地質(zhì)綜合分析在錨碇勘察中的應(yīng)用

楊躍 李友龍

摘 要：文章通過地質(zhì)鉆探、地質(zhì)調(diào)繪、壓水試驗分析基巖裂隙類型，通過裂隙調(diào)查，繪制赤平投影，分析隧道錨開挖邊坡穩(wěn)定性，對基巖面及中風化面，根據(jù)鉆探揭露地層繪制立體基巖面圖，綜合分析南錨碇地質(zhì)情況。

關(guān)鍵詞：地質(zhì)調(diào)繪;節(jié)理裂隙;玫瑰畫圖;壓水試驗;赤平投影;立體基巖面圖

中圖分類號：U433 文獻標識碼：A 文章編號：1674-1064（2021）08-104-02

DOI：10.12310/j.issn.1674-1064.2021.08.052

隧洞開挖深度約63.8m（左洞）、53.8m（右洞），其中前錨室長度25m（左洞）、15m（右洞），錨塞體長度35m，后錨室長度3.8m。洞底最大單洞斷面尺寸為18×20m，頂拱半徑9m，左右隧洞最小凈距10m，開挖底板標高約213m，錨體中線呈45°夾角，開挖深度內(nèi)以粉質(zhì)黏土、強風化砂巖、強風化砂質(zhì)泥巖及中風化砂巖為主，需切坡開挖。

1 地形地貌

南錨碇區(qū)屬于構(gòu)造剝蝕河流侵蝕丘陵地貌，里程K10+218.9～K10+340。地面高程237.2m～272.8m，斜坡向西北長江傾斜。山脊東西地面坡度較陡，角度為25°～30°，最大52°，在橋軸線臨江傾角88°。

2 地層巖性

通過鉆探揭露地層自上而下分別為第四系（Q4el+dl）黏性土，侏羅系（J2s）泥巖及粉砂巖。

粉質(zhì)黏土：黃、紅褐色，可塑狀，稍有光滑，干強度中等、韌性中等，表層0.5m內(nèi)含植物根系。

強風化粉砂質(zhì)泥巖：紅褐色，巖性主要由石英、黏土礦物（高嶺石、蒙脫石等）組成，巖芯較完整，呈柱狀及長柱狀，節(jié)長6cm～20cm。

中風化粉砂質(zhì)泥巖：褐紅色，巖性主要由石英、黏土礦物（高嶺石、蒙脫石等）組成，巖芯較完整，呈長柱狀，節(jié)長10cm～72cm，基巖裂隙較發(fā)育，遇水容易崩解，RQD=75%～92%。聲波速度Vp=3 521m/s，巖體完整指標Kv=0.62～0.91。

強風化粉砂巖：灰色，堅硬，主要由粉砂碎屑組成的沉積巖，巖芯局部較破碎，呈碎塊狀，多呈短柱狀，裂隙較發(fā)育。

中等風化粉砂巖：灰色，堅硬，主要由粉砂碎屑組成的沉積巖，巖芯較完整，柱狀，節(jié)長5cm～50cm。聲波速度Vp=3 396m/s，Kv=0.24～0.78。

3 節(jié)理裂隙

第1組：裂隙281～356°∠56～89°，裂隙面比較平直，近地表裂隙多張開，隙寬1cm～30cm，少量黏土類黏土礦物（高嶺石、蒙脫石等）充填。近地表裂隙多張開，中等風化面往下漸至閉合，結(jié)合程度較一般，其結(jié)構(gòu)面屬于軟弱結(jié)構(gòu)面，且是卸荷裂隙，發(fā)育于中等風化粉砂巖中。臨江面發(fā)育，貫通性較好，卸荷帶寬度一般2m～20m，結(jié)構(gòu)面屬于軟弱結(jié)構(gòu)面[1-2]。

第2組：裂隙產(chǎn)狀48～85°∠47～89°，寬1cm～15cm，少量黏土礦物（高嶺石、蒙脫石等）充填，近地表裂隙多張開，中等風化面往下漸至閉合。延伸約1m～4m。裂隙結(jié)合程度一般，結(jié)構(gòu)面屬于軟弱結(jié)構(gòu)面，發(fā)育于中等風化粉砂巖中。

4 水文試驗

在錨碇區(qū)鉆孔中進行了壓水試驗，鉆孔壓水試驗自上而下用單栓塞分段隔離進行，用專門的止水球設(shè)備把試驗段隔離出來，然后用固定的水頭向這一段鉆孔壓水，水通過孔壁周圍的裂隙向巖體內(nèi)滲透，最終滲透的水量會趨于一個穩(wěn)定值[3]。逐漸升壓至最大壓力值后，如果該段試驗的透水率q<1Lu，停止降壓[4-5]。試驗資料整理包括校核原始記錄、繪制曲線并確定類型和計算試段透水率。試段透水率以Lu（呂榮）表示，1Lu的定義為當試段壓力為1MPa時，每米試段的壓入流量為1L/min。

根據(jù)本次壓水試驗，南岸索塔區(qū)根據(jù)SZK20號鉆孔強風化巖為透水層，中風化巖層為微透水層—不透水層。

根據(jù)本次壓水試驗，試驗P-Q曲線呈現(xiàn)4種曲線類型：

A層流型：升壓曲線為通過坐標原點的直線，降壓曲線與升壓曲線基本吻合。解釋：滲流狀態(tài)為層流。整個試驗期間，裂隙狀態(tài)沒有發(fā)生變化。

B紊流型：升壓曲線為凸向Q軸的曲線，降壓曲線與升壓曲線基本吻合。解釋：滲流狀態(tài)為紊流。整個試驗期間，裂隙狀態(tài)沒有發(fā)生變化。

D沖蝕型：升壓曲線為大體上凸向P軸的曲線，降壓曲線與升壓曲線不重合。解釋：在試驗壓力下，巖體滲透性增大，流量顯著增大。

E充填型：升壓曲線為直線或凸向Q軸的曲線，降壓曲線與升壓曲線不重合。解釋：在試驗壓力作用下，裂隙狀態(tài)產(chǎn)生變化，滲透性減小，當裂隙被水充滿后，流量逐漸減小，甚至趨近于零。

5 巖質(zhì)邊坡赤平投影

對南錨碇影響基坑穩(wěn)定的主要因素分析為，巖體內(nèi)結(jié)構(gòu)面及其組合，基坑巖質(zhì)邊坡赤平投影如圖1所示。

小樁號側(cè)邊坡：為逆向坡，邊坡無外傾結(jié)構(gòu)面，裂隙及裂隙組合對斜坡影響小，邊坡穩(wěn)定性主要受巖體強度控制，建議基坑開挖強風化巖為1：0.75，中風化巖為1：0.50，并分級放坡。

大樁號側(cè)邊坡：為順向坡，裂隙L1與L2組合交線產(chǎn)狀272°∠84°，放坡開挖坡角應(yīng)比組合交線傾角緩，建議基坑開挖強風化巖為1：0.75，中風化巖為1：0.50，并分級放坡。

左側(cè)邊坡：坡面與巖層面構(gòu)成切向坡，邊坡無外傾結(jié)構(gòu)面，裂隙及裂隙組合對斜坡影響小，邊坡穩(wěn)定性主要受巖體強度控制，建議基坑開挖強風化巖為1：0.75，中風化巖為1：0.50，并分級放坡。

右側(cè)邊坡：坡面與巖層面構(gòu)成切向坡，邊坡無外傾結(jié)構(gòu)面，裂隙及裂隙組合對斜坡影響小，邊坡穩(wěn)定性主要受巖體強度控制，建議基坑開挖強風化巖為1：0.75，中風化巖為1：0.50，并分級放坡。

6 巖面立體圖

根據(jù)鉆孔資料，基巖面及中風化巖面立體圖如圖2所示，該錨碇巖土層物理力學指標統(tǒng)計結(jié)果見土層、巖層物理力學指標統(tǒng)計表。

7 南錨碇巖土工程評價

南錨碇區(qū)屬于南岸丘陵崗地斜坡工程地質(zhì)區(qū)，位于斜坡上，斜坡向西、北傾斜。地面坡度約33°，地面標高244.2m～255.13m。根據(jù)鉆探資料，表層0～2.8m深度范圍內(nèi)為粉質(zhì)黏土[6-7]，2.8m～19.1m為強風化砂巖、砂質(zhì)泥巖，19.1m～29.7m、30.9m～38.3m、43.0m～49.0m，60.9m～77.1m為中風化砂巖，巖石單軸飽和抗壓強度?r=25.1MPa，巖石單軸天然抗壓強度?0=32.7MPa，容許承載力1 800kPa，基底摩擦系數(shù)0.55;29.7m～30.9m、38.3m～43.0m、49.0m～60.9m、60.9m～100.4m為中等風化粉砂質(zhì)泥巖，中等風化粉砂質(zhì)泥巖巖石單軸天然抗壓強度?0=14.30MPa，容許承載力1 000kPa，基底摩擦系數(shù)0.50;地層產(chǎn)狀345°∠4°，裂隙較發(fā)育，裂隙結(jié)合程度一般，地下水較貧乏。

8 結(jié)語

南錨碇區(qū)基巖為粉砂質(zhì)泥巖和粉砂巖，基巖面稍有起伏，分布穩(wěn)定，橋墩可采用嵌巖挖孔樁，選擇以標高203m～213m中風化砂巖作樁端持力層。

中等風化巖層通過壓水試驗揭露，為微透水層—不透水層，基巖段裂隙不發(fā)育，錨塞體底標高約204.70m，高于三峽蓄水最高洪水位為175m，所以南錨碇區(qū)水文地質(zhì)條件較好。

錨碇采取隧道式錨，錨體嵌入基巖，借助基巖抵抗主攬拉力，由于泥巖強度較低，可采取相應(yīng)的措施，如注漿、錨桿、加支柱等形式以增加結(jié)構(gòu)強度，承臺以上墩柱較高，樁體嵌巖深度除滿足豎向承載力要求外，須對樁基整體穩(wěn)定性和結(jié)構(gòu)強度進行驗算。

參考文獻

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