复杂地形下岩土工程勘察实践与探索

所属栏目:矿业论文 发布日期:2010-10-25 08:55 热度:

  摘要:本文以黄土自然环境特征为基础,分析了在黄土地区进行岩土工程勘察的各种技术手段,并对钻探、
  原位测试、室内试验等勘察技术进行了研究。认为垫层法、强夯法、振冲法、碎石桩挤密法和高压喷射注浆法是适合于黄土地区地基处理的方法。
  关键词:复杂地形;黄土;岩土;工程勘察
  众所周知,黄土地区主要分布在北方干早、半干早地区,由于自然条件恶劣,生态环境脆弱,土地生产力低下,人类经济活动相对较少,所以,人们关于黄土地区工程勘察建设方面的研究相对薄弱。但是,在我国西部大开发战略中,必然涉及到人类的大规模活动和重大工程建设,因此探索如何在黄土地区合理有效地开发利用能源与环境保护的问题是至关重要的,研究黄土地区工程勘察问题对于合理开发黄土地区资源有着重要的理论意义和实际使用价值。
  1黄土地区岩土工程勘察的主要内容与技术
  1.1黄土地区岩土工程勘察的主要内容
  由于黄土特殊的自然地理概况和环境地质背景,其上部为黄土状土为主,具湿陷性,下部以碎石类土(砂土、卵石)为主,使得在黄土地区的岩土工程勘察与其它地区相比具有明显的差异性和特殊性。对黄土地区管线和厂房岩土工程勘察,其内容主要包括:收集和整理工程地段的主要气象因子(气温、地温、冻土深度、降雨量、蒸发量);查明构成黄土的黄土及下伏土层的性质,分布范围、成因类型、成层条件及水平与垂直方向上的均匀性;查明地下水的类型、埋藏条件,含盐类型及含盐量;调查场地的植被发育情况:植被种类、生长态势,分布特征,覆盖度及防风固土效果。
  1.2黄土地区岩土工程主要勘察技术方法
  为准确测定有关岩土参数及相关勘察评价指标,以针对性、实用性为原则,常采用的勘察技术方法有:工程地质测绘、钻探、取样、静探、标贯、动探、波速测试、室内试验等多种勘察手段。
  1.2.1工程地质测绘
  目的是查明地形、地貌特征及其地层、构造、不良地质作用的关系,划分地貌单元;岩土的年代、成因、性质、厚度和分布,对岩层要鉴定其风化程度,对土层区分新近沉积土和各种特殊性土。
  1.2.2钻探
  钻探建议采用DPP-100型车装钻机或30型台式钻机进行施工,回转钻进,泥浆护壁,全部采芯,粘性土岩芯采取率不低于90%,砂土层岩芯采取率不低于75%,并观察描述各土层宏观特征,记录各土层在水平和垂直两个方向的变化情况。目的是查明地层结构及分布规律,通过对不同深度的地层采样进行分析试验,确定岩土类型及其它有关物理力学性质指标。
  1.2.3取样
  根据场地地层情况,土层用静压法采取I级土试样,砂层取n级试样或W级扰动样。
  1.2.4原位测试
  静力触探试验:静力触探试验采用原装液压静力触探双桥探头测试,微机自动采集信息并处理后绘制单孔静力触探曲线。标准贯入试验:标准贯入试验采用标准落锤,自由落体法进行试验。试验前清孔干净,锤击速率20击/min左右。通过标准贯入试验可确定砂土、粉士和粘性土的物理状态、强度、变形参数等物理力学性质指标。动力触探:动力触探也是原位测试的一种,通过动力触探试验可确定风化基岩的物理力学性质指标。波速测试:目的是提供各层土的剪切波速值,判定场地土类型,划分建筑场地类别,确定场地覆盖层厚度,对地基土液化进行评价。
  1.2.5室内试验
  根据拟建场地存在的岩土工程问题有针对性地进行室内试验,通过室内试验,确定岩土的有关物理力学性质指标,为岩土工程综合评价和准确的土石工程分级提供依据。一般物性指标验:测定土的一般物理性质指标,用来判定土的一般物理性质。压缩试验:用来判定土的压缩性,测定各层土的压缩模量、压缩系数等变形参数。颗粒分析:砂土样作颗粒分析,确定砂土的准确定名。水质分析:主要用来判定地下水的水化学类型和腐蚀性。
  2黄土地区岩土工程地基的处理技术
  我国很多黄土的沉积地层,按其颗粒组成应属粉细砂范围,根据颗粒分析资料一般粒径在0.25-0.05mm之间,也含有少量的粗砂及粘性土。一般不均匀系数为3-5,分选性好,尤其是表层粉细砂多呈松散状态,含水量小,强度低,不宜作天然地基使用。而黄土地区地基处理方法主要有以下几种。
  2.1垫层法
  垫层法是处理浅层地基行之有效的方法之一,对于黄土地区松散的粉细砂采用垫层,是一种传统的以砂治砂的方法,这种方法又称水坠砂垫层法,简称水坠法。水坠法是将基坑开挖至设计处理深度,在基坑的两侧设置样桩,控制铺砂的厚度一般每层铺筑250mm为宜,铺砂后,注水与砂面齐平然后用钢叉插入砂中摇撼十几次,如砂已沉实,便将钢叉拔出,在相距10cm处,重新插入摇撼直至这一层全部结束,检验合格后,铺第二层,每铺一次灌水一次,进行摇撼。直至设计标高为止。也有用振动棒或振动器分层震实。水坠法处理松散粉细砂土地基的厚度不宜大于3m,地基承载力可达160Kpa以上。
  2.2强夯法
  强夯是对松软地基的一种有效的加固方法,利用夯锤自由落下的巨大冲击能和所产生冲击波反复夯击地基土,将夯面以下一定深度的土层夯实,以提高地基的承载力和土体的稳定性,降低压缩性,消除黄土的湿陷性和砂土的振动液化。由于强夯法简单、经济、施工快,所以国内外用得十分普遍。
  2.3振冲法
  利用振动和水冲加固土体的方法叫作振冲法。振冲法用来振密松砂地基卓有成效,并取得了丰硕的实践经验,振冲法加固砂土地基的原理简单说来是一方面依靠振冲器的强力振动,使松散饱和砂层发生液化,砂颗粒重新排列,孔隙减小;另一方面依靠振冲器的平振动力,在加回填料情况下,还通过填料使砂层挤压加密。振冲的工艺,可分为两种方法:采用砂、砾、碎石为填料的叫振冲法;对于不加填料就地振密的方法,叫振密法。一般黄土地区地基土为松散的粉细砂,宜采用振冲砾石桩法,而对于中、粗砂地基,可采用振密法。而对于松散的粉细砂地基,若建筑物为丙类以下的,也可采用振密法。也就是说对于粉细砂地层振冲法要比振密法效果明显。
  2.4碎石桩挤密法
  碎石桩挤密法成桩方法多样,有振动成桩法、锤击成桩法、静压成桩法等。其中振动成桩法将桩管沉入土层中,其成桩工艺分成二类。(1)一次拔管法:往沉入土层中的桩管内灌砂后,边振动边缓慢地从土层中拔出桩管。(2)逐步拔管法:往沉入土层中的桩管内灌砂后,在振动条件下逐步拔起桩,然后再将桩管压下,并将落入桩孔内的砂压实,如此重复进行直到桩管拔出地面。这个成桩方法是,使桩体分段成型,其优点是可以压实桩体的砂和使桩径扩大。根据饱和松散砂土容易振密的特点,应考虑选用振动成桩法。如果对砂桩质量要求严格,可以选用逐步拔管法或重复压拔管法成桩工艺。
  2.5高压喷射注浆法
  高压喷射注浆就是利用钻机把带有喷嘴的注浆管钻进至土层的预定位置后,以高压设备使浆液或水成为20MPa左右的高压流从喷嘴中喷射出来,冲击破坏土体。当能量大、速度快和呈脉动状的喷射流的动压超过土体结构强度时,土粒便从土体剥落下来。一部分细小的土粒随着浆液冒出水面,其余土粒在喷射流的冲击力、离心力和重力等作用下,与浆液搅拌混合,并按一定的浆土比例和质量大小有规律的重新排列。浆液凝固后,便在土中形成一个固结体。通常用于基础防渗,改善地基土的水流性质和稳定边坡等工程。对淤泥、淤泥质土、粘性土、粉土、黄土、砂土、碎石土和人工填土等地基都有良好的处理效果。
  总之,在黄土地区的粉细砂的地基处理中无论采用那种地基处理方法,处理过后,都应进行质量检测,如密实度的检测、承载力的检测等。检测的工作量及工作内容应当符合有关规范规定。
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