闊平坦，且土質基坑深度較淺，具備放坡開挖條件。場內地下水對孔樁施工基本無影響或影響較小。但考慮到目前處于雨季，施工中應根據天氣預報做好施工組織設計，采取有效的排水措施以利安全施工，基礎施工速度宜快。

5.3施工安全

場地巖溶屬弱—中等發育地段，溶蝕洞隙對地基巖體強度和地基穩定有一定的影響，溶蝕洞隙未經處理的孔段，不宜直接作為基礎持力層使用。對于第1、4、5、6棟擬采用中風化巖石的(群)樁基礎，為確保地基穩定及擬建工程安全，建議基底必須釬探，釬探深度基底下不小于5.00 m。

5.4動態管理

場地下伏基巖均為可溶性碳酸鹽巖，不良地質現象為溶洞和溶蝕裂隙，考慮到巖溶發育的不均勻性、隱蔽性。建議施工時加強動態管理，基礎開挖至設計標高后應及時用釬探或物探等手段進行基坑(槽)地質情況驗證，持力層必須達到地勘和設計要求后才能進行下道工序施工。未經檢驗查明及不符合質量要求的壓實填土，均不得作為建筑地基持力層。

6結論

總之，巖土體物理學性質對工程開發具有借鑒作用，可以幫助施工單位建立更為科學的施工作業方案。水文地質環境是影響巖土體結構性能的關鍵因素，要事先分析水文地質構造特點，據此研究巖土體力學性質與質量特征，掌握地質區可能出現的危險災害，提出切實可行的施工指導策略。本次在對所有巖土層病害區采取灌漿處理后，其穩定性較好，滿足擬建工程的要求。

參考文獻：

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[3]寧寶寬，陳四利，楊軍.區域性粘土物理力學指標的相關性分析[J].土工基礎，2005，(1).

Discussion on the physical & mechanical properties and quality properties of rock and soil mass

XIANG Rong-bin

(Guizhou Bridge Construction Group Co.，Ltd., Guiyang, Guizhou 550001，China)

Abstract:Considering the particularity of the structure of rock and soil, Construction company should do a good job in hydrogeology and geotechnical properties analysis, so as to provide effective guidance for the subsequent development and construction. Combining with the actual case, the paper sums up the rock soil hydrological geology, discusses on the physical & mechanical properties and quality properties of rock and soil mass in detail.

Keywords:rock and soil; physical property; quality characteristics; countermeasure

中圖分類號：U416.1

文獻標識碼：C

文章編號：1008-3383(2016)03-0017-02

作者簡介：向榮斌(1981-)，男 ，貴州開陽人，工程師，主要從事土木工程工作。

收稿日期：2015-08-21