北京新機(jī)場北線工程新近沉積土鑒別研究

高曉輝

摘要：在地質(zhì)勘察中，鉆孔內(nèi)取土后，野外初步鑒別新近沉積土，但當(dāng)土層特征不明顯的情況下，很難確認(rèn)是否為新近沉積土層。可依據(jù)土的壓縮模量和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值，建立的判別公式進(jìn)行輔助判別。文章結(jié)合新機(jī)場北線高速公路工程實(shí)例，利用上述判別公式，對該工程擬建場地內(nèi)新近沉積土進(jìn)行了判定，采用該法可以更準(zhǔn)確的鑒別新近沉積土。

Abstract： In geological survey， after drilling the soil， the field initially identified the newly deposited soil， but when the characteristics of the soil layer is not obvious， it is difficult to confirm whether it is a newly deposited soil layer. Based on the compression modulus of soil and the standard penetration test value， the established discriminant formula can be used to assist the discriminant. Based on the example of the highway project on the North line of the new airport， this paper makes a judgment on the newly deposited soil in the proposed site of the project by using the above discrimination formula.

關(guān)鍵詞：新近沉積;壓縮模量;標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)值;新機(jī)場北線

Key words： recent deposition;compression modulus;standard entry test value;New Airport North Line

中圖分類號：U213.1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文章編號：1006-4311（2019）12-0105-03

0 ?引言

按成因年代可將北京地區(qū)第四紀(jì)沉積土分為兩類，分別是新近沉積土和一般第四紀(jì)沉積土。在充分調(diào)查前人相關(guān)資料的基礎(chǔ)上，有學(xué)者認(rèn)為新近沉積有2000～7000年的歷史，其形成時(shí)期為全新世中、晚期。相比第四紀(jì)沉積土，新近沉積土的形成時(shí)間更短，其特點(diǎn)是工程性質(zhì)較差、承載力較低、壓縮性大、土質(zhì)松軟等。新近沉積土這些特征其實(shí)并不利于工程實(shí)施，因此在具體的應(yīng)用過程中應(yīng)予以充分重視。

在實(shí)際工程中采取有效的巖土工程勘察手段可確定新近沉積土，如此通過分析其物理力學(xué)指標(biāo)可估算出可能的變形性質(zhì)和承載能力。本文以北京地區(qū)巖土工程為例，在確定出土的新、老沉積年代基礎(chǔ)上，再輔以其它有效數(shù)據(jù)及資料，并參考北京規(guī)范（指文獻(xiàn)[8]，下同）表，確定地基承載力。此外，相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)中要求在取值或者計(jì)算第四紀(jì)沉積土的各項(xiàng)參數(shù)時(shí)需先區(qū)分出土的新、老沉積年代，然后在此基礎(chǔ)上確定各項(xiàng)參數(shù)，包括粉細(xì)砂和砂質(zhì)粉土的壓縮模量經(jīng)驗(yàn)值、地基承載力的修正系數(shù)等。

基于此不難發(fā)現(xiàn)，對于北京地區(qū)巖土工程勘察而言，其一項(xiàng)重要的工作內(nèi)容便是準(zhǔn)確鑒別新近沉積土。然而在實(shí)際勘察期間由于各類因素的影響，鑒別新近沉積土常面臨阻礙。對新近沉積土的物理力學(xué)性質(zhì)進(jìn)行分析，提出鑒別新近沉積土的有效方法，對工程實(shí)踐有著重要意義。

1 ?野外鑒別的局限

可通過綜合分析土層的各項(xiàng)外觀特征來實(shí)現(xiàn)新近沉積土的野外鑒別，比如分析其結(jié)構(gòu)構(gòu)造、土層顏色等，但需要注意的是野外鑒別僅僅是判定新近沉積土的初步階段。

針對新近沉積土的各項(xiàng)基本特征北京地方規(guī)范條文說明做出了較為籠統(tǒng)的描述，還有一些較為詳細(xì)的關(guān)于新近沉積土特征的描述可以在文獻(xiàn)[3][5]中查閱到。通過查閱以上相關(guān)資料再結(jié)合工程實(shí)踐獲得以下信息[2]：

①原始地形地貌/成因類型和沉積環(huán)境一定程度上影響新近沉積土的分布。在平面分布上具有顯著的不均勻性和區(qū)域性。換句話說，新近沉積土雖然有其整體的分布規(guī)律，但就實(shí)際情況分析發(fā)現(xiàn)，局部和整體同樣重要，在完全掌握相關(guān)區(qū)域地質(zhì)資料的前提下，依據(jù)已掌握的相關(guān)材料進(jìn)行具體分析判斷。

②通常情況下，新近沉積土結(jié)構(gòu)較為疏松，并且從在垂直剖面上看其表面較為粗糙不平。

然而總體上，一般沉積土和新近沉積土之間均呈現(xiàn)出沉積韻律的層理結(jié)構(gòu)，它們之間的結(jié)構(gòu)性差別是極其小的，這無疑給依據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)造特征類的鑒別手段制造了巨大障礙，在這種情況下，只能依據(jù)相關(guān)工作人員的扎實(shí)專業(yè)知識和豐富實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行鑒別，以上種種為野外鑒別新近沉積土制造了極大阻礙。

③從顏色上分析，一般情況下由于有機(jī)質(zhì)含量高低的差別，新近沉積土比一般沉積土顏色較深而暗。然而，該方法并不是絕對有效的鑒別手段，因?yàn)樵诓糠值貐^(qū)，兩者之間的差別十分微小，幾乎可以忽略，無法明確判斷。

④從包含物上分析，新近沉積土中原生的粒狀結(jié)合體極難見到，但可能會存在一些人類活動遺物或者生物殘?bào)w。然而實(shí)際上人類活動遺物也可能存在與人工填土中，貝殼等生物殘?bào)w也常見于一般第四紀(jì)沉積物中。

通過上述分析我們發(fā)現(xiàn)，野外鑒別需要在充分掌握區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合場地內(nèi)土的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行具體的分析和判斷，這種鑒別方法需要相關(guān)工作人員具備較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，但不可否認(rèn)判斷失誤的風(fēng)險(xiǎn)是難以避免的，由此可知，野外鑒別雖然是判斷新近沉積土的重要環(huán)節(jié)，但只是一個(gè)初步判斷。

2 ?工程概況

新機(jī)場北線工程為道路工程快速路和主干路，東西方向，主要部分位于大興區(qū)禮賢鎮(zhèn)，位于古無定河的河道內(nèi)。分析新近沉積土的成因，再結(jié)合其分布的范圍和廣度，發(fā)現(xiàn)其形成的主要原因是河流洪積、沖積;在河道變遷和洪水泛濫等因素的影響下，新近沉積土多集中在河流低平的河漫灘、階地、洪水泛濫以及一些河流的故道范圍內(nèi)。因此本工程場地范圍內(nèi)有新近沉積土沉積環(huán)境。

3 ?新近沉積土的判定

從垂直分布看，新近沉積土一般存在于地表，若其上未覆蓋人工填土，直接出露。新近沉積土的成因類型及沉積環(huán)境決定了其厚度。新近沉積土厚度較大，可能說明洪水泛濫頻次多、沉積作用強(qiáng)、水體規(guī)模大，且原始地形低洼處，通常沉積厚度大。本工程場地，厚度一般10m左右，詳見圖2。

要想準(zhǔn)確判定新近沉積土，僅僅依靠是野外鑒別是無法實(shí)現(xiàn)的，還需要依靠相關(guān)人員豐富的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。盡管北京大興禮賢鎮(zhèn)附近關(guān)于室內(nèi)判別新近沉積土的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)還未建立和完善，但北京城區(qū)在這方面的研究已經(jīng)較為系統(tǒng)和完善，在具體鑒別實(shí)踐中可借鑒其取值標(biāo)準(zhǔn)。

在北京地區(qū)對新近堆積土采用以原位測試為主的研究成果[7]的基礎(chǔ)上，筆者根據(jù)室內(nèi)試驗(yàn)壓縮模量值Es（MPa）與原為測試標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)錘擊數(shù)N為變量，擬合的判別函數(shù)公式為：R=1.01Es-0.45N，判別函數(shù)分界值：R0=1.2。當(dāng)判別土層的R>R0時(shí)，為新近堆積土;當(dāng)判別土層的R

擬建工程場地內(nèi)20m范圍內(nèi)，以粉土為主。因此對粉土的壓縮模量（50～100kPa壓力段）及對應(yīng)深度的標(biāo)貫錘擊數(shù)N，進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析。詳見表1。

經(jīng)上式分析發(fā)現(xiàn)，CK48、CK12、CK114、CK153孔內(nèi)②層可判定為新近沉積土層。為檢驗(yàn)該結(jié)論，還利用其它數(shù)據(jù)進(jìn)行分析驗(yàn)證，結(jié)論均符合標(biāo)準(zhǔn)，因此，可判定整個(gè)場地內(nèi)②層為新近沉積土層。

室內(nèi)試驗(yàn)的其他指標(biāo)也可以作為新近沉積土的判定依據(jù)，如文獻(xiàn)[2]提出孔隙比鑒別法。研究表明土的實(shí)測孔隙比計(jì)算孔隙比較大，為新近沉積土;若計(jì)算孔隙比與實(shí)測孔隙比接近則為一般第四紀(jì)沉積土。文獻(xiàn)[1]借鑒了土工試驗(yàn)孔隙比，壓縮系數(shù)，重度，含水量等參數(shù)對新近堆積黃土的判別。因此筆者對本工程的其他物理指標(biāo)列出，驗(yàn)證判別函數(shù)公式為：R=1.01Es-0.45N的準(zhǔn)確性。

4 ?結(jié)論和建議

①新近沉積土野外鑒別需要在充分掌握區(qū)域地質(zhì)資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合場地內(nèi)土的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行具體的分析和判斷，這種鑒別方法需要相關(guān)工作人員具備較為豐富的經(jīng)驗(yàn)，但不可否認(rèn)判斷失誤的風(fēng)險(xiǎn)是難以避免的，由此可知，野外鑒別雖然是判斷新近沉積土的重要環(huán)節(jié)，但只是一個(gè)初步判斷。

②壓縮模量判別函數(shù)公式對于鑒別新近沉積土而言是一種有效的輔助鑒別手段，該手段可與野外鑒別結(jié)合起來使用，從而對新近沉積土做出更加準(zhǔn)確的鑒別。需要注意的是，本文所提的函數(shù)式存在一定的經(jīng)驗(yàn)性和地區(qū)性，為使結(jié)論更具說服力，在具體實(shí)踐中可參考其他工程所在地區(qū)的經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行必要修正。

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