蘭州某建筑場地工程地質特征及適宜性評價

劉 滿

(中國人民解放軍68023部隊，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

我國人口眾多，城市擴容對場地的需求量不斷增加，對于平原地區，地勢平坦，場地條件相對較為簡單。但在我國西北黃土高原地區，擴建需要的場地往往在溝谷兩側或黃土塬、梁、峁附近，給巖土工程提出較大的挑戰。蘭州市作為我國西部重要的交通樞紐和經濟發展重要節點，在“一帶一路”戰略推進中快速發展。

城市發展中需要不斷新建基礎設施，基礎設施建設中需要大量的場地。由于蘭州市位于黃河階地上，而階地上場地有限，不得不尋找階地外的適宜修建構筑物的場地。黃土場地的工程地質特性和適宜性評價對于后期工程建設起著舉足輕重的作用。

黃土場地的相關研究方面，已有學者做了以下方面工作：黃土濕陷性方面，學者們[1-3]通過現場取樣以及大型現場模擬試驗，對于黃土的濕陷性進行了綜合評價，根據試驗結果提出了濕陷性黃土場地進行工程建設的建議。由于黃土濕陷性對于工程建設影響較大，王謙等[4,5]通過水泥和粉煤灰等材料對黃土進行改性處理，基于動三軸試驗對于改性黃土的抗液化性能以及震陷性等動力特性進行研究，發現粉煤灰摻量增加以及動載作用均會引起黃土震陷性發生改變，粉煤灰摻量增大將引起改性黃土動應力幅值增大和殘余應變逐漸減小。邵生俊等[6]在大厚度黃土的隧道現場進行充分調查的基礎上，結合室內試驗提出淺埋隧道基底壓力和隧道兩側基底面分布土層自重由襯砌結構自重荷載及圍巖壓力共同構成的附加應力計算方法。此外，地質構造對于黃土場地的影響較大，彭湘林等[7]基于地質構造運動特征以及地貌演化規律將地層沉積結構劃分為風成沉積型、沖洪積型及風成—沖洪積復合沉積型。在此基礎上對黃土場地進行劃分為后期工程建設提供參考。整個地質構造演化過程以及水文地質條件對于黃土場地也會產生影響，蘇立海等[8]利用隨機波對于黃土場地地下的暗穴進行探測研究，結合數值計算對其擴散規律進行分析，發現黃土暗穴形成主要由不同深度處黃土的濕陷性差異引起，黃土的崩解性是地面塌陷的關鍵誘因。

黃土場地適宜性評價中，除考慮黃土濕陷性之外，其場地的工程地質問題分析以及穩定性分析對于后期工程建設至關重要。基于現場調查結合黃土場地的工程地質特征，對擬建場地的適宜性進行綜合評價，可為后期場地中工程建設提供依據。

1 工程概況

擬建場地位于蘭州市七里河區，三面被公路環繞，該場地屬于典型的黃土場地，場地中擬建物包括7棟高層住宅樓(30層～33層)，一棟幼兒園(以3層為主局部2層)及1棟會所共9棟。場地的工程地質特性、濕陷性等均需要進行評價，以確保構筑物的安全性。

2 工程地質特性

研究區位于蘭州市，地處祁呂—賀蘭山字型構造前弧西翼與河西系武威—蘭州構造帶的復合部位。燕山運動使白堊系地層發生強烈褶皺和斷裂，并伴隨著不均勻的升降運動，在此基礎上沉積了新近系和古近系地層。喜馬拉雅運動使新近系和古近系地層隆起，并產生褶皺和斷裂，形成一系列北北西向的隆起和斷裂。

據區域地質資料及本次調查結果，場地位于蘭州斷陷盆地內部，場地內部及外圍附近無第四系活動斷裂，故整個場地結構特征較簡單且穩定。場地地層主要為第四系松散沉積物，巖性為黃土狀粉土、細砂及卵石層。

研究場地位于蘭州市七里河區，地貌單元劃屬黃河南岸侵蝕堆積河谷地貌。根據微地貌形態可將研究區內地貌進一步細分為侵蝕溝谷地貌。

場地地層主要為第四系松散沉積物，自上而下依次為：①雜填土；②黃土狀粉土(濕陷性)、③黃土狀粉土(非濕陷性)、④卵石、④-1細砂、④-2細砂、④-3細砂；⑤粉土；⑤-1細砂、⑤-2細砂、⑥卵石、⑥-1細砂、⑥-2細砂。場地地下水為孔隙潛水，主要賦存下部卵石層中，接受大氣降水及側向徑流的補給，向下游方向排泄，調查期間探測深度范圍內未見地下水。

場地位于蘭州斷陷盆地內，場地內部及外圍附近無第四系活動斷裂，研究區內未見黃土溶洞、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷及地裂縫等不良地質現象。場地西側10 m處有一斜坡，斜坡高度10 m，已進行支護。

3 擬建場地適宜性評價

3.1 地基土濕陷性評價

研究中選取②層黃土狀粉土及③層黃土狀粉土的原狀土樣進行濕陷性分析，根據GB 50025—2004濕陷性黃土地區建筑規范，計算其總濕陷量及自重濕陷量后進行綜合評價，評價結果見表1。

表1 當地黃土濕陷性評價結果

結合場地地層分布狀況，綜合評價該建筑場地為自重濕陷性場地，②層黃土狀粉土的地基濕陷等級為Ⅳ級(很嚴重)，最大濕陷深度32.3 m，③黃土狀粉土不具濕陷性。

3.2 地基均勻性評價

擬建場地內地基土主要為：①雜填土；②黃土狀粉土(濕陷性)、③黃土狀粉土(非濕陷性)、④卵石、④-1細砂、④-2細砂；④-3細砂、⑤粉土、⑤-1細砂、⑤-2細砂、⑥卵石、⑥-1細砂、⑥-2細砂、④層卵石成層穩定，厚度適中，層面起伏不大，⑥卵石層不穩定，厚度較大，層面起伏較大，屬不均勻基地。

3.3 場地工程地質評價

在根據本次現場調查結合地區經驗，該建筑場地：

①雜填土:分布不連續，成分不均，厚度變化大，工程力學性能差，不宜做擬建建筑物基礎持力層。

②黃土狀粉土(具濕陷性)：成分較均勻，厚度變化較大，具中等壓縮性，具Ⅳ級(很嚴重)自重濕陷性，工程力學性能一般，不經處理不可做擬建建筑物基礎持力層。

③黃土狀粉土(不具濕陷性):分布連續，厚度變化較大，工程力學性能一般，不宜做擬建建筑物基礎持力層。

④卵石：分布連續，成分較均勻，厚度變化不大，厚度適中，工程力學性能較好，如做基礎持力層，應進行軟弱下臥層驗算。

⑤粉土：成分較均勻，厚度變化較大，具中等壓縮性，不具濕陷性，工程力學性能較差，不宜做擬建建筑物基礎持力層。

⑥卵石：層位不穩定，但厚度大，埋藏深，承載力高，工程力學性能好，可做擬建建筑物的基礎持力層。

3.4 場地穩定性及適宜性評價

擬建場地地貌單元單一，①雜填土；②黃土狀粉土(具濕陷性)、③層黃土狀粉土(不具濕陷性)、④卵石、④-1細砂、④-2細砂、④-3細砂、⑤粉土、⑤-1細砂、⑤-2細砂、⑥卵石、⑥-1細砂、⑥-2細砂；根據區域地質資料及現場調查，擬建場地內部及外圍無區域性活動斷裂，亦未發現滑坡、泥石流等不良工程地質現象；無液化土層；場地西側為一斜坡，場地穩定性較好。

4 結語

通過對蘭州某建筑場地的現場調查，分析了場地工程地質特征。在此基礎上，對場地適宜性進行評價。蘭州市七里河區抗震設防烈度為8度，設計基本地震加速度為0.20g。擬建場地為中軟場地土，建筑場地類別定為Ⅱ類，屬于建筑抗震一般地段。建議以④層卵石或⑥層卵石為建筑物基礎持力層，也可以處理后的②層黃土狀粉土為擬建建筑物持力層。調查期間在探測深度內未見地下水，可不考慮地下水對建筑物基礎的影響。

[1] 安振寧.天水地區黃土濕陷性等級的劃分及應用[J].蘭州文理學院學報(自然科學版),2017,31(4):34-39.

[2] 劉博詩,張延杰,王 旭，等.人工制備黃土濕陷性影響因素及微觀機理研究[J].地下空間與工程學報,2017,13(2):330-336.

[3] 胡再強,張 耀,岳文青，等.酸性環境下黃土濕陷性試驗與濕陷敏感性研究[J].巖石力學與工程學報,2017,36(7):1748-1756.

[4] 王 謙,劉紅玫,馬海萍，等.水泥改性黃土的抗液化特性與機制[J].巖土工程學報,2016,38(11):2128-2134.

[5] 王 峻,王 謙,鐘秀梅，等.粉煤灰與動載耦合作用下黃土震陷試驗研究[J].水文地質工程地質,2014,41(6):70-75.

[6] 邵生俊,陳 菲,邵 帥.黃土隧道地基濕陷變形評價方法探討[J].巖石力學與工程學報,2017,36(5):1289-1300.

[7] 彭湘林,范 文,魏亞妮，等.黃土高原城市工程地質分區——以銅川地區為例[J].吉林大學學報(地),2017,47(5):1480-1490.

[8] 蘇立海,李 寧,董 鵬，等.黃土暗穴擴展誘發地面沉降分析[J].西北農林科技大學學報(自然科學版)，2015,43(10):204-210.