貴州某場地巖土工程勘察探析

摘 要：【目的】查明擬建設場地內基本地質情況、水文地質特征、地震情況及周邊不良地質情況并提出治理建議，確定擬建場地內巖土體力學特征，為工程建設選取合適持力層。【方法】通過鉆探工程、取巖土樣和水樣進行測試，分析場地穩定性、地下水腐蝕性，獲取巖土體物理力學參數。【結果】鉆探結果表明，場地內地層由上到下可分為第四系殘坡積層、強風化泥巖層、中風化泥巖層等3個層位；水樣測試結果表明，場地內地下水腐蝕性微弱；巖樣測試結果表明中風化層泥巖承載力特征值為2 408.4 KPa，承載力較好。【結論】擬建場地整體穩定性較好，適宜開展工程建設；地下水位在建設最低標高以下，可不考慮抗浮設計；建議選取中風化泥巖作為持力層。

關鍵詞：巖土工程勘察；地下水；巖土測試；地基承載力

中圖分類號：TU195" " " 文獻標志碼：A" " 文章編號：1003-5168（2024）22-0109-05

DOI：10.19968/j.cnki.hnkj.1003-5168.2024.22.023

Analysis of Geotechnical Engineering Investigation in a Site in Guizhou Province

Abstract：[Purposes] In order to find out the basic geological conditions， hydrogeological characteristics， structural and seismic conditions in the proposed construction site， find out the adverse geological conditions in and around the proposed site and put forward treatment suggestions， determine the geotechnical physical characteristics in the proposed site， and select the appropriate bearing layer for the engineering construction.[Methods] Through drilling engineering， taking rock and soil samples and water samples for testing， the stability of the site and the corrosion of groundwater are analyzed， and the physical and mechanical parameters of rock and soil are obtained.[Findings] The drilling shows that the inner layer of the site can be divided into three layers from top to bottom： quaternary residual slope layer， heavily-weathered mudstone layer and moderately-weathered mudstone layer. The test results of water samples show that the corrosion of water inside the site is weak. The rock sample test results show that the bearing capacity characteristic value of moderately-weathered mudstone is 2 408.4 KPa， and the bearing capacity is good.[Conclusions] Through this work， it is found that the overall stability of the proposed site is good， and the project construction will be carried out. The groundwater level is below the lowest elevation of the construction， the anti-floating design may not be considered; it is suggested to select moderately-weathered mudstone as the bearing layer.

Keywords： geotechnical engineering investigation；groundwater；geotechnical testing；foundation bearing capacity

0 引言

某場地巖土工程擬在某河流左岸建場地內開展工程建設。查明建設場地內基本地質情況、水文地質特征、評價場地穩定性，可為后續工程建設提供準確有效的地質資料。本研究主要采用鉆探工程、巖土測試、水樣測試等方法進行綜合分析評價，基本查明場地內巖土體分布特征，分析評價地下水對構建筑物的影響，并通過力學測試為工程建設選取合適的持力層［1］。

1 研究區概況

該場地位于烏江左岸，地貌為河谷地貌，屬于河流Ⅰ級階地，西側為山體斜坡，東側為正在建設的工程場地。勘查場地擬建工程為44棟22層居民住宅區，總占地面積約為51 327 m2。根據現場調查及實測地形圖，場地內地形起伏變化較大，地勢不平坦，場地內地面標高420～472 m，最大相對高差約52 m。

根據《巖土工程勘察規范》GB 50021—2001（2009年版），對巖土工程勘察進行分級，可以將該工程定為重要工程，工程重要性等級定為一級。擬建場地位于河流左岸Ⅰ級階地，地形起伏變化較大，地貌較為復雜且場地內側存在部分開挖，地質環境受到一定的破壞。場地位于抗震設防6度區，場地等級定為I級；擬建場地內含多種巖土體，土體均勻性差，性質變化比較大，場地地基等級定為Ⅱ級。根據工程重要性等級、場地等級、地基復雜程度的分級情況綜合分析，該擬建場地的巖土工程勘察等級為甲級［2］。

2 地質環境條件

2.1 氣象

擬建場地地處亞熱帶季風濕潤氣候，具有春夏較長，冬秋較短，夏熱冬暖等特點。年平均溫度17.3℃，1月份最冷，7月份最熱，極端最高氣溫為1972年8月27日40.7℃，極端最低氣溫為1970年1月30日零下5.5℃。全年無霜期為248天，年日照時間約1 169.5 h。

對收集的近20年氣象資料進行分析，降水多集中在每年的4至10月份。年平均降水量為1 129.1 mm，最大年降水量為2014年1 529.45 mm，最大日降雨量為295.4 mm；最大時降水量為62.8 mm如圖1所示。

2.2 地層

通過地表調繪及鉆探揭露，擬建場地內巖土體結構由第四系殘坡積層（Qel+dl）含碎石粉質黏土及志留系秀山組（S1xsh）鈣質泥巖組成，根據巖土體的分布特征由上而下分別敘述如下。

第四系殘坡積層（Qel+dl）：分布于整個擬建場地，呈褐黃色、黃色，含較多泥巖碎塊。根據鉆探工程及土樣測試成果資料，場地內土體為含碎石粉質黏土，呈可塑狀，厚1.1～2.6m。具體物理力學指標見表1。

志留系秀山組（S1xsh）：根據對擬建場地周邊基巖露頭的調查并結合鉆探巖心揭露地層的情況，擬建場地內的下伏基巖為志留系蘭多維列統秀山組（S1xsh）地層，其巖性為紫紅色、灰綠色薄至中厚層狀鈣質泥巖。根據巖心風化程度可以將基巖劃分為強風化層泥巖和中風化層泥巖，結合巖心揭露情況可知，擬建場地內強風化層厚度為3.7～6.3 m。強風化層巖心采取率為65%～75%，巖心呈碎塊狀、塊狀，少量短柱狀，觀察巖心可見明顯風化現象，錘擊聲不清脆，無回彈，且易被擊碎，巖心浸水后指甲可劃出印痕。中風化層巖心采取率為80%～95%，大于10 cm的巖心采取率為65%～80%，巖心呈短柱狀、柱狀［3-4］。根據對擬建場地鉆探巖心取樣測試，中風化層巖體單軸抗壓強度15.3～26.4 MPa，平均值20.55 MPa，標準值20.07 MPa，具體物理力學參數見表2。

2.3 地質構造及地震情況

擬建場地所在區域主要發育近南北向褶皺構造，擬建場地位于一近南北向開闊向斜東翼。通過現場調查，擬建場地內為未發現斷層構造，場地內出露地層產狀平穩，巖層呈單斜產出，地層產狀為276°∠11°。

根據縣志記載，自1884年至2000年間，共發生過10余次地震，歷史記載最大震級為5.25級。根據地震局發布的地震信息表明，工作區內最近一次地震發生于2023年2月9日，地震震級2.4級，詳見表3。

2.4 水文地質條件

對擬建地內水文地質條件進行地面調查并結合相鄰場地基礎施工資料綜合分析，場地內未見穩定地表水，地表水主要為降水形成的地表徑流，地下水則主要由第四系孔隙水和基巖裂隙水組成。場地周邊有烏江自南向北流過。

地表水。擬建場地東側約200 m處為烏江，江水流向自南向北，烏江屬季節性河流，豐水期河流斷面較大，水位漲落頻繁，漲幅在5～10 m，一般常年水位356 m，五十年一遇洪水位376 m。枯水期流量較小，水位相對較低［3］。上游及下游均有水電站，可進行水位調控。

第四系孔隙水。擬建場廣泛分布第四系殘坡積層含碎石粉質黏土，該土層為第四系孔隙水主要分布層位。第四系孔隙水補給來源主要為大氣降水且賦存深度較淺，無法大量長時間賦存于土體中，故該類地下水僅在降雨時短暫性存在。加之第四系含碎石粉質黏土結構松散，孔隙度高，有利于地下水徑流排泄，不易富集。

基巖裂隙水。該類地下水的富集主要受基巖的風化裂隙和構造裂隙控制，在較為破碎的強風化層中基巖裂隙水較為富集，中風化層因巖石較為完整則基巖裂隙水賦存較少。基巖裂隙水的主要受大氣降水補給，因補給源存在不確定性，故其水位和水量變化較大。

3 擬建場地工程地質條件評價

3.1 地表水影響評價

在擬建場地內未發現穩定的地表徑流，只在降水時因山坡匯水形成短時間、階段性地表徑流。為減小因降水形成的地表徑流對本場地的影響，可在擬建場地西側山體下方及場地內修筑排水溝渠，及時將降水匯集并排出場地。

擬建場地東側為烏江，其一般常年水位356 m，五十年一遇洪水位376 m。擬建場地最低地面標高為420 m，其高于歷史洪水位44 m，故江水對擬建場地的影響可忽略不計。

3.2 地下水影響評價

擬建場地內地下水主要為第四系孔隙水與基巖裂隙水兩種，其補給源主要為大氣降水。場地內基巖為泥巖，屬弱透水層，是較好的隔水界面，在鉆探過程中所有鉆孔均未出現返水現象，說明上覆第四系含碎石粉質黏土透水性良好，可使地下水快速排泄，場地內無法長時間形成有效含水層。因此，場地內地下水位較低，對場地內擬建物的影響較小，可不考慮抗浮設計［3］。

3.3 地下水腐蝕性評價

擬建場地屬于Ⅱ類環境類型，根據所取水樣腐蝕性分析測試成果并結合《巖土工程勘察規范》中腐蝕性評價標準對場地內地下水腐蝕性進行分析評價，評價結果詳見表4、表5。

根據測試結果并對照參考標準確定本擬建場地內地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對混凝土中鋼筋同樣具有微腐蝕性［5-7］。

3.4 巖體物理力學參數

鑒于擬建場地內土體結構松散，不對土體力學參數進行分析評價，通過對強風化層泥巖及中風化層泥巖進行巖體物理力學測試，對比其測試結果，選取合適層位作為建構筑物基礎持力層。

強風化層泥巖。該層為極軟巖，結構較為破碎，根據動力觸探試驗，修正后動探擊數為10.73～11.58，修正后動探擊數平均值為11.09。按照《工程巖體分級標準》進行巖體物理力學參數選取，建議巖土參數為：γ=22 KN/m3，Ck=100 KPa，Φk=23°。結合《工程地質手冊》（第四版），通過內插法計算，并結合工程經驗，建議強風化層泥巖的地基承載力特征值為fak=400 KPa。變形模量采用內插法計算，建議變形模量E0=28.4 MPa。根據《建筑邊坡工程技術規范》（GB 5033—2013），建議強風化泥巖與擋墻底面摩擦系數μ=0.40。

中風化層泥巖。該層為中風化層泥巖，根據鉆探巖心顯示其巖體結構完整，結合物理力學測試結果，選取該層作為基礎持力層。根據巖體結構面組數、平均間距及延伸情況，判斷該層為較破碎巖體，綜合確定折減系數ψr=0.12，單軸抗壓強度測試其標準值frk=20.07 MPa。通過計算可知中風化泥巖地基承載力特征值為 fa=20.07×0.12×1 000=2 408.4 KPa。綜合分析，建議擬建場地的中風化泥巖地基承載力特征值選取為fa=2 200 KPa，具體使用值應根據試樁最終確定。

3.5 場地穩定性評價。擬建場地內地質構造簡單，未見斷層、褶皺等構造發育，地層產狀平穩，呈單斜產出，基巖穩定性較好。根據《建筑抗震設計規范》（GB 50011—2010）及《中國地震動參數區劃圖》（GB 18306—2015）可知，擬建場地所在區域抗震設防烈度為6度，設計基本地震加速度值為0.05 g，峰值加速度為0.05 g，反應譜特征周期為0.35 s，區域穩定性較好，事適宜進行工程建設［8-9］。

3.6 不良地質評價

①南側及北側邊坡。擬建場地內及其周邊未見巖溶塌陷、崩塌及泥石流等地質災害，但在場地南側及北側存在未支護邊坡，南側邊坡長約150 m，高7～10 m，坡度50°～70°，邊坡位置土層較薄，部分基巖出露，由于泥巖風化速度較快，隨時間推移邊坡可能會出現小規模滑塌，因此必須對該邊坡進行有效支擋；北側邊坡長約200 m，高5～10 m，坡度40°～60°，邊坡位置土層較薄，基巖出露，由于泥巖風化較快，邊坡偶爾會發生塊石掉塊現象。根據場地規劃，擬建道路及建筑緊靠該邊坡，該邊坡對場地安全構成威脅，因此必須對該邊坡進行有效支擋［10］。

②場地階梯狀斜坡。擬建場地微地貌為階梯狀斜坡地貌，特別是場地東側存在階梯狀斜坡及陡斜坡，該區地形復雜，土層局部較厚，均勻性較差。根據場地規劃情況，該區存在兩排擬建建筑，由于原地形高程高差約7 m，場平后會形成邊坡，對擬建建筑的安全構成威脅，因此必須對該區域進行有效支擋。

4 結論及建議

①擬建場地所處區域穩定性良好，適宜進行工程建設，但在擬建場地南側、北側邊坡及場地內階梯狀斜坡存在局部垮塌風險，在工程建設前應進行永久性治理，消除安全隱患。

②擬建場地內未見穩定地表徑流，但需在場地四周修筑截排水溝，減小因降水形成的地表徑流對場地的影響。

③場地內基巖為泥巖，可形成較好隔水界面，上覆含碎石粉質黏土結構松散，透水性好，場地內無法長時間形成穩定地下水水位且鉆探過程中未見穩定地下水分布，故可不考慮抗浮設計。

④通過采集擬建場地內水樣進行測試分析，可知場地內地下水對混凝土結構具有微腐蝕性，對混凝土中鋼筋同樣具有微腐蝕性。

⑤結合場地地質條件進行綜合分析，建議場地內構建筑物基礎選擇樁基礎形式，并選擇中風化層作為基礎持力層，建議地基承載力特征值 fa=2 200 KPa，具體使用值應根據試樁最終確定。

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