蘭州某建筑場(chǎng)地工程地質(zhì)特征及適宜性評(píng)價(jià)

劉 滿

(中國人民解放軍68023部隊(duì)，甘肅 蘭州 730050)

0 引言

我國人口眾多，城市擴(kuò)容對(duì)場(chǎng)地的需求量不斷增加，對(duì)于平原地區(qū)，地勢(shì)平坦，場(chǎng)地條件相對(duì)較為簡(jiǎn)單。但在我國西北黃土高原地區(qū)，擴(kuò)建需要的場(chǎng)地往往在溝谷兩側(cè)或黃土塬、梁、峁附近，給巖土工程提出較大的挑戰(zhàn)。蘭州市作為我國西部重要的交通樞紐和經(jīng)濟(jì)發(fā)展重要節(jié)點(diǎn)，在“一帶一路”戰(zhàn)略推進(jìn)中快速發(fā)展。

城市發(fā)展中需要不斷新建基礎(chǔ)設(shè)施，基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)中需要大量的場(chǎng)地。由于蘭州市位于黃河階地上，而階地上場(chǎng)地有限，不得不尋找階地外的適宜修建構(gòu)筑物的場(chǎng)地。黃土場(chǎng)地的工程地質(zhì)特性和適宜性評(píng)價(jià)對(duì)于后期工程建設(shè)起著舉足輕重的作用。

黃土場(chǎng)地的相關(guān)研究方面，已有學(xué)者做了以下方面工作：黃土濕陷性方面，學(xué)者們[1-3]通過現(xiàn)場(chǎng)取樣以及大型現(xiàn)場(chǎng)模擬試驗(yàn)，對(duì)于黃土的濕陷性進(jìn)行了綜合評(píng)價(jià)，根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果提出了濕陷性黃土場(chǎng)地進(jìn)行工程建設(shè)的建議。由于黃土濕陷性對(duì)于工程建設(shè)影響較大，王謙等[4,5]通過水泥和粉煤灰等材料對(duì)黃土進(jìn)行改性處理，基于動(dòng)三軸試驗(yàn)對(duì)于改性黃土的抗液化性能以及震陷性等動(dòng)力特性進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)粉煤灰摻量增加以及動(dòng)載作用均會(huì)引起黃土震陷性發(fā)生改變，粉煤灰摻量增大將引起改性黃土動(dòng)應(yīng)力幅值增大和殘余應(yīng)變逐漸減小。邵生俊等[6]在大厚度黃土的隧道現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，結(jié)合室內(nèi)試驗(yàn)提出淺埋隧道基底壓力和隧道兩側(cè)基底面分布土層自重由襯砌結(jié)構(gòu)自重荷載及圍巖壓力共同構(gòu)成的附加應(yīng)力計(jì)算方法。此外，地質(zhì)構(gòu)造對(duì)于黃土場(chǎng)地的影響較大，彭湘林等[7]基于地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動(dòng)特征以及地貌演化規(guī)律將地層沉積結(jié)構(gòu)劃分為風(fēng)成沉積型、沖洪積型及風(fēng)成—沖洪積復(fù)合沉積型。在此基礎(chǔ)上對(duì)黃土場(chǎng)地進(jìn)行劃分為后期工程建設(shè)提供參考。整個(gè)地質(zhì)構(gòu)造演化過程以及水文地質(zhì)條件對(duì)于黃土場(chǎng)地也會(huì)產(chǎn)生影響，蘇立海等[8]利用隨機(jī)波對(duì)于黃土場(chǎng)地地下的暗穴進(jìn)行探測(cè)研究，結(jié)合數(shù)值計(jì)算對(duì)其擴(kuò)散規(guī)律進(jìn)行分析，發(fā)現(xiàn)黃土暗穴形成主要由不同深度處黃土的濕陷性差異引起，黃土的崩解性是地面塌陷的關(guān)鍵誘因。

黃土場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)中，除考慮黃土濕陷性之外，其場(chǎng)地的工程地質(zhì)問題分析以及穩(wěn)定性分析對(duì)于后期工程建設(shè)至關(guān)重要?；诂F(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合黃土場(chǎng)地的工程地質(zhì)特征，對(duì)擬建場(chǎng)地的適宜性進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，可為后期場(chǎng)地中工程建設(shè)提供依據(jù)。

1 工程概況

擬建場(chǎng)地位于蘭州市七里河區(qū)，三面被公路環(huán)繞，該場(chǎng)地屬于典型的黃土場(chǎng)地，場(chǎng)地中擬建物包括7棟高層住宅樓(30層～33層)，一棟幼兒園(以3層為主局部2層)及1棟會(huì)所共9棟。場(chǎng)地的工程地質(zhì)特性、濕陷性等均需要進(jìn)行評(píng)價(jià)，以確保構(gòu)筑物的安全性。

2 工程地質(zhì)特性

研究區(qū)位于蘭州市，地處祁呂—賀蘭山字型構(gòu)造前弧西翼與河西系武威—蘭州構(gòu)造帶的復(fù)合部位。燕山運(yùn)動(dòng)使白堊系地層發(fā)生強(qiáng)烈褶皺和斷裂，并伴隨著不均勻的升降運(yùn)動(dòng)，在此基礎(chǔ)上沉積了新近系和古近系地層。喜馬拉雅運(yùn)動(dòng)使新近系和古近系地層隆起，并產(chǎn)生褶皺和斷裂，形成一系列北北西向的隆起和斷裂。

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及本次調(diào)查結(jié)果，場(chǎng)地位于蘭州斷陷盆地內(nèi)部，場(chǎng)地內(nèi)部及外圍附近無第四系活動(dòng)斷裂，故整個(gè)場(chǎng)地結(jié)構(gòu)特征較簡(jiǎn)單且穩(wěn)定。場(chǎng)地地層主要為第四系松散沉積物，巖性為黃土狀粉土、細(xì)砂及卵石層。

研究場(chǎng)地位于蘭州市七里河區(qū)，地貌單元?jiǎng)潓冱S河南岸侵蝕堆積河谷地貌。根據(jù)微地貌形態(tài)可將研究區(qū)內(nèi)地貌進(jìn)一步細(xì)分為侵蝕溝谷地貌。

場(chǎng)地地層主要為第四系松散沉積物，自上而下依次為：①雜填土；②黃土狀粉土(濕陷性)、③黃土狀粉土(非濕陷性)、④卵石、④-1細(xì)砂、④-2細(xì)砂、④-3細(xì)砂；⑤粉土；⑤-1細(xì)砂、⑤-2細(xì)砂、⑥卵石、⑥-1細(xì)砂、⑥-2細(xì)砂。場(chǎng)地地下水為孔隙潛水，主要賦存下部卵石層中，接受大氣降水及側(cè)向徑流的補(bǔ)給，向下游方向排泄，調(diào)查期間探測(cè)深度范圍內(nèi)未見地下水。

場(chǎng)地位于蘭州斷陷盆地內(nèi)，場(chǎng)地內(nèi)部及外圍附近無第四系活動(dòng)斷裂，研究區(qū)內(nèi)未見黃土溶洞、滑坡、崩塌、泥石流、地面塌陷及地裂縫等不良地質(zhì)現(xiàn)象。場(chǎng)地西側(cè)10 m處有一斜坡，斜坡高度10 m，已進(jìn)行支護(hù)。

3 擬建場(chǎng)地適宜性評(píng)價(jià)

3.1 地基土濕陷性評(píng)價(jià)

研究中選?、趯狱S土狀粉土及③層黃土狀粉土的原狀土樣進(jìn)行濕陷性分析，根據(jù)GB 50025—2004濕陷性黃土地區(qū)建筑規(guī)范，計(jì)算其總濕陷量及自重濕陷量后進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)，評(píng)價(jià)結(jié)果見表1。

表1 當(dāng)?shù)攸S土濕陷性評(píng)價(jià)結(jié)果

結(jié)合場(chǎng)地地層分布狀況，綜合評(píng)價(jià)該建筑場(chǎng)地為自重濕陷性場(chǎng)地，②層黃土狀粉土的地基濕陷等級(jí)為Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)，最大濕陷深度32.3 m，③黃土狀粉土不具濕陷性。

3.2 地基均勻性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地內(nèi)地基土主要為：①雜填土；②黃土狀粉土(濕陷性)、③黃土狀粉土(非濕陷性)、④卵石、④-1細(xì)砂、④-2細(xì)砂；④-3細(xì)砂、⑤粉土、⑤-1細(xì)砂、⑤-2細(xì)砂、⑥卵石、⑥-1細(xì)砂、⑥-2細(xì)砂、④層卵石成層穩(wěn)定，厚度適中，層面起伏不大，⑥卵石層不穩(wěn)定，厚度較大，層面起伏較大，屬不均勻基地。

3.3 場(chǎng)地工程地質(zhì)評(píng)價(jià)

在根據(jù)本次現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，該建筑場(chǎng)地：

①雜填土:分布不連續(xù)，成分不均，厚度變化大，工程力學(xué)性能差，不宜做擬建建筑物基礎(chǔ)持力層。

②黃土狀粉土(具濕陷性)：成分較均勻，厚度變化較大，具中等壓縮性，具Ⅳ級(jí)(很嚴(yán)重)自重濕陷性，工程力學(xué)性能一般，不經(jīng)處理不可做擬建建筑物基礎(chǔ)持力層。

③黃土狀粉土(不具濕陷性):分布連續(xù)，厚度變化較大，工程力學(xué)性能一般，不宜做擬建建筑物基礎(chǔ)持力層。

④卵石：分布連續(xù)，成分較均勻，厚度變化不大，厚度適中，工程力學(xué)性能較好，如做基礎(chǔ)持力層，應(yīng)進(jìn)行軟弱下臥層驗(yàn)算。

⑤粉土：成分較均勻，厚度變化較大，具中等壓縮性，不具濕陷性，工程力學(xué)性能較差，不宜做擬建建筑物基礎(chǔ)持力層。

⑥卵石：層位不穩(wěn)定，但厚度大，埋藏深，承載力高，工程力學(xué)性能好，可做擬建建筑物的基礎(chǔ)持力層。

3.4 場(chǎng)地穩(wěn)定性及適宜性評(píng)價(jià)

擬建場(chǎng)地地貌單元單一，①雜填土；②黃土狀粉土(具濕陷性)、③層黃土狀粉土(不具濕陷性)、④卵石、④-1細(xì)砂、④-2細(xì)砂、④-3細(xì)砂、⑤粉土、⑤-1細(xì)砂、⑤-2細(xì)砂、⑥卵石、⑥-1細(xì)砂、⑥-2細(xì)砂；根據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料及現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，擬建場(chǎng)地內(nèi)部及外圍無區(qū)域性活動(dòng)斷裂，亦未發(fā)現(xiàn)滑坡、泥石流等不良工程地質(zhì)現(xiàn)象；無液化土層；場(chǎng)地西側(cè)為一斜坡，場(chǎng)地穩(wěn)定性較好。

4 結(jié)語

通過對(duì)蘭州某建筑場(chǎng)地的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查，分析了場(chǎng)地工程地質(zhì)特征。在此基礎(chǔ)上，對(duì)場(chǎng)地適宜性進(jìn)行評(píng)價(jià)。蘭州市七里河區(qū)抗震設(shè)防烈度為8度，設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.20g。擬建場(chǎng)地為中軟場(chǎng)地土，建筑場(chǎng)地類別定為Ⅱ類，屬于建筑抗震一般地段。建議以④層卵石或⑥層卵石為建筑物基礎(chǔ)持力層，也可以處理后的②層黃土狀粉土為擬建建筑物持力層。調(diào)查期間在探測(cè)深度內(nèi)未見地下水，可不考慮地下水對(duì)建筑物基礎(chǔ)的影響。

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