納雍縣馬鞍山國(guó)際城巖石力學(xué)特征及地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

祝念

摘要：本文以納雍地區(qū)某項(xiàng)目工程勘查為例，通過試驗(yàn)，獲得了各層位可靠的巖土力學(xué)指標(biāo)，同時(shí)結(jié)合巖土特征探討地基穩(wěn)定性，為擬建工程的基礎(chǔ)設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。

Abstract： In this paper， taking a project in Nayong as an example， the reliable rock and soil mechanics indexes of each layer are obtained through experiments， and the stability of the foundation is discussed in combination with the characteristics of rock and soil， which provides a scientific basis for the foundation design of the proposed project.

關(guān)鍵詞：巖石力學(xué)特征；地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)；納雍

Key words： rock mechanics characteristics；stability evaluation of foundation；Nayong

中圖分類號(hào)：P58 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1006-4311（2018）31-0210-03

0 引言

隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展，在城市化建設(shè)當(dāng)中高層建筑的數(shù)目也隨之增加，而且部分重大工程項(xiàng)目位于鬧市中。因此，為了減少建設(shè)過程對(duì)周邊環(huán)境的影響，勢(shì)必會(huì)提高對(duì)工程建設(shè)項(xiàng)目的要求。本文從納雍地縣馬鞍山國(guó)際城項(xiàng)目的工程勘查工作中，結(jié)合試驗(yàn)測(cè)得的巖石力學(xué)參數(shù)探討了二疊系吳家坪組（P3w）強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾硅質(zhì)巖層的巖石力學(xué)特征，并進(jìn)一步探討地基穩(wěn)定性。

1 區(qū)域地質(zhì)概況

場(chǎng)區(qū)屬于亞熱帶濕潤(rùn)季風(fēng)氣候，地處低緯度高海拔烏蒙山南坡，該地氣候由于受到高原地貌和南北氣流的綜合影響，導(dǎo)致季節(jié)更替不明顯。根據(jù)區(qū)域地質(zhì)圖及場(chǎng)地露頭的地層分析，場(chǎng)地位于納雍背斜西翼，無區(qū)域性斷層通過，也無塌陷及采空區(qū)。場(chǎng)地覆蓋土層已基本被挖除。二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M（P3l）泥巖直接出露于地表，場(chǎng)地巖性單一巖體較破碎，節(jié)理裂隙較發(fā)育，巖層傾向120°，傾角8°，呈單斜構(gòu)造。場(chǎng)地位于納雍縣城雍煕鎮(zhèn)，場(chǎng)區(qū)內(nèi)原始地貌類型為侵蝕-剝蝕低中山地貌，地形起伏較大，現(xiàn)經(jīng)開挖平整后，大部分地段基巖出露地表。地面平坦，大部分地面高程為1453.0～1454.0m。對(duì)擬建工程場(chǎng)地及周邊進(jìn)行地質(zhì)調(diào)查，場(chǎng)地未發(fā)現(xiàn)有巖溶塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉陷等不良災(zāi)害現(xiàn)象。場(chǎng)地所處位置地勢(shì)相對(duì)較高，周邊匯水面積較小，場(chǎng)地周邊200m區(qū)域內(nèi)無常年性地表溪溝、山塘及地表水體，大氣降水為地表水體的主要來源，地表水主要表現(xiàn)為季節(jié)性雨水匯集形成的積水。區(qū)內(nèi)地下水類型可按照區(qū)內(nèi)出露的地層巖性，含水介質(zhì)特征及地下水動(dòng)力條件分為松散巖類孔隙水和基巖裂隙水兩種類型。前者受大氣降水補(bǔ)給，賦存于表層素填土的孔隙內(nèi)，向下部及東側(cè)地勢(shì)低洼地外排泄，地下水較為分散，含水性弱，水位水量受大氣降水影響，動(dòng)態(tài)變化大，但由于地勢(shì)相對(duì)較高含水微弱，富水等級(jí)為貧乏。施工期間未見松散孔隙水。場(chǎng)地內(nèi)的基巖裂隙水主要補(bǔ)給方式為大氣降水，貯存于二疊系上統(tǒng)龍?zhí)督M基巖裂隙中，大氣降水通過巖石裂隙通道等滲入地下，受地形地貌、巖層產(chǎn)狀及構(gòu)造等因素控制，地下水逕流方向?yàn)槲鞅敝翓|南，于地形低洼處或臨近溝溪以泉的形式排泄。

2 巖土體單元?jiǎng)澐旨捌滟|(zhì)量特征

根據(jù)鉆探揭露，場(chǎng)地各巖土層單元可劃分為：素填土單元、中風(fēng)化泥巖單元、煤層單元、強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖單元、中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖單元五個(gè)巖土單元。

素填土單元：平場(chǎng)形成，自然堆填，結(jié)構(gòu)松散；

中風(fēng)化泥巖單元：巖質(zhì)軟，巖芯呈柱狀、長(zhǎng)柱狀，遇水暴曬后易風(fēng)化；一般常見縱波速范圍值多為2600～3000m/s之間，最高值為3215m/s，最低值為2468m/s，平均值=2810m/s；

煤層：黑色，在場(chǎng)地中呈條帶狀分布，局部呈透鏡狀分布，不均勻，厚度0.1～1.2m，巖體破碎，巖芯碎塊狀；

強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖單元：巖質(zhì)軟，巖芯呈碎塊狀、砂狀，一般常見縱波速范圍值多為2300～2700m/s之間，最高值為2856m/s，最低值為2200m/s，平均值=2516m/s；

中風(fēng)化泥質(zhì)粉泥巖單元：巖質(zhì)較軟，巖芯呈塊狀、短柱狀，偶見長(zhǎng)柱狀；一般常見縱波速范圍值多為3600～3800m/s之間，最高值為4082m/s，最低值為3364m/s，平均值=3585m/s。

3 地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

3.1 場(chǎng)地類別劃分與抗震設(shè)防

3.1.1 場(chǎng)地的地震效應(yīng)評(píng)價(jià)

場(chǎng)地開挖至地下室底板需回填至設(shè)計(jì)±0.00標(biāo)高，覆蓋土層為回填土，屬軟弱土類，最大厚度大于3m，小于15m。根據(jù)地微振測(cè)試報(bào)告，本場(chǎng)地地微振卓越周期為0.158-0.164s，總平均值為0.161s，因此為了避免地基與建筑物產(chǎn)生共振的情況發(fā)生，建議在建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中應(yīng)避開場(chǎng)地地基地微振卓越周期0.161s。場(chǎng)地所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.05g，所屬的設(shè)計(jì)地震分組為第二組，屬抗震條件一般地段；根據(jù)查表顯示，納雍縣雍熙鎮(zhèn)基本地震動(dòng)峰值加速度0.05g，基本地震動(dòng)加速度反應(yīng)譜特征周期0.40s，宜按有關(guān)規(guī)范要求作好抗震設(shè)防。

3.1.2 擬建工程抗震設(shè)防建議

從結(jié)構(gòu)方面出發(fā)，嚴(yán)格按照有關(guān)規(guī)定進(jìn)行設(shè)計(jì)，確保結(jié)構(gòu)體系受力明確，傳力合理連續(xù)。擬建工程的抗震設(shè)防應(yīng)以加強(qiáng)結(jié)構(gòu)措施為主，地基承載力較高，不會(huì)發(fā)生震陷和地基失效。

3.2 巖石力學(xué)特征

本次勘察在場(chǎng)地中取得15件中風(fēng)化泥巖試樣和15件中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn)，將其試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)計(jì)算，結(jié)果見表1。

巖體的完整性指數(shù)為巖體壓縮波速度與巖塊壓縮波速度之比的平方，根據(jù)上述有關(guān)數(shù)據(jù)資料，得出中風(fēng)化泥巖完整性指數(shù)為0.56，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖完整性指數(shù)為0.26，中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖完整性指數(shù)為0.53。并更具相關(guān)規(guī)范對(duì)場(chǎng)地巖體的基本質(zhì)量等級(jí)進(jìn)行劃分，中風(fēng)化泥巖完整性指數(shù)為Ⅳ級(jí)，強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖完整性指數(shù)為Ⅴ級(jí)，中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖完整性指數(shù)為Ⅳ級(jí)。

3.3 地基承載力建議值

中風(fēng)化泥巖自然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=8.81MPa，完整性指數(shù)為0.56，按相關(guān)規(guī)定進(jìn)行內(nèi)插，得折減系數(shù)ψr=0.215，fa=ψr.frk=1894kPa，建議采用fa=1800kPa。

中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖自然單軸抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值為frk=23.74MPa，完整性指數(shù)為0.53，進(jìn)行內(nèi)插，得折減系數(shù)ψr=0.19，fa=ψr.frk=4510.6kPa，結(jié)合本項(xiàng)目前期成果資料，建議采用fa=4500kPa。

綜合分析，煤層地基承載力特征值等設(shè)計(jì)參數(shù)提供經(jīng)驗(yàn)值，場(chǎng)地各巖土體單元地基承載力特征值等設(shè)計(jì)參數(shù)的建議使用值見表2。

3.4 地基穩(wěn)定性及均勻性

場(chǎng)地上部素填土為新近回填，局部分布，厚度變化大，土質(zhì)地基均勻性和穩(wěn)定性差。場(chǎng)地下部基巖層巖性屬非碳酸鹽類巖石，無斷層破碎帶、溶洞存在，鉆探范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有采空區(qū)，工程地質(zhì)剖面圖分析，泥巖分布厚度不大，局部缺失，地基穩(wěn)定性和均勻性差。泥質(zhì)粉砂巖承載力較高，根據(jù)剖面圖反映的地質(zhì)資料，泥質(zhì)粉砂巖中發(fā)育兩層煤層，第一層發(fā)育標(biāo)高約1450-1452m，第二層煤層發(fā)育深度約1440-1442m，煤層之間的中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖層厚8-10m，地基穩(wěn)定性和均勻性相對(duì)較好，第二層煤層下部中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖下部12m范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有煤層存在，地基穩(wěn)定性和均勻性較好。

3.5 地下室基坑邊坡穩(wěn)定性評(píng)價(jià)

根據(jù)場(chǎng)地標(biāo)高及建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)高，場(chǎng)地存在大范圍的地下室基坑，經(jīng)過平場(chǎng)開挖，西北側(cè)為已建成1#、2#樓，西南側(cè)為已建成4#、5#、6#樓，東南側(cè)為已建成發(fā)展大道，基本不存在基坑邊坡。東北側(cè)原始地面標(biāo)高為1448～1458m，已形成0-5m的邊坡，目前已按1：0.75放坡處理，現(xiàn)狀穩(wěn)定性良好，局部為臨時(shí)回填邊坡，高0-5m，邊坡底部為廢棄房屋，目前已按1：1放坡，并對(duì)邊坡體進(jìn)行簡(jiǎn)單夯實(shí)處理，現(xiàn)狀穩(wěn)定性較好，但邊坡體長(zhǎng)期暴露在外日曬雨淋易風(fēng)化，可能引起坡體變形開裂，甚至失穩(wěn)垮塌，建議對(duì)已開挖的邊坡噴射素砼護(hù)坡處理。

4 結(jié)論及建議

①場(chǎng)地總體穩(wěn)定性及地基均勻性較好，屬建筑抗震一般地段，宜于一般民用建筑；場(chǎng)地地震烈度為Ⅵ度，地震加速度值為0.05g，特征周期值0.35s，場(chǎng)地類別為Ⅱ類，擬建物抗震設(shè)防類別為丙類，應(yīng)按有關(guān)規(guī)定進(jìn)行抗震設(shè)防。

②據(jù)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件及擬建物特征，建議選擇卵石層及強(qiáng)風(fēng)化泥巖夾硅質(zhì)巖層作基礎(chǔ)持力層，基礎(chǔ)形式采用筏板基礎(chǔ)。

③場(chǎng)地地下水是最不利因素，影響和制約本工程施工，在工程設(shè)計(jì)、施工中要充分考慮地下水對(duì)工程的不利影響。

④以中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖單元作基礎(chǔ)持力層，用人工挖孔樁的基礎(chǔ)形式，各柱位處的基礎(chǔ)埋深及基底持力層的承載力特征值

⑤根據(jù)地微振測(cè)試報(bào)告，場(chǎng)地的常時(shí)微動(dòng)的卓越周期在0.158～0.164s，總平均值為0.161s。建議本工程建筑結(jié)構(gòu)自振周期設(shè)計(jì)應(yīng)避開本場(chǎng)地卓越周期，以避免地基與建筑物產(chǎn)生共振。

參考文獻(xiàn)：

[1]李鳳杰，劉殿鶴，劉琪.四川宣漢地區(qū)吳家坪組硅質(zhì)巖地球化學(xué)體征及其成因探討[J].天然氣地球科學(xué)，2010（1）：62-67.

[2]姚寶魁，孫廣忠，盛祝平，等.陽(yáng)泉某辦公樓地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[C]//第二次全國(guó)巖石力學(xué)與工程學(xué)術(shù)會(huì)議，1989.

[3]李樹武，聶德新，劉惠軍.大型碎屑堆積體工程特性及穩(wěn)定性評(píng)價(jià)[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào)，2006，25（z2）：004126-4131.

[4]劉之葵，梁金城.巖溶地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[C]//中國(guó)地質(zhì)學(xué)會(huì)工程地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)、貴州省巖石力學(xué)與工程學(xué)會(huì)2005年學(xué)術(shù)年會(huì)暨“巖溶、工程、環(huán)境”學(xué)術(shù)論壇，2005：440-444.

[5]劉之葵，梁金城.巖溶地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)中應(yīng)注意的幾個(gè)問題[J].地球與環(huán)境，2005，33（s1）：440-444.

[6]劉光明.生物所31號(hào)樓工程地基穩(wěn)定性評(píng)價(jià)及優(yōu)化方案[D].吉林大學(xué)，2006.