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某堤防场地岩土工程勘察实践与评价分析张瀛

发表时间：2020/6/19 来源：《基层建设》2020年第5期作者：张瀛

[导读] 摘要：勘察场地位于拟治理沟道两侧，场地地基复杂存在不确定因素较多。

        甘肃省有色金属地质勘查局兰州矿产勘查院甘肃兰州 730000
        摘要：勘察场地位于拟治理沟道两侧，场地地基复杂存在不确定因素较多。为了提供堤防工程设计所需的岩土工程参数依据，采用钻探与井探，查明场地的地层结构，并采取水、土和岩石试样进行室内试验；重型动力触探手段评价场地土的力学性质和密实程度。
        关键词：沟道治理；岩土工程勘察；评价分析
        1 场地工程地质条件
        1.1气象、水文
        勘察场地深居内陆，气候类型属温带半干旱气候区。总的特征是气候干燥，降水少、蒸发大、温差大、日照时数长。经现场调查，勘察区水系较发育，勘察场地地处黄河左岸一级支沟沟道内及两侧。现状沟口一带沟道总体地形北高南低，沟道下切强烈，同时沟岸两侧受人为改造变化较大。
        1.2地层岩性
        根据本次勘探揭露，在勘探深度范围内，所揭露地层根据场地岩土物理力学特征共划分为3个工程地质层及5个亚层，自新而老描述如下：
        ①层：杂填土（Q4ml），分布于整个勘察场地表层，大部分勘探孔中均有揭露，杂色，以灰色及黄褐色为主，干燥-饱和，松散-稍密。
        ②-1层：粉土（Q4al+pl）：主要分布于勘察区沟道右岸临沟口一带，浅黄色，稍湿-湿，稍密，土质不均，含零星的小砾石，无摇振反应，无光泽，干强度低，韧性低。
        ②-2层：细砂（Q4al+pl）：主要分布于勘察区下游沟道中部，青灰色，松散-稍密，骨架颗粒矿物成份以长石、石英为主，颗粒磨圆度较好，呈圆状-次圆状。
        ②-3层：圆砾（Q4al+pl）：主要分布于勘察区沟道中上游一带，青灰色，稍密-中密，骨架颗粒矿物成份以长石、石英为主，颗粒磨圆度较好，呈圆状-次圆状。
        ③-1层：砂岩（N）：主要分布于沟道左岸一带，与泥岩互层相间分布，棕红色，细粒结构，层状构造，泥质半胶结，局部和泥岩互为夹层或夹有薄层泥岩，成岩较差，硬度较低，遇水扰动或暴露地表极易软化或风化崩解。
        ③-2层：泥岩（N）：整个勘察场地均有分布，砖红色，泥质结构，层状构造，局部和砂岩互为夹层，成岩较差，硬度较低，遇水扰动或暴露地表极易软化或风化崩解。
        2 地基土工程性质评价
        2.1地基土的物理力学性质评价
        为了确定场地地基土的力学性质，本次勘察对②-3层圆砾、③-1层砂岩和③-2层泥岩进行了重型动力触探测试，其统计结果如表2-1。

        重型动力触探试验结果显示：②-3层圆砾的动探指标N63.5修正值10～20击，平均值为17.33，处于稍密-中密状态；③-1层砂岩的动探指标N63.5修正值35～51击，平均值为44，呈密实状态；③-2层泥岩的动探指标N63.5修正值19～55击，平均值为43.15，处于中密-密实状态。
        2.2岩石力学性质评价
        为求取③-2层泥岩的承载力特征值，勘察过程中在钻孔中采取了岩芯试样2组进行饱和状态下的单轴抗压强度试验，其试验结果统计如表2-2。

        注：由于岩样受裂隙发育程度的影响，室内试验值偏低，依据本地区勘察经验，给出上述建议值。
        3 场地地震地质条件与地震效应
        勘察场地所在地区抗震设防烈度为Ⅷ度，设计基本地震加速度值为0.20g，设计地震分组属第三组，设计特征周期为0.45s。勘察区周边地质构造较为复杂，但区内地质构造不发育。该区场地剪切波速在230～300m/s之间，场地土类型为中硬场地土。依据勘察场地设计工程布局及勘察结果，在拟建工程部位未揭露到饱和砂土层，仅在沟口中部揭露到饱和砂土，结合本次工程布局，对拟建工程影响较小。因此，对本工程而言，可不考虑液化对拟建防护工程的影响。
        4 岩土工程地质评价
        4.1场地稳定性评价
        勘察场地地处Ⅱ级阶地与沟口洪积扇交汇之处，总体地势北高南低，西高东低。区域地貌类型属侵蚀堆积河谷地貌。该场地揭露到的地层以第四系全新统杂填土、粉土、细砂、圆砾和新近系砂岩与泥岩为主，岩性岩相变化较大，地下水位埋藏较浅。周边地质构造较为复杂，但区内地质构造不发育；场地内主要地层为新近系砂岩和泥岩，地层分布稳定，埋藏起伏变化较大，承载力较高，勘察场区无不良地质作用，总体上场地属于稳定场地，适宜工程建设。
        4.2河堤基础渗透变形分析
        拟建工程基础岩土主要由杂填土、圆砾、砂岩及泥岩构成。圆砾颗粒分析试验该土级配良好。拟建河堤堤基岩土主要由渗透性较大的圆砾及渗透性小的砂岩和泥岩构成，河岸处地下水与沟道内地表水水力联系较密切，地下水动态主要受沟道内常年流水水位的影响，水位变化幅度较大。由于堤基岩土渗透性较大，堤内沟道内地表水水位与堤外地下水水位相差不大，不宜形成较大的水位差，因此，拟建河堤堤基下的实际水力坡降较小，低于堤基下圆砾层的临界水力坡降，故而堤基将不会产生管涌型渗透变形，拟建河堤设计时可不考虑渗透变形破坏的影响。
        4.3持力层选择与稳定性验算参数
        从地基条件分析，拟建工程场地上部地基土主要由①层杂填土构成，该层为近年来沟岸两侧场地平整堆填而成，回填土的物质成分复杂多变，密实程度差异大，工程性状较差，埋深浅，厚度变化大，压缩性较高，承载力较低，不宜直接作为旁洪道基础持力层，工程中应予以地基处理。从工程条件分析，拟建河堤结构形式可采用浆砌块石勾缝的护坡堤岸形式，河堤类型为重力式圬工结构的天然地基堤岸，具有规模大、荷载重，基础埋置深的特点，对地基的均匀性、强度及变形均有较高的要求。
        5 结语
        场地地层结构在勘探深度内自上而下依次为：杂填土、粉土、细砂、圆砾、砂岩及泥岩。河堤修建时应将浅部松散的①层杂填土及冲刷线以上的②-2层圆砾层清除，将河堤基础置于力学性质良好的地基岩土层上。当河堤基础持力层选择为②-2层圆砾层时，堤坝抗滑稳定性计算时，可取河堤与堤基圆砾层接触面的摩擦系数为f=0.45～0.50，取圆砾的饱和抗剪强度指标为C=0，Φ=35°；当河堤基础持力层选择为③-1层砂岩及③-2层泥岩时，堤坝抗滑稳定性计算时，可取河堤与堤基风化岩层接触面的摩擦系数为f=0.30～0.35，C=0.05～0.06MPa，Φ=36°20′～38°34′。
        参考文献
        [1]河南省淮河干流段堤防加固工程地质勘察方法及建议[J]. 朱家磊. 珠江水运. 2018(11) .
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        [3]我国水利堤防工程中地质勘察存在的问题及对策[J]. 李阳,廖黎明. 山西建筑. 2013(25) .