貴州都勻地區(qū)巖土體特征及地基穩(wěn)定性分析

摘" 要：為評價(jià)建筑場地與地基的穩(wěn)定性，判定場地巖土的抗震性能、場地類別、場地巖土體物理力學(xué)等參數(shù)。通過對場地進(jìn)行巖土工程勘察，查明場地巖土體特征，深入了解巖土體的組成、結(jié)構(gòu)及其分布規(guī)律，結(jié)合區(qū)域地質(zhì)條件，對巖土體特征進(jìn)行評價(jià)分析。以都勻市北片區(qū)城市更新項(xiàng)目巖土工程勘察項(xiàng)目為例，對都勻地區(qū)的巖土體特征及該地質(zhì)條件下地基穩(wěn)定性進(jìn)行綜合分析評價(jià)。

關(guān)鍵詞： 巖土工程勘察 "巖土工程 "巖土體特征 "地基穩(wěn)定性 "泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖

中圖分類號：TU195

Analysis of Rock and Soil Mass Characteristics and Foundation Stability in Duyun Area， Guizhou

WANG Yong

Guizhou Jianhai Geological Environment Engineering Co.， Ltd.WANG Yong

Guizhou Geology and Mineral Geology Engineering Co.， Ltd.， QiannanDuyun， Guizhou Province， 558000 China

Abstract： In orderIt aims to evaluate the stability of the constructionbuilding site and foundation， determine the seismic performance of the site rock and soil， the site type， the physical mechanical parameters mechanics of the site rock and soil mass and other parameters. Through the geotechnical engineering investigation of the site， the characteristics of the rock and soil mass of the site were identified， the composition， structure and distribution patternslaw of the rock and soil mass were deeply understood， and the characteristics of the rock and soil mass were evaluated and analyzed in combination with the regional geological conditions. TakingIn this paper， the geotechnical engineering investigation project of the urban renewal project in the northern area of Duyun cCity "is taken as an example， to a comprehensiveely analyze analysis and evaluatione the characteristics of rock and soil mass characteristics in Duyun area and the stability of the foundation under the geological conditions are conducted.

Key Wwords： Geotechnical engineering investigation; Geotechnical engineering; Characteristics of rock and soil mass; FoundationGround stability; Muddy shale interbedded with siliceous rock

都勻市位于貴州省南部，其地質(zhì)構(gòu)造具有顯著的復(fù)雜性和多樣性。受到燕山期造山運(yùn)動(dòng)影響，形成了當(dāng)今的地質(zhì)格局。該地區(qū)在地質(zhì)歷史上屬于凹陷析斷帶，受到強(qiáng)烈的燕山期造山運(yùn)動(dòng)的影響，形成了現(xiàn)今的地質(zhì)格局。其地質(zhì)結(jié)構(gòu)主要由南北向隔槽式和東西向隆析斷帶構(gòu)造形跡疊加而成，呈現(xiàn)出背斜平緩寬大、向斜陡峻狹小的隔槽式褶皺特點(diǎn)，褶皺方向基本呈南北向。

本文研究的重點(diǎn)是都勻壩區(qū)，位于貴州高原苗嶺山脈南段，地貌以丘陵、山地和盆地為主，壩區(qū)地勢相對均勻，是都勻市的重要工業(yè)和居住區(qū)。此外，壩區(qū)沉積物主要為海相沉積，出露的巖石類型包括石灰?guī)r、泥灰?guī)r、頁巖和硅質(zhì)巖等。這些巖石在海洋沉積環(huán)境中，因水流作用將黏土礦物和硅質(zhì)物質(zhì)搬運(yùn)并沉積在一起，當(dāng)沉積速率適中時(shí)，能夠形成層狀結(jié)構(gòu)的泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖。通過對泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的巖土體特征進(jìn)行實(shí)際項(xiàng)目分析，能夠?qū)υ搮^(qū)域的地基穩(wěn)定性進(jìn)行綜合評價(jià)。這樣的研究不僅有助于了解都勻壩區(qū)的地質(zhì)條件，還有助于為該地區(qū)未來的工程建設(shè)提供經(jīng)驗(yàn)參照。

1" 研究區(qū)地質(zhì)構(gòu)造特征

區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造單元屬貴定南北向構(gòu)造變形區(qū)（四級構(gòu)造單元），以南北向隔槽式皺褶為主。都勻地區(qū)的巖土體源于獨(dú)特的地質(zhì)構(gòu)造，包括明顯的褶皺和斷層現(xiàn)象，再加上多樣化的沉積環(huán)境，導(dǎo)致了巖體的形成土體在物理和力學(xué)性質(zhì)上的復(fù)雜性。該地區(qū)主要以石灰?guī)r為主，在壩區(qū)，由于海相沉積的作用，常出現(xiàn)泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖等，勘察區(qū)域主要為海相沉積形成的泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖。從本次勘察鉆探巖芯看出，巖體節(jié)理、裂隙較發(fā)育，工程區(qū)內(nèi)構(gòu)造晚近期斷裂活動(dòng)不發(fā)育，場地穩(wěn)定性較好，根據(jù)地面調(diào)查及鉆探揭示，場地內(nèi)未發(fā)現(xiàn)明顯的斷裂構(gòu)造跡象。

2" 研究區(qū)巖土體特征

2.1 "巖土體特征

場地范圍內(nèi)上覆地層為第四系人工回填的雜填土和河流堆積的卵石土，下伏基巖為二疊系吳家坪組（P₃^w[A2]"）黃褐色、黑褐色泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖，呈單斜產(chǎn)出。場地巖層傾向235°，傾角40°^[1] 。本文主要研究泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖，巖土結(jié)構(gòu)分述如下。

泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖層：黃色、黃褐色、黑褐色，結(jié)構(gòu)大部分破壞，節(jié)理較發(fā)育，干鉆不易鉆進(jìn)，散體狀結(jié)構(gòu)，易垮塌，巖芯呈土狀、砂狀，人工風(fēng)鎬挖掘呈碎塊狀、角礫狀、砂狀，硅質(zhì)巖與泥質(zhì)頁巖厚度比1/5～1/8。全風(fēng)化層與強(qiáng)風(fēng)化層主要依靠原位測試進(jìn)行區(qū)分。

2.2 "巖土體物理力學(xué)參數(shù)

2.2.1" 全風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖

進(jìn)行超重型動(dòng)力觸探試驗(yàn)，查《貴州建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（DBJ52/T 045—2018[ 3]"）條文說明5.3節(jié)及《工程地質(zhì)手冊》（第5版），結(jié)合《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB 50007—2011）[ 4]"式5.2.5進(jìn)行反算，綜合相鄰建筑施工經(jīng)驗(yàn)確定抗剪強(qiáng)度[A5]"；E₀=21.0 MPa[ 6]"，f_ak=350 kPa，C=12 kPa，Φ[ 7]"=26°。

2.2.2" 強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖

根據(jù)該項(xiàng)目載荷試驗(yàn)報(bào)告進(jìn)行分析；根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，場地內(nèi)3個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的承載力特征值為966.7 kPaKpa[A8]"，變形模量平均值E₀E0[ 9]"[A10]"=39.15 MPa。

3" 場地巖土體特征與地基穩(wěn)定性關(guān)聯(lián)性分析

?巖土體特征與地基穩(wěn)定性之間存在密切的聯(lián)系?。巖土體的物理力學(xué)性質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境條件以及巖土體的變形和強(qiáng)度特性等因素都會(huì)直接影響地基的穩(wěn)定性。

3.1" 場地整體穩(wěn)定性評價(jià)

場地地勢較平緩，地形起伏較小，無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害，場地不具備滑移變形失穩(wěn)的條件；場地屬抗震設(shè)防烈度6度[ 13]"一組分布區(qū)，設(shè)計(jì)基本地震加速度值為0.05 g。歷史上未發(fā)生過有較大破壞的地震；經(jīng)調(diào)查了解，場地及附近區(qū)域無影響場地、地基穩(wěn)定性的采空區(qū)分布^[2]。綜合判定為場地穩(wěn)定性良好。

3.2" 巖土體特征對地基穩(wěn)定性的影響

泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖是由泥質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖交替形成的一種復(fù)合巖土體。這種巖土體的特征包含其組成成分、物理性質(zhì)、力學(xué)行為等多方面的特征，其中：泥質(zhì)頁巖通常由黏土礦物、石英、長石、有機(jī)質(zhì)等組成，在一定的濕度下具有塑性和可塑性；硅質(zhì)巖則以二氧化硅燧石為主要成分，具有增強(qiáng)巖土體的硬度和穩(wěn)定性的作用。由于這兩種巖石的物理和力學(xué)性質(zhì)存在顯著差異，導(dǎo)致復(fù)合巖土體在不同的環(huán)境下表現(xiàn)出復(fù)雜的特性。

在泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的巖土體中，泥質(zhì)頁巖的濕度變化容易導(dǎo)致其物理性質(zhì)的明顯變化。當(dāng)泥質(zhì)頁巖達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，土體的有效應(yīng)力減少，從而其承載能力降低。在干燥條件下，泥質(zhì)頁巖可能出現(xiàn)膨脹現(xiàn)象，這種體積的變化威脅基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。相比之下，干燥狀態(tài)下的泥質(zhì)頁巖抗剪切強(qiáng)度較高，但同場地不同組份占比的泥質(zhì)頁巖有效應(yīng)力增大時(shí)也可能引發(fā)裂縫及不均勻沉降，首先影響地基的穩(wěn)定性。

硅質(zhì)巖作為巖土層的主要受力骨架，主要承受上部結(jié)構(gòu)傳導(dǎo)的荷載，對地基的穩(wěn)定性起決定性作用，其高強(qiáng)度和低壓縮性能夠有效地承載上部結(jié)構(gòu)的荷載。然而，重要的是，泥質(zhì)頁巖與硅質(zhì)巖的界面處可能形成軟弱面，這些軟弱面在地震荷載或其他瞬時(shí)荷載作用下，很容易出現(xiàn)滑動(dòng)，導(dǎo)致局部失穩(wěn)。因此，在進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)須要重點(diǎn)關(guān)注這些界面，并進(jìn)行必要的處理措施，以防止不均勻沉降或滑動(dòng)破壞。

泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖地區(qū)的地下水穩(wěn)定性也對地基穩(wěn)定性必然產(chǎn)生影響。當(dāng)?shù)叵滤鲃?dòng)對泥質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖產(chǎn)生作用，特別是在汛期或融雪期間，頁巖中可能會(huì)儲(chǔ)存大量水分，進(jìn)一步增加地基處土體的孔隙水壓力。這種水壓力超出土體承受能力的范圍時(shí)，可能導(dǎo)致土體液化或強(qiáng)度下降，增加地基的失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)^[3]。因此，在選址和設(shè)計(jì)階段，必須進(jìn)行詳細(xì)的水文地質(zhì)勘探，從而確定水文條件對基礎(chǔ)的影響。

為了保證地基的穩(wěn)定性，在施工過程中應(yīng)采取多種有效措施。首先，應(yīng)選擇合適的基礎(chǔ)形式，如深基礎(chǔ)或樁基礎(chǔ)，避開不良土層將荷載輸送到更堅(jiān)固的硅質(zhì)巖層；其次，泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖經(jīng)過擾動(dòng)后狀態(tài)為砂狀和角礫狀，對原物理力學(xué)性質(zhì)破壞極大，因此，在施工時(shí)盡量減少對巖土體擾動(dòng)，同時(shí)采取有效的排水措施，降低土體的含水量和地下水壓力。施工完成后，定期監(jiān)測地基沉降和周圍土體的水文變化，以便及時(shí)調(diào)整并維護(hù)基礎(chǔ)的穩(wěn)定性。

3.3" 場地巖土體特征及地基穩(wěn)定性評價(jià)

泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的巖土體特征復(fù)雜，地基穩(wěn)定性受多種因素影響，包括物理性質(zhì)的變化、巖石界面的特性、地下水作用等^[4]。泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖的地層中，由于泥質(zhì)頁巖和硅質(zhì)巖常是以夾層、互層的形式存在，分層較為困難，在地下水豐富區(qū)域，泥質(zhì)頁巖受地下水長期影響軟化，容易出現(xiàn)軟弱夾層，因此，在勘察時(shí)就要求高采取率、詳細(xì)編錄，注意區(qū)分軟弱夾層。在進(jìn)行工程設(shè)計(jì)時(shí)，一定要結(jié)合巖土體的具體特征，綜合考慮各種因素，以確保地基的安全和穩(wěn)定性。借助科學(xué)的測試方法和工程措施，能夠有效識(shí)別潛在風(fēng)險(xiǎn)并采取措施解決，在復(fù)雜的情況下提升建設(shè)項(xiàng)目地質(zhì)條件下的安全性。

該項(xiàng)目所處地層為二疊系上統(tǒng)吳家坪組（P₃w），地層巖性為海相沉積條件下形成的泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖，根據(jù)巖土體力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果，該層力學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，場地所處地質(zhì)環(huán)境條件簡單，不良地質(zhì)現(xiàn)象不發(fā)育，本場地穩(wěn)定性良好，適宜工程建設(shè)^[5]?；趲r土體自身特征分析，該層承載力較低，并且是以夾層、互層的形式存在，分層較為困難，容易出現(xiàn)軟弱夾層，選用基礎(chǔ)時(shí)應(yīng)充分考慮地質(zhì)條件及地層巖性。

4" 結(jié)語[A14]"論

（1）通過對場地巖土體特征進(jìn)行分析，結(jié)合場地工程地質(zhì)條件與擬建建筑特征，基礎(chǔ)持力層為強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖，基礎(chǔ)形式采用端承摩擦型樁基礎(chǔ)（端承摩擦樁基礎(chǔ)樁長由設(shè)計(jì)驗(yàn)算確定）^[6]，樁頂豎向荷載主要由樁側(cè)阻力承受。擬建場地地處都勻劍江河Ⅰ級階地，不良地質(zhì)作用一般發(fā)育；場地總體穩(wěn)定性良好，地基穩(wěn)定性、均勻性較好^[6]。該場地適宜擬建工程建設(shè)。

（2）為保證地基的穩(wěn)定性，選擇合適的基礎(chǔ)形式尤為重要，泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖承載力較低，可以選擇摩擦樁，發(fā)揮泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖摩擦力；其次，在地下水豐富區(qū)域，泥質(zhì)頁巖受地下水長期作用，容易出現(xiàn)軟弱夾層，應(yīng)采取有效的排水措施，降低巖土體的含水量和地下水壓力；泥質(zhì)頁巖夾硅質(zhì)巖經(jīng)過擾動(dòng)后對原物理力學(xué)性質(zhì)破壞極大，因此，在施工時(shí)盡量減少對巖土體擾動(dòng)。

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