特殊巖土工程地質(zhì)條件特性分析

劉鳳祥 徐 偉 曲福民

山東宏光巖土工程有限公司

特殊巖土工程地質(zhì)條件特性分析

劉鳳祥 徐 偉 曲福民

山東宏光巖土工程有限公司

在我國乃至世界范圍內(nèi)，建筑工程經(jīng)常會遇到特殊巖土工程的地質(zhì)問題，為工程的開發(fā)和建設(shè)帶來麻煩和隱患。特殊巖土的不良特性是導(dǎo)致工程發(fā)生變形狀況和各種地質(zhì)災(zāi)害的直接原因。特殊巖土工程地質(zhì)條件的特性成為全球巖土力學(xué)和工程地質(zhì)學(xué)科普遍關(guān)注的問題。我國地大物博，特殊巖土種類呈多個類型，主要有膨脹土、軟土、濕陷性黃土、鹽漬土等等。本文主要針對典型的濕陷性黃土、膨脹土以及軟土的工程地質(zhì)條件特性進(jìn)行分析，討論工程建設(shè)中針對此三種特殊巖土地質(zhì)條件的勘察和施工技術(shù)措施。

特殊巖土工程；地質(zhì)條件；特性

特殊巖土工程是指在一些特殊的地質(zhì)環(huán)境中進(jìn)行工程建設(shè)，其難度性較高且具有一定風(fēng)險，在實際施工情況中若為采取正確的施工措施，很容易因地質(zhì)構(gòu)造的特殊性而影響到施工進(jìn)程甚至發(fā)生意外事故。因此做好對特殊巖土工程地質(zhì)的性質(zhì)調(diào)查以及相對的工程設(shè)計對整個項目來說有著重要作用。本文就濕陷性黃土、膨脹土以及軟土這三大類特殊地質(zhì)進(jìn)行工程地質(zhì)條件特性分析。

1 特殊巖土工程地質(zhì)概述

在我國全球范圍內(nèi)甚至是世界各個地中都或多或少會面臨特殊巖土工程地質(zhì)問題，需要建設(shè)的地方很難保證土質(zhì)完全符合要求，因此給工程施工埋下了一定的安全隱患，也給實際項目進(jìn)程帶來了麻煩。這要求相關(guān)工程建筑工作人員調(diào)查清楚實際施工周圍環(huán)境中的土質(zhì)性質(zhì)與土層情況，要熟透這些特殊巖土的工程地質(zhì)條件，以便設(shè)計出合適合理的施工技術(shù)。我國地大物博，地質(zhì)種類繁多。

2 特殊巖土工程的地質(zhì)條件特性

2.1 濕陷性黃土工程的地質(zhì)條件特性

濕陷性黃土主要講的是在外界的壓力下巖土結(jié)構(gòu)受到了水的浸濕，出現(xiàn)了破壞性的影響，使得巖土的結(jié)構(gòu)發(fā)生了明顯的變化，而呈現(xiàn)大幅下沉，進(jìn)而出現(xiàn)了濕陷現(xiàn)象，受到水浸泡的黃土在發(fā)生濕陷現(xiàn)象后就成為了濕陷性的黃土。濕陷性的黃土由于上覆土自重的壓力作用，遭到了水的浸濕進(jìn)而形成濕陷黃土，這就是自重濕陷性的黃土。不是因為上覆土自重的壓力作用，遭到了水浸濕而形成濕陷黃土，就是非自重濕陷性的黃土。在全球的范圍內(nèi)，濕陷性黃土的分布都比較廣泛。在我國，濕陷性黃土一般主要分布在干旱與半干旱氣候地帶。一般來說，濕陷性黃土巖土工程的地質(zhì)條件主要特征有以下幾個方面：(1)濕陷性黃土的顆粒成分一般為50～70%之間的粉粒組成，各個成分之間天然的縫隙通常在1.0～1.1范圍之間，其自然空隙比較大，壓實的程度也比較差，巖土結(jié)構(gòu)一般呈現(xiàn)大垂直的節(jié)理。(2)一般來說，濕陷性黃土壓縮性比較差，抗剪性比較強(qiáng)，其主要原因是因為存在可溶性巖膠結(jié)物，并且還有著負(fù)空隙壓力而導(dǎo)致的。然而在水浸濕的作用下濕陷性黃土所具備的這些特征會被逐漸瓦解，使得壓縮性慢慢增強(qiáng)，其表面粘聚力逐漸消失，使得巖土抗剪性能逐漸降低，進(jìn)而發(fā)生濕陷現(xiàn)象。(3)由于濕陷性黃土大部分呈現(xiàn)垂直的節(jié)理，在垂直方向上的滲透系數(shù)一般來說要遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于水平方向的滲透系數(shù)。

2.2 膨脹土工程的地質(zhì)條件特性

膨脹土是指由水性礦物巖土組成的主要巖土顆粒成分，在親水時能吸水膨脹，在脫水會收縮很多，其伸縮性很強(qiáng)，膨脹則表現(xiàn)出極強(qiáng)的粘土特性，壓縮有會顯得很干枯。這類土質(zhì)在實際施工時比較不容易被控制，容易受到外界影響，若碰到陰雨天氣或干旱氣溫，則會給整個工程建設(shè)帶來很大弊處，因此需要注意對此類土層的防護(hù)，盡量隔絕這類土層與外界的聯(lián)系。膨脹土的工程地質(zhì)條件特性還有相比于其他普通土層，對水的敏感程度會很強(qiáng)，地基的含水量只要發(fā)生1% 的微量變化，土層都會產(chǎn)生較大形變，其膨脹土的形變具有雙向可逆性，能膨脹到多大就能反而收縮多少，其靈活性很強(qiáng)，有一定的彈性。其次膨脹土層這一特性除了因為水分這類外界因素所造成的問題外，還有外界擠壓，由于土層結(jié)構(gòu)中分子之間的空隙較大，因此抗壓性較低，力學(xué)特性也是導(dǎo)致其膨脹率高的主要原因。針對膨脹土膨脹率高且膨脹是雙向可逆的這一特性，在實際的施工工程設(shè)計中可以采取樁基或者深埋的辦法，或者化學(xué)處理以降低其膨脹率，主要還是要盡量避免膨脹土直接參與進(jìn)主要的施工部位建設(shè)中，以免影響到工程整體結(jié)構(gòu)。在進(jìn)行實際施工范圍環(huán)境土質(zhì)勘查時，一般采用物理力學(xué)測試，給采集樣本土層施加一定外部力，觀察其形變，另外在周圍加水，觀察土質(zhì)的膨脹程度，若土質(zhì)塑限在 13% 以下，即可判斷為特殊土層。另外膨脹土層的特殊性質(zhì)還可以利用在其他方面的建筑施工中，將其特點發(fā)揮出來，例如一些需要土質(zhì)變化的建設(shè)結(jié)構(gòu)中。在判斷出土層的實際膨脹力后便可結(jié)合實際的施工要求進(jìn)行土層排放，結(jié)合實際的施工環(huán)境選擇合適的施工地點，設(shè)計合理的施工方案。

2.3 軟土的程地質(zhì)條件特性

軟土指的是在自然狀態(tài)下，空隙大于等于1.0，含水量超過液限的細(xì)粒土。多為灰黑色的淤泥質(zhì)土和泥炭質(zhì)土。在我國，軟土主要分布在東南沿海地帶，在我國中西部的沼湖地區(qū)也有分布。軟土在自然狀態(tài)下含水量超過液限，其天然孔隙較大，通常大于等于1.0，具有很強(qiáng)的壓縮性；軟土強(qiáng)度較低，滲透系數(shù)小，其靈敏度較高，高者甚至可達(dá)到8-9。軟土在較大的地震力的作用之下很容易發(fā)生震陷地基勘察還應(yīng)該著重對于軟土的詳細(xì)情況的勘察。包括：軟土的成因、類型的判定、分布的區(qū)域、層理結(jié)構(gòu)的特點。另外對表面硬殼層的厚度、下伏硬土層的深度和范圍以及對暗埋的溝坑的深度和填充狀況進(jìn)行了解結(jié)合工程需要和地基對軟土的影響進(jìn)行施工前合理的施工方案的設(shè)計。如果建筑物相鄰高矮層具有較大差異的荷載，要對其在變形上的差異和影響作用進(jìn)行分析；如果地面堆載存在大面積的情況，要對鄰近的工程建筑的影響加以考慮。可采用分層總和法進(jìn)行地價沉降的計算，對于上層為硬質(zhì)涂層下層為軟土層的地基需驗算下臥層。

總而言之，在我國的建筑工程中，那些特殊地質(zhì)條件下的巖土工程，施工現(xiàn)場的地質(zhì)條件一定進(jìn)行深入的了解分析，尤其是那些特殊地質(zhì)條件，一定要針對不同的地質(zhì)情況，制定出不同的施工方案，確保建筑工程的施工建設(shè)順利進(jìn)行，進(jìn)而保證建筑工程的施工質(zhì)量。

[1]楊昌義.北疆盆地地質(zhì)環(huán)境與鐵路選線工程地質(zhì)對策研究[D].西南交通大學(xué)，2014.

[2]郭永春.紅層巖土中水的物理化學(xué)效應(yīng)及其工程應(yīng)用研究[D].西南交通大學(xué)，2007.