隧道窯項目巖土工程特性評價探究
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摘要：擬建場地位于蘭州市紅古區(qū)方大炭素廠區(qū)內(nèi)，北臨109國道，南臨湟水河，工程重要性等級為二級，巖土工程勘察等級為乙級。根據(jù)鉆孔揭露，該場地地層主要為第四系沖洪積層及新近系泥巖，場地地層分為5個主層。③卵石工程力學性能較好，承載力較高，是擬建建筑物理想的基礎(chǔ)持力層。④層砂巖、⑤層泥巖厚度大，承載力高，是擬建場地內(nèi)良好的基礎(chǔ)下臥層。該建筑場地屬于基本穩(wěn)定場地，較適宜擬建建筑物建設(shè)。研究結(jié)果為工程設(shè)計與建設(shè)提供可靠的地質(zhì)依據(jù)。
1.工程地質(zhì)條件
1.1場地地質(zhì)構(gòu)造
擬建場地地貌單元屬湟水河Ⅱ級階地。場地地形整體平坦，地勢西北高東南低，自西北向東南逐漸傾斜?？辈靺^(qū)在區(qū)域構(gòu)造上，地處祁呂賀山字形構(gòu)造的兩翼與青藏歹字型構(gòu)造體系和隴西旋卷構(gòu)造的交匯地帶，次級構(gòu)造較復雜，斷層、斷裂褶皺一般發(fā)育。場地內(nèi)主要為第四系全新統(tǒng)（Qh）地層，場地內(nèi)部無第四系構(gòu)造活動跡象。
1.2地層巖性特征
根據(jù)鉆孔揭露，該場地地層主要為第四系沖洪積層及新近系泥巖。根據(jù)土層的巖性特征及物理力學性質(zhì)的差異，將場地地層分為5個主層?，F(xiàn)按從上至下的順序?qū)⒏鲗油恋膸r性特征分述如下：（1）素填土（Qhml，層序號①）：雜色，土質(zhì)不均，表層0.5m~3m厚度為硬化混凝土面層，下部主要由卵、礫石組成，含少量粉土，中密。分布連續(xù)，層厚1.3m～7.7m，層位變化較大；（2）粉土層（Qhal-pl，層序號②）：黃褐色，場地內(nèi)僅10處勘探點內(nèi)揭露，土質(zhì)不均，孔隙較發(fā)育，切面較光滑，稍有光澤，無搖振反應(yīng)，干強度中等，韌性中等，稍濕～濕，中密。埋深1.3m～3.8m，層厚0.4m～4.5m；（3）卵石層（Qhal+pl，層序號③）：雜色，分布連續(xù)，一般粒徑30mm～100mm，最大粒徑220mm，粒徑大于20mm的顆粒含量約占總質(zhì)量的65％~80％，母巖成分主要為石英巖、砂礫巖、花崗巖等，分選性一般，磨圓度較好，呈亞圓—圓狀，偶含漂石，粒間以中粗砂及少量泥質(zhì)充填，中密—密實；層厚為5m～9.2m，埋深2.5m～8.0m；（4）砂巖（N，層序號④）：新近系沉積物，局部鉆孔揭露，層厚為0.3m～5.2m，橘紅色，細粒結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，礦物成分以石英、長石為主，巖芯呈短柱狀；（5）泥巖（N，層序號⑤）：新近系沉積物，本層未揭穿，最大揭露厚度5.7m，橘紅色，泥質(zhì)結(jié)構(gòu)，厚層狀構(gòu)造，錘擊易碎，巖芯多呈短柱狀，該層在場地內(nèi)均有分布。
1.3場區(qū)地下水
本次勘察在擬建場地內(nèi)勘探深度范圍內(nèi)均揭露有地下水。該場地內(nèi)地下水為孔隙潛水，主要賦存于卵石層中，接受大氣降水及側(cè)向徑流的補給，沿河谷向下游排泄，受補給源的影響，水位隨季節(jié)變化，年波動幅度在1.5m～2.5m左右?？辈炱陂g地下水的埋深為6.1m～9.0m之間。
2.1地基土的物理力學性質(zhì)
（1）室內(nèi)試驗本次勘察在②粉土層中采取原狀土樣進行了土常規(guī)試驗，共6件，現(xiàn)將其統(tǒng)計如表1。依據(jù)表1，②粉土孔隙比e0為0.62～0.73之間，平均值0.67，②粉土層密實度為密實。（2）標準貫入試驗本次勘察在①層素填土和②粉土中進行了標準貫入試驗，現(xiàn)對其進行統(tǒng)計，結(jié)果見表2。依據(jù)表2，①層素填土，標準貫入錘擊數(shù)平均值為10.6，密實度為稍密；②粉土層標準貫入錘擊數(shù)平均值為11.7，考慮原狀土取土器對土層的擾動，綜合考慮地區(qū)經(jīng)驗，綜合判斷②層粉土密實度中密。（3）動力觸探試驗本次勘察在③卵石層中進行了重型動力觸探試驗，現(xiàn)按巖土工程勘察規(guī)范桿長修正后將其進行統(tǒng)計，結(jié)果見表3，試驗結(jié)果表明：③卵石層密實度為中密。2.2地基土的壓縮性評價依據(jù)表1統(tǒng)計結(jié)果，②層粉土的壓縮系數(shù)a1-2=0.19MPa-1～0.27MPa-1，平均0.22MPa-1；壓縮模量Es=6.35MPa～8.66MPa，平均7.70MPa。該土層具有中壓縮性。
2.3地基土的濕陷性評價
場地內(nèi)②粉土濕陷系數(shù)小于0.015，場地土無濕陷性。
2.4地下水的腐蝕性評價
勘察期間場地地下水埋深6.1m～9.0m，若采用樁基礎(chǔ)，存在水對混凝土結(jié)構(gòu)和混凝土結(jié)構(gòu)中鋼筋的腐蝕；本次勘察在場地內(nèi)取地下水取樣6件進行了水質(zhì)分析，主要指標見表4。場地按I類環(huán)境，本場地地下水對混凝土結(jié)構(gòu)具有弱腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋在干濕交替條件下具有弱腐蝕性，在長期浸水條件下具有微腐蝕性。
2.5地基土的腐蝕性評價
本次勘察在鉆孔中取擾動樣3件進行含鹽量分析，統(tǒng)計結(jié)果列于表5。場地環(huán)境類型為Ⅲ類，判定地基土對混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性，對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)中的鋼筋具有微腐蝕性。
2.6地基土綜合評價
由以上分析結(jié)果，根據(jù)地基土的分布情況和擬建物特點，綜合評價如下：①素填土：土質(zhì)不均，主要以卵、礫石和粉土組成，分布連續(xù)，層位差別大，厚度變化大，呈稍密狀態(tài)；工程力學性能較好，承載力一般，不經(jīng)處理不宜作為場地基礎(chǔ)持力層。②粉土：分布不連續(xù)，層位高差較大，厚度變化較大，工程力學性能一般，承載力一般，不宜作為場地基礎(chǔ)持力層。③卵石：分布連續(xù)，層位穩(wěn)定，厚度變化較大，顆粒不均，工程力學性能較好，承載力較高，是擬建建筑物理想的基礎(chǔ)持力層。④層砂巖、⑤層泥巖：該層在擬建場地內(nèi)均有分布，厚度大，本次勘察未揭穿，承載力高，是擬建場地內(nèi)良好的基礎(chǔ)下臥層。
2.7地基土承載力特征值的確定
根據(jù)原位測試及室內(nèi)土工試驗指標，參考已有建筑經(jīng)驗，綜合分析給定地基土的承載力特征值及變形模量（壓縮模量）值：見表6。
3.持力層的選擇及基礎(chǔ)類型的建議
依據(jù)擬建工程特點、平面布置及場地地基條件，結(jié)合已有的建筑經(jīng)驗，對擬建建構(gòu)筑物基礎(chǔ)持力層及基礎(chǔ)類型建議如下：淺基礎(chǔ)：建議以清除表層水泥地坪后的①層素填土為基礎(chǔ)持力層，對廠房、低壓配電室、值班室及熱煤爐房等基礎(chǔ)類型建議采用獨立基礎(chǔ)或條形基礎(chǔ)，對液態(tài)瀝青儲罐、冷水池建議采用筏形基礎(chǔ)。地基處理建議：清除水泥地坪后，采用砂礫石換填至設(shè)計標高。樁基礎(chǔ)：擬建液態(tài)瀝青儲罐、冷水池基礎(chǔ)類型也可采用樁基礎(chǔ)，以③層卵石為基礎(chǔ)持力層，樁端宜進入③層卵石1倍以上樁徑，且不小于0.5m。成樁建議采用鉆孔灌注或旋挖樁。樁的極限側(cè)阻力標準值qsik及樁的極限端阻力標準值qpk建議按表7選取。
4.場地穩(wěn)定性和適宜性評價
根據(jù)以上綜合分析，擬建場地內(nèi)及附近無活動性斷裂發(fā)育；場地內(nèi)地形開闊平緩，無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質(zhì)作用及地質(zhì)災(zāi)害發(fā)育；屬對建筑抗震的一般地段。該建筑場地屬于基本穩(wěn)定場地。擬建場地基本穩(wěn)定；場地內(nèi)地形平坦，地貌簡單，地面坡度小于10%；場地內(nèi)巖土種類較多，分布較均勻，工程性質(zhì)較好；各鉆孔內(nèi)未揭露地下水位，地表排水條件良好。該場地較適宜擬建建筑物建設(shè)。采用淺基礎(chǔ)時，基槽開挖在局部可放坡地段建議放坡坡比不陡于1∶1，不具備放坡條件地段建議采用土釘墻支護。
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作者:張政 于燕燕 單位:甘肅省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第二地質(zhì)礦產(chǎn)勘查院