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软土地基岩土工程勘察探讨

 论文栏目:工程勘察论文     更新时间:2019/1/9 15:24:00   

摘要:我国东部沿海经济发达,人口稠密,房地产与高速公路建设规模不断扩大。但东部沿海地区土壤条件不佳,软土分布广泛。因此,做好软土地基的岩土工程勘察研究,具有非常重要的现实意义与经济价值。文章将对软土地基的岩土工程勘察进行研究、思考。

关键词:软土地基;岩土工程;勘察

1软土

软土是在海滩、三角洲、河口湾、潟湖、湖泊、沼泽等地区的淡水或盐水中沉积而成的。软土颜色多为灰绿、灰黑色,摸上去比较滑腻,带有腥臭味;具有典型的海绵状或蜂窝状结构,孔隙比大、含水率高、透水性小、压缩性大、强度低。软土分布范围极广,面积极大。在长江中下游地区,从连云港到温州,从洞庭湖、洪湖到广州湾,从上海到厦门,都广泛分布着大量软土。软土地基主要包括内陆湖塘盆地、江河海洋沿岸和山间洼地沉积的各种淤泥和淤泥质黏性土,由黏土和粉土等细微颗粒含量多的松软土、孔隙大的有机质土、泥炭以及松散砂等土层构成。软土受到外部干扰时,结构性会发生破坏,强度大幅降低。在承载压力后,软土会发生变形,软土中的空隙会逐渐变小。软土的压缩系数大,稳定性差,强度低。虽然软土含水量很高,但软土的透水性却较差,且软土分布极不均匀。

2软土地基病害

软土肥沃,天然含水量大,适宜种庄稼,但它的压缩性高、承载力低、透水性差,软塑到流塑状态,黏性饱和,抗剪强度低,灵敏度高,不适宜充当建筑、路桥的地基[1]。这种人与自然的内在矛盾决定了生活在软土上、离不开软土的人们不得不面对软土地基造成的种种危害——路堤失稳,路、桥结合部出现3cm甚至0.5m的沉降,造成路面开裂、错台(“错台型”“马鞍型”),车辆行驶发生跳车;路桥出现沉降缝、不规则裂纹、八字墙;边坡出现坍塌,甚至延伸到道路内部,造成路面开裂或塌陷;路面无法恢复疲劳,产生永久性变形积累形成的带状车辙;还有路面出现大面积的“蜂窝”“麻面”等。处理软土地基,必须想方设法地降低土质中的含水量,成本非常高,耗时又长。目前,国内外对于软土地基都没有科学、经济、快速、高效的处理方法。因此,必须加强对软土地基的岩土工程勘察,尽可能地避开软土地基。

3软土地基岩土工程勘察

3.1软土地基勘察的内容软土地基岩土工程勘测必须摸清软土地基分布地区的地形、地貌、软土的成因、软土的类型、软土的具体分布范围、软土的渗透性能、基底地层的性质、软土层的深度、厚度;地下水水位、排水与补水情况、软土的强度、软土的变形特征、软土随着应力变化而变化的规律以及软土地基含水量、容重、孔隙比、液限、塑限、成分等。3.2软土地基勘察方法对软土地基勘察必须采用综合方法,要进行钻探取样、原位测试(包括静力触探、十字板剪切试验)和室内土工试验、室内水土腐蚀性试验。以计算出软土地基分层土的压缩系数、压缩模量、固结系数、渗透系数、e-p曲线、快剪黏聚力及内摩擦角、固结快剪黏聚力及内摩擦角、无侧限抗压强度、分层土的侧壁摩阻力、分层土的地基承载力等物理、力学、化学、水理性质[2]。3.3钻探钻探前,必须根据现场的实际情况合理确定钻探点间距,最大间距应在30~50m区间,最小间距应在2~3m区间;要根据地质条件、建筑物(或高速公路)的特点以及可能的基础类型来确定钻探深度。为避免破坏软土地层性质、避免振动,一般采用干钻法;对软土取样,宜采用薄壁取土器静压法。对细砂层采样,可采用贯入器进行采样。3.4静力触探静力触探可以减少钻探取样的工作量,节约勘察时间,提高勘察质量。静力触探的静探孔孔位、孔口高程必须与钻探孔相同,孔深则应穿过软土层,深入持力层3m。静探孔位置应布置于软土层厚度出现较大变化的地方、软土层内砂夹层的尖灭带,以确定软土与砂夹层的边界、厚度、性质。若要对钻探孔的地质划分进行检验,则静探孔位置应布置于钻探孔附近5m内。进行静力触探前,必须平整场地,将触探主机对准孔位,用分度值为1mm的水准尺校准机座,并将机座紧固在反力装置上。然后将穿入探杆内的传感器引线连接到量测仪器上,打开电源,预热并调试至正常工作状态;再试压探头,检查顶柱、锥头、摩擦筒工作是否正常(若测孔隙压力时,应使孔压传感器透水面饱和);若各部件工作一切正确,将连接探头的探杆插入导向器,调整垂直并紧固导向装置,保证探头垂直贯入土中。3.5十字板剪切试验十字板剪切试验可以快速测定软土层快剪强度,简便易行,且极为可靠。用这种方法不需要采取土样,也可以得到天然土层不排水抗剪强度。因此,在沿海软土地区广泛采用十字板剪切试验。十字板剪切试验的原理是:对软土施加一定的扭转力矩,剪坏土体,测定土体对抗扭剪的最大力矩,再换算出土体的抗剪强度值。十字板插入深度不应小于钻探孔直径的3~5倍,间距应超过0.75~1m,十字板插入土体后应停留2~3min。3.6室内土工试验在现场采样完成后,就要对土样进行室内土工试验,分析软土的物理性质、力学性质、化学形式。要对样本进行无侧限抗压强度试验、固结不排水抗剪试验、固结和直剪试验。进行土工试验,要充分考虑软土的颗粒大小不同、软土的矿物成分差别较大、软土的三相间数量比例不同问题。3.6.1土的含水量试验在土样中,选取碎土30g,砂土与有机土50g,放进称量盒内,盖上盒盖,质量。然后打开盒盖,将样品放进烘箱,用恒温烘干,细土的烘干时间要超过8h,砂土的烘干时间要达到6h。有机质超过5%的土,要在70℃下进行恒温烘干。烘干后,取出样品,放进干燥器冷却0.5~1h,最后盖上盒盖,称量重量,精确度保持在0.01g左右[3]。3.6.2土的密度试验将土样风干,摊成薄薄的一层,放置在空气中1~2d,让水分彻底的自然蒸发,然后进行试验。如果样品出现结块,应用棒子在磁钵中进行研磨,把结块捣成颗粒。若采用环刀法,要进行2次平行测定,取平均值,平行差不能超过0.03g/cm3。3.6.3测定土的液性和塑性测定土的液塑性时,直接用肉眼观察样品是否含有较多的沙粒。若沙粒过多必须用0.5mm的筛筛分砂砾。

4软土地质岩土工程勘测的数据处理

4.1土工试验数据处理进行土工试验后便可获取数据,但要保证室内试验项目设计必须从工程性质、岩土类型出发,并结合工程分析计算的要求确定试验方式与数据处理方法,这样才能最终确定软土的基本性质。由于现场地层情况复杂,土工试验数据不能作为现场分层的唯一依据。4.2原位测试的数据处理在进行原位测试时,必须根据地层的情况选择具体的技术参数,这样可以获得更精确的数据资料。然后对原位测试获得的数据进行分析、归纳,形成统计表,最后产生分析结果。4.3地下水影响分析必须将地下水的水文情况也纳入勘察数据数据处理之中。要考虑地下水的补给方式(若地下水补水方式为降雨,还要考虑现场的年降雨量),地下水是否存在周期性波动、地下水水质是否会发生酸性变化。地下水的变化会改变软土的物理力学性质,所以必须认真研究地下水水文情况。4.4施工影响分析由于施工作业要进行打桩,会引起软土应力状态、软土强度、软土压缩性的变化。所以,进行勘察数据处理时必须考虑施工影响。

5软土地基岩土工程勘察的注意事项

(1)要根据工程性质、现场的复杂程度,以及相关规范,对岩土勘察的等级进行划分,确定工程等级。(2)施工前,必须明确勘探工作量与具体的勘察措施。要确定勘察点的具体位置、间距、孔深,以及钻孔数量,并对孔的参数制定明确规范,最后确定工作量。为节约勘察成本,工作量不宜过大;为提高勘察质量,必须适当增大钻孔的密度,增加钻孔的数量。(3)在明确勘探工作量与具体勘察措施后,就要确定取样的具体数量。根据取样的数量制定勘察流程与时间表,以提高勘察效率。(4)评定软土的力学性质时,必须查明软土的固结历史。确定软土究竟属于欠固结、正常固结,或是超固结。(5)在勘察中,为降低勘察人员的工作压力,应尽可能选用国内外先进技术。

6结语

软土是江河泥沙千万年沉积形成的产物。人类的生存、生活离不开江河,现代工业经济的发展离不开海洋贸易,当今中国经济最繁荣、最富庶的地区都在软土地带(日本的情况也完全如此)。这种不以任何意志为转移的自然现实,决定了我们必须适应软土、研究软土。所以,我们有必要做好软土地基岩土工程的勘察,取样、土工试验、数据处理,为项目设计提供可靠的依据。

参考文献

[1]申燕.基于软土地基岩土工程的勘察技术探究[J].有色金属设计,2018,45(3):27-29.

[2]张军州.软土地基岩土工程的勘察与数据处理讨论[J].山东化工,2018,47(2):74-75.

[3]丁贺权.基于软土地基的岩土工程勘察实例分析[J].江西建材,2016(2):237,241.

作者:李田芬 高贺佳 单位:江苏省核工业二七二地质大队 江苏省徐州市泉山区中石化管道储运有限公司

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