場地穩(wěn)定性及建筑適宜性評價方法研究

劉麗春

中國計量科學研究院 北京 100029

正文：

理論上而言，沒有不能用于建筑的場地。但遵循技術經(jīng)濟原則，存在地基穩(wěn)定性問題或其他不良條件的場地通常不適于建筑，為保證建設項目技術上可行，經(jīng)濟上合理，則必須在工程建設開始前了解場地工程地質(zhì)條件，并對場地穩(wěn)定性及建筑適宜性進行評價，以便確定適合建設區(qū)域，對項目建設方案及成本的預估提供切實的參考。

山東青島某項目展開工程建設前，通過對擬建場地的地形地貌、工程地質(zhì)、巖土特性等的勘察，對擬建地塊進行了場地穩(wěn)定性及建筑適宜性評價。

一、工程地質(zhì)勘查方法及研究分析

本次勘察按可行性研究勘察進行工作布置，共在場區(qū)內(nèi)布置8個鉆孔，同時布置了高密度電阻率法探查、面波測試、工程地質(zhì)測繪調(diào)查、搜集場地周邊已有工程資料等勘察工作。

1.工程地質(zhì)測繪和調(diào)查

確定項目測繪與調(diào)查的范圍后，采用一定比例尺的地形圖作為底圖，利用天然和已有的人工露頭，對整個區(qū)域進行地質(zhì)及工程地質(zhì)測繪。測繪和調(diào)查內(nèi)容包括地形的形態(tài)及變化情況，地貌形態(tài)特征，水井的位置、水位；調(diào)查收集區(qū)域有關地震、地質(zhì)、勘察等方面的研究成果以及鄰近建筑物的巖土工程勘察施工資料。

項目擬建場地整體地形較平緩，西南低、東北高，現(xiàn)地面標高約3.6～6.8 米。場區(qū)地貌類型屬于侵蝕堆積緩坡，表層后經(jīng)人工回填改造。

2.物探

（1）高密度電阻率法

采用高密度電阻率測量系統(tǒng)，以巖、土導電性差異為基礎，通過人工施加穩(wěn)定電流場，研究地下傳導電流分布規(guī)律以探查清楚場區(qū)第四系厚度及巖體的風化程度及斷裂帶的規(guī)模、產(chǎn)狀及其發(fā)育情況。

（2）面波測試

面波頻譜分析法，也叫瞬態(tài)法，它是由震源產(chǎn)生一定帶寬的脈沖，通過測線多道記錄采集面波數(shù)據(jù)，根據(jù)記錄上的同向軸來識別面波，利用相干函數(shù)和功率譜、相位展開譜，從而得到不同頻率的面波相速度，同時由此得到該點的頻散曲線，由頻散曲線可以反演地下分層厚度和速度結構。用以查明各土層厚度及各土層的等效剪切波速。對于不具備鉆探條件的場區(qū)采用面波測試方法查明地層。本次勘察共布置面波測試點8 個，點間距88～98米，測試線間距103～130 米，探測深度要求查明覆蓋層厚度。

根據(jù)《建筑抗震設計規(guī)范》（GB50011-2010）2016 年版，結合場區(qū)地質(zhì)資料及剪切波測試成果綜合判定：該塊場地類別屬于Ⅱ類建筑場地，本工程場地特征周期值0.45s。

3.鉆探

采用XY-1 型鉆機進行工程地質(zhì)鉆探，用以揭露地層，并在鉆孔中進行原位測試，其目的是查明場區(qū)第四系成因、分布、厚度，查明基巖種類、風化程度。鉆探揭示，第四系主要由全新統(tǒng)人工填土、洪沖積層及上更新統(tǒng)洪沖積層組成，第四系厚度約7.0～11.0米，基巖為白堊系下統(tǒng)萊陽群砂巖。

4.原位測試

（1）標準貫入試驗

主要針對黏性土、砂土、強風化基巖進行測試，目的是評價巖土體密實程度及其均勻性，為力學指標的提出提供依據(jù)。共布置標貫鉆孔2 孔。

（2）重型動力觸探測試

主要針對填土進行測試，目的是評價其密實程度及均勻性，為力學指標的提出提供量化依據(jù)。共布置重型動力觸探測試孔2孔。

5.取樣

在場地內(nèi)內(nèi)取土樣（包括原狀樣、擾動樣、巖樣）進行室內(nèi)試驗，提供巖土層的物理、力學指標。

6.室內(nèi)土、水工試驗

在鉆孔內(nèi)取土樣進行常規(guī)、壓縮、直剪試驗；取砂樣進行顆分、坡角試驗；取巖樣進行點荷載試驗并換算巖石飽和單軸抗壓強度，提供巖土層的物理、力學性質(zhì)指標，評價巖石的堅硬程度。

通過以上方法了解場地內(nèi)地層及其巖土特性。根據(jù)青島市區(qū)地層統(tǒng)一編號，按地層自上而下、地質(zhì)年代由新到老的層序分述如下：

（1）第四系全新統(tǒng)人工填土(Q4ml)

第①層素填土，層厚約0.5～4.0米，層底標高約2.0～3.5米。以回填黏性土為主，夾10%～20%砂土、碎石。該層回填年限大于15年，成份差異性較大，均勻性差，未經(jīng)處理不可作為基礎持力層使用。該層填土無法進行原位測試，通過探坑側壁的現(xiàn)場鑒別來判斷密實度。

（2）第四系全新統(tǒng)洪沖積層(Q4al+pl)

第⑦層粉質(zhì)黏土, 層厚約1.5～2.0米，層底標高約0.5～1.5米。黃褐色，塑性、韌性一般，干強度一般，含砂約5%～10%。該層地基承載力特征值fak=150～160kPa，壓縮模量ES1-2=5.6MPa。推薦黏聚力標準值Ck=21kPa，內(nèi)摩擦角標準值Φk=11°。

（3）第四系上更新統(tǒng)洪沖積層(Q3al+pl)

二 場地穩(wěn)定性、建筑適宜性評價

1.場地穩(wěn)定性分析

工程擬建地所處大地構造單元相對穩(wěn)定，歷史地震觀測資料表明，自有記載以來，未發(fā)生過破壞性地震，以弱震、微震為主，且震中離散，無明顯線性分布，不具備發(fā)生破壞性地震的構造條件，地震危險性主要受遠場區(qū)“中——強”地震的影響，場地區(qū)域上屬相對穩(wěn)定地塊。

擬建場地地貌類型屬于侵蝕堆積緩坡，地形平緩，基巖面平緩，第四系各層分布較穩(wěn)定，第四系厚度約7.0～11.0 米，根據(jù)上述勘察測繪方法及地區(qū)經(jīng)驗推測場區(qū)內(nèi)存在小型構造帶，綜合判定場地為建筑抗震一般地段，場地穩(wěn)定性一般。

本場地位于青島市，地震基本烈度為7 度，設計基本地震加速度為0.10g，設計地震分組第三組，特征周期值0.45s。

2.建筑適宜性分析

（1）土體分析評價

場區(qū)第四系厚度中等，厚度7.0～10.7 米，主要為素填土、粉質(zhì)黏土及粗礫砂組成。

素填土層由于回填時間較短，尚未完成自重固結沉降，強度較低，壓縮性較高，穩(wěn)定性較差，均勻性差，未經(jīng)處理不能作為建筑物的基礎持力層。

（2）巖體分析評價

場地內(nèi)巖體根據(jù)不同的工程性狀及質(zhì)量狀態(tài)可分為散體狀、整體塊狀2 種結構巖體：

散體狀結構巖體為砂巖強風化帶。在強烈的風化或構造作用下，巖體破碎～極破碎，裂隙發(fā)育，巖石疏松，礦物間連結力顯著降低，屬密實的松散介質(zhì)體，在垂直荷載作用下呈現(xiàn)塑性材料特征，具可壓縮性和軟弱巖石地基工程特性，遇水易軟化。砂巖強風化帶厚度較小，均勻性一般。

三 建筑物基礎類型選擇建議

1.對于埋深較淺的一般建筑物：如荷載較大，可采用樁基，以基巖作為基礎持力層；如荷載較小，可采用天然地基，以第⑦層粉質(zhì)黏土作為基礎持力層。

2.對于埋深中等的一般建筑物：如荷載較大，可采用天然地基，以基巖作為基礎持力層；如荷載較小～中等，可采用天然地基，以第層及第層作為基礎持力層。

3.對于埋深較大的一般建筑物：可采用天然地基，以基巖作為基礎持力層。