淺談建筑工程中巖土工程勘察分析

李哲軍

摘要：在建筑工程建設(shè)中巖土勘察貫徹整個(gè)工程從施工設(shè)計(jì)到竣工整個(gè)過程。本文結(jié)合實(shí)例以觀音閣普天同慶莊園項(xiàng)目展開深入分析，通過對巖土工程地質(zhì)特征進(jìn)行研究，為工程建設(shè)提供參考。

關(guān)鍵詞：建筑工程；巖土勘察；工程地質(zhì)

1.工程概況

本項(xiàng)目位于惠州市觀音閣鎮(zhèn)，交通較便利，地理位置優(yōu)越。根據(jù)勘察任務(wù)書，該項(xiàng)目總用地面積為14160.00m2，總建筑面積為56890.00m2；研究區(qū)及周邊現(xiàn)狀地形標(biāo)高28.46m～66.50m，首層地坪設(shè)計(jì)標(biāo)高35.00m（±0.00），負(fù)一層沿街大門入口標(biāo)高32.00m。根據(jù)建筑物設(shè)計(jì)總平面布置圖、設(shè)計(jì)經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)以及有關(guān)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定，建筑物主要由地下室、住宅樓、服務(wù)配套組成。本項(xiàng)目區(qū)域?qū)賮啛釒Ъ撅L(fēng)氣候，四季分明，氣候溫和濕潤，冬季多偏北風(fēng)，夏季多偏南風(fēng)，陽光充足，雨量充沛，夏長而無酷暑，冬季偶有陣寒的氣候特征。氣候特點(diǎn)表現(xiàn)為高溫、多雨、濕潤、霜期短，雨、旱季明顯。

2.研究區(qū)巖土地質(zhì)條件

2.1研究區(qū)巖土特征

根據(jù)地質(zhì)勘探揭露，研究區(qū)巖土層由新至老為素填土、第四系沖積層、第三系泥質(zhì)粉砂巖、泥盆系砂巖，分述如下：

（1）素填土層

①素填土：黃色，褐色，松散，主要為粘性土組成，含少量碎石、砂礫，不均勻夾植物根系，含砂礫較多，成分不均勻，密實(shí)度較差。表層分布，共11個(gè)鉆孔見有揭露，層厚1.50m～3.00m，層頂埋深0.00m，層頂高程29.62m～33.87m。

（2）第四系沖積層

②淤泥質(zhì)土：灰黑色，流塑—軟塑，主要為粉粘粒夾腐殖質(zhì)組成，含有機(jī)質(zhì)較多，局部含少量粉細(xì)砂，不均勻夾灰黃色軟塑的粉質(zhì)粘土，干強(qiáng)度、韌性高。本層主要在山間凹地、魚塘處分布，呈透鏡體分布，層厚0.60m～5.00m，層頂埋深為1.50m～3.00m，層頂高程25.46m～28.12m。

（3）第三系泥質(zhì)粉砂巖

③-1全風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐色，褐紅色，巖體結(jié)構(gòu)基本被破壞，為極軟巖，巖芯呈堅(jiān)硬土狀，土夾砂礫狀，夾較多強(qiáng)風(fēng)化巖，風(fēng)化不均勻，具有遇水易軟化、崩解特點(diǎn)。層厚1.00m～ 8.50m，層頂埋深為0.00～7.00m，層頂高程21.46m～59.00m。

③-2-1強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐色，深褐色，巖體結(jié)構(gòu)大部分被破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯呈半巖半土、土夾碎塊狀，局部見含砂礫，遇水易軟化、崩解，為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。層厚2.80m～18.40m，層頂埋深為0.00～11.00m，層頂高程17.46m～50.00m。

③-2-2強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐色，深褐色，巖體結(jié)構(gòu)大部分被破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯呈碎塊狀，極破碎，局部見含砂礫，遇水易軟化、崩解，局部手捏易碎，為極軟巖，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。層厚2.50m～30.50m，層頂埋深為0.00～ 28.10m，層頂高程17.79m～57.00m。

③-3中風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖：褐色，紅褐色，粉砂質(zhì)結(jié)構(gòu)，薄層構(gòu)造，泥質(zhì)膠結(jié)，為較軟巖，裂隙發(fā)育，巖芯呈柱狀、碎塊狀，裂隙面較新鮮，局部見含砂礫，揭露巖體整體較破碎，其中泥質(zhì)粉砂巖巖質(zhì)較軟，含砂礫巖質(zhì)稍硬，似薄層狀穿插發(fā)育，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。揭露層厚2.10m～10.50m，頂埋深為10.30m～40.50m，層頂高程7.11m～28.30m。

（4）泥盆系砂巖

④-1全風(fēng)化砂巖：灰黃色，巖體結(jié)構(gòu)基本被破壞，為極軟巖，巖芯呈堅(jiān)硬土狀，土夾砂礫狀，局部夾強(qiáng)風(fēng)化巖塊，風(fēng)化不均勻，具有遇水易軟化、崩解特點(diǎn)。層厚1.00m～ 12.90m，層頂埋深為0.00～2.30m，層頂高程27.85m～66.50m。

④-2強(qiáng)風(fēng)化砂巖：灰黃色，灰色，巖體結(jié)構(gòu)大部分被破壞，裂隙極發(fā)育，巖芯呈碎塊狀、碎塊夾土狀，局部夾中風(fēng)化巖，遇水易軟化，局部手捏易碎，為極軟巖，巖體破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅴ級。層厚1.50m～26.60m，層頂埋深為0.00～13.90m，層頂高程18.62m～65.00m。

④-3中風(fēng)化砂巖：灰色，青灰色，局部深灰色，粉細(xì)粒結(jié)構(gòu)，薄層狀構(gòu)造，局部含炭質(zhì)，裂隙發(fā)育，巖心呈柱狀、碎塊狀，為較軟巖，揭露巖體整體較破碎，巖體基本質(zhì)量等級為Ⅳ級。揭露層厚2.60m～15.00m，頂埋深為0.00～24.50m，層頂高程9.92m～44.50m。

2.2巖土地震穩(wěn)定性評價(jià)

研究區(qū)鄰近紫金博羅大斷裂，現(xiàn)今仍有活動(dòng)，以及研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有次生斷裂，三面環(huán)山，東側(cè)臨近東江河岸等情況，開挖山體形成的人工邊坡易產(chǎn)生滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，受斷裂影響，研究區(qū)巖體破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育及結(jié)構(gòu)體塊度小等，研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件較復(fù)雜；上覆20m范圍內(nèi)揭露的巖土層有人工填土、流塑—軟塑的淤泥質(zhì)土，屬軟弱土，而揭露的全風(fēng)化巖屬中硬土，研究區(qū)及巖土層地震穩(wěn)定性較差，屬對建筑抗震不利地段。

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》（GB50011-2010）（2016年版）4.1.8條規(guī)定，河岸和邊坡邊緣等不利地段建造丙類及丙類以上建筑時(shí)，除保證其在地震作用下的穩(wěn)定性外，尚應(yīng)估計(jì)不利地段對設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)可能產(chǎn)生的放大作用，其水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)乘以增大系數(shù)，建議增大系數(shù)λ=1.2采用。

3.研究區(qū)工程地質(zhì)評價(jià)

3.1研究區(qū)穩(wěn)定性和適宜性評價(jià)

據(jù)區(qū)域地質(zhì)資料、現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查及鉆孔資料，研究區(qū)附近及鉆孔揭露深度范圍內(nèi)見有次生斷裂構(gòu)造通過，揭露的巖體裂隙發(fā)育，多呈碎塊狀，研究區(qū)原始地貌類型主要為剝蝕殘丘、山間洼地，位于兩個(gè)地貌單元處，經(jīng)挖方及局部整平，周邊地質(zhì)環(huán)境遭受較大破壞，研究區(qū)內(nèi)未發(fā)現(xiàn)有埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石的現(xiàn)象，但揭露的巖土種類較多，工程性質(zhì)差異較大，巖體破碎，研究區(qū)等級為二級，該研究區(qū)屬對建筑抗震不利地段，根據(jù)《城鄉(xiāng)規(guī)劃工程地質(zhì)勘察規(guī)范》CJJ57-2012第8章、附錄C，研究區(qū)穩(wěn)定性差，工程建設(shè)適宜性差。

3.2地基均勻性和穩(wěn)定性評價(jià)

在鉆孔揭露深度內(nèi)巖土種類較多，各成因類型的巖土層物理力學(xué)性質(zhì)變化大，巖體具有風(fēng)化不均勻性，巖層風(fēng)化界線變化較大，巖層界面坡度較陡，為不均勻地基，地基等級為二級，對地基穩(wěn)定性不利。

①層、素填土：厚度變化較大，為人工堆填，成分較雜，以粘土夾少量碎石為主，研究區(qū)表層均有分布，均勻性差，具濕陷性，密實(shí)度差。

②層、淤泥質(zhì)土：流塑—軟塑，高壓縮性土，微透水性，承載力低，埋深變化較大，透鏡體狀，其均勻性及穩(wěn)定性差。

③-1、④-1層、全風(fēng)化巖：極軟巖，呈堅(jiān)硬土狀、含砂礫，研究區(qū)局部地段分布，均勻性及穩(wěn)定性一般。

③-2、④-2層、強(qiáng)風(fēng)化巖：極軟巖，呈半巖半土狀，碎塊狀，研究區(qū)局部地段分布，承載力較高，穩(wěn)定性較好。

③-3、④-3層、中風(fēng)化巖：較軟巖，強(qiáng)度高，工程性質(zhì)均勻，穩(wěn)定性好。

4.邊坡工程地質(zhì)評價(jià)

4.1人類工程活動(dòng)

研究區(qū)人類工程活動(dòng)較強(qiáng)烈，主要因研究區(qū)工程建設(shè)需要，對研究區(qū)山體斜坡按一定的坡率進(jìn)行放坡開挖，根據(jù)山體現(xiàn)狀標(biāo)高，人工開挖形成的坡高約3m～28.3m不等，坡度55°～65°，人工邊坡坡度較陡，人類工程活動(dòng)對地質(zhì)環(huán)境影響較大，坡面巖土體裸露，未及時(shí)對人工邊坡采取有效工程治理措施，易誘發(fā)研究區(qū)邊坡地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。

4.2邊坡地質(zhì)環(huán)境評價(jià)

研究區(qū)地貌單元為剝蝕殘丘、山間洼地，地形起伏較大，鉆孔揭露深度內(nèi)，邊坡巖土體主要為強(qiáng)-中風(fēng)化巖，揭露的巖土種類較多，有泥質(zhì)粉砂巖、砂巖，其強(qiáng)度相差較大，風(fēng)化不均、節(jié)理裂隙極發(fā)育，因人工削切斜坡坡面大部分出露為強(qiáng)風(fēng)化巖體，研究區(qū)水文地質(zhì)條件中等復(fù)雜，巖土體在地表水、地下水及其它外力作用下，易誘發(fā)滑坡或崩塌地質(zhì)災(zāi)害，研究區(qū)地質(zhì)環(huán)境復(fù)雜程度中等。

4.3邊坡穩(wěn)定性定性分析與評價(jià)

（1）現(xiàn)狀穩(wěn)定性分析

根據(jù)各邊坡現(xiàn)場工程地質(zhì)調(diào)查，邊坡所處地貌類型為剝蝕低山丘陵區(qū)，邊坡高3m～28.3m不等，坡度約55°～65°，坡長約為390m，邊坡體主要為強(qiáng)風(fēng)化巖，頂部有少量的坡殘積土和全風(fēng)化巖，局部地段坡腳處見中風(fēng)化巖出露。巖體節(jié)理裂隙發(fā)育，節(jié)理部分為順層或切層張性裂隙，裂面充填砂泥質(zhì)，巖體多呈碎塊狀—散體狀，根據(jù)現(xiàn)狀調(diào)查，節(jié)理裂隙將巖體切割/包圍呈錐形、楔形、菱形、方形，巖體完整性差，現(xiàn)場發(fā)現(xiàn)2處小型滑塌現(xiàn)象，滑塌巖性主要為強(qiáng)風(fēng)化砂巖邊坡、及強(qiáng)風(fēng)化泥質(zhì)粉砂巖邊坡，滑塌邊坡坡體高約10m～20m，滑塌寬度約5m～10m不等，后緣高度3m～5m，坡度約45°～50°，規(guī)模為小型，致災(zāi)形成機(jī)制為人工開挖邊坡使山體形態(tài)的改變，形成高陡邊坡，破壞了斜坡巖土體原有的應(yīng)力平衡條件，改變了坡體的地形條件，且坡體內(nèi)存在外傾等不利結(jié)構(gòu)面組合，以及邊坡在雨水沖刷、潛蝕及重力作用下而引起滑塌，洪雨期間坡面可見面狀水流從節(jié)理/裂隙中滲出，同時(shí)對坡面碎屑狀/碎塊狀巖體形成沖刷破壞，坡體表面可見大量沖溝，對邊坡體的不斷潛蝕作用，對邊坡穩(wěn)定性不利；結(jié)合當(dāng)前邊坡體局部已發(fā)生崩塌、滑塌地質(zhì)災(zāi)害現(xiàn)象，邊坡當(dāng)前已處于欠穩(wěn)定狀態(tài)。

（2）整體穩(wěn)定性分析與評價(jià)

1）邊坡破壞機(jī)理分析與評價(jià)：邊坡坡面主要為強(qiáng)風(fēng)化巖，節(jié)理/裂隙極發(fā)育；由于邊坡較陡，巖石受強(qiáng)烈風(fēng)化及剝蝕使其強(qiáng)度降低，并且不斷形成碎石塊和巖屑，巖塊常沿陡斜巖層的節(jié)理面裂開，同時(shí)雨水大量滲入巖石空隙中，增加了巖體重量，降低巖土體的抗剪強(qiáng)度，在水和其它外力作用下易沿結(jié)構(gòu)面形成軟弱帶，從而邊坡產(chǎn)生破壞，在重力作用下易沿風(fēng)化界面形成滑坡、或脫離母體形成滑移—傾倒式巖土體崩塌、撒落。

2）邊坡穩(wěn)定分析與評價(jià)：根據(jù)邊坡出露的強(qiáng)—中風(fēng)化巖體結(jié)構(gòu)面的調(diào)查與分析，各邊坡坡面巖體主要發(fā)育多組走向與坡面走向斜交的結(jié)構(gòu)面，根據(jù)已有工程經(jīng)驗(yàn)，當(dāng)結(jié)構(gòu)面傾向與坡面傾向相同時(shí)，邊坡巖體的穩(wěn)定性決定于結(jié)構(gòu)面傾角與坡面傾角的關(guān)系，而多組結(jié)構(gòu)相互切割巖體時(shí)，巖體的穩(wěn)定性取決于結(jié)構(gòu)面組合交線的產(chǎn)狀與坡面的關(guān)系；根據(jù)《建筑邊坡工程技術(shù)規(guī)范》（GB50330-2013）有關(guān)規(guī)定，現(xiàn)狀巖體為破碎、散體狀巖體的破裂角θ=45°+φ/2，以及結(jié)合已有不良地質(zhì)作用分析，現(xiàn)場順坡向破壞性結(jié)構(gòu)面傾角多為45°～50°，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析計(jì)算，各邊坡產(chǎn)出的巖體穩(wěn)定邊坡角宜小于45°，即巖體放坡坡率宜小于1∶1.0時(shí)對邊坡的穩(wěn)定性是有利的。

4.4邊坡穩(wěn)定性計(jì)算

（1）邊坡體開挖后，邊坡出露巖土主要為強(qiáng)風(fēng)化巖，局部為中風(fēng)化巖出露，邊坡類型屬土巖質(zhì)邊坡，為分析邊坡破壞的動(dòng)力學(xué)特征和計(jì)算邊坡體剩余下滑力的大小，選取3條代表性剖面進(jìn)行邊坡穩(wěn)定性計(jì)算，剖面位置詳見平面圖。邊坡破壞形式主要考慮沿巖土體內(nèi)部最不利方向滑動(dòng)的可能性和沿巖層界面滑動(dòng)的可能性，破碎巖體的穩(wěn)定性計(jì)算采用圓弧滑動(dòng)法（簡化Bishop法）。

根據(jù)野外調(diào)繪的結(jié)構(gòu)面特征，對邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行赤平投影分析，經(jīng)統(tǒng)計(jì)分析繪制赤平投影圖見下圖1。

從上圖可見：L1、L2、L3與坡面呈小角度相交，對邊坡穩(wěn)定性不利。在結(jié)構(gòu)面組合中，最不利組合是L1與L2組合、L1與L3組合，裂隙交棱線傾角為23°～30°，裂隙切割形成的塊體易形成崩塌或小型滑坡，現(xiàn)場局部地段可見已發(fā)生滑塌現(xiàn)象，屬于較不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)面，對邊坡的穩(wěn)定性影響較大。

（2）根據(jù)以上定性及定量分析計(jì)算，邊坡處于當(dāng)前穩(wěn)定—欠穩(wěn)定狀態(tài)；而巖體出露的坡面受多組結(jié)構(gòu)面切割，坡面巖體易沿結(jié)構(gòu)面交線或不良結(jié)構(gòu)面產(chǎn)生崩塌、滑移的潛勢，且穩(wěn)定性系數(shù)多小于規(guī)范規(guī)定的最小穩(wěn)定性安全系數(shù)（Fs= 1.35），其呈圓弧破裂時(shí)的危險(xiǎn)破裂面多在各風(fēng)化界面處或破碎巖土體形成的牽引式破壞，而呈折線破裂時(shí)的危險(xiǎn)破裂面多沿節(jié)理面破壞，因此須對邊坡采取支護(hù)結(jié)構(gòu)措施。

4.5邊坡發(fā)展變化趨勢及危害性預(yù)測

（1）邊坡發(fā)展趨勢預(yù)測

研究區(qū)邊坡體節(jié)理裂隙發(fā)育，水文地質(zhì)條件復(fù)雜，裂隙水發(fā)育，對邊坡體起到不斷潛蝕作用，以及邊坡體人工開挖后未見有及時(shí)支護(hù)結(jié)構(gòu)措施，坡面可見雨水及裂隙水混合沖刷形成的大量沖溝，且多處見有滑塌、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，同時(shí)經(jīng)穩(wěn)定計(jì)算，邊坡多處于欠穩(wěn)定狀態(tài)，因此通過上述種種情況的分析和判斷，在現(xiàn)有影響因素的作用下，邊坡體有滑動(dòng)和變形的趨勢。

（2）邊坡危害性預(yù)測

根據(jù)野外地質(zhì)調(diào)查，結(jié)合工程規(guī)劃，邊坡與擬建住宅樓距離較近，最小距離約5.0m，一旦邊坡失穩(wěn)，發(fā)生滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害，將直接威脅人們的生命和財(cái)產(chǎn)安全，造成對社會、經(jīng)濟(jì)的不良影響，因此應(yīng)及時(shí)對邊坡體采取支護(hù)結(jié)構(gòu)措施。

8.結(jié)論與建議

（1）研究區(qū)原始地貌屬剝蝕殘丘、山間洼地，研究區(qū)鄰近紫金博羅大斷裂，以及研究區(qū)內(nèi)發(fā)育有次生斷裂，研究區(qū)三面環(huán)山，東側(cè)臨近東江河岸等情況，開挖山體形成的人工邊坡易產(chǎn)生滑坡、崩塌等不良地質(zhì)現(xiàn)象，受斷裂影響，研究區(qū)巖體破碎、節(jié)理裂隙發(fā)育及結(jié)構(gòu)體塊度小等，研究區(qū)區(qū)域地質(zhì)構(gòu)造條件較復(fù)雜，研究區(qū)等級為二級，研究區(qū)穩(wěn)定性差，工程建設(shè)適宜性差。

（2）研究區(qū)內(nèi)土體及巖體種類較多，下伏揭露不同時(shí)代的工程巖體及各類巖體力學(xué)性質(zhì)差異較大，巖土層界面坡度較陡，性質(zhì)不均勻，為不均勻地基，對地基基礎(chǔ)穩(wěn)定性不利，地基等級為二級。

（3）研究區(qū)土類型綜合評定為中軟土—軟質(zhì)巖石，研究區(qū)類別為Ⅱ-Ⅰ1類，綜合評價(jià)研究區(qū)及巖土層地震穩(wěn)定性較差，屬對建筑抗震不利地段。工程區(qū)的抗震設(shè)防烈度為6度，設(shè)計(jì)地震基本加速度為0.05g，設(shè)計(jì)地震分組為第一組，地震動(dòng)反應(yīng)譜特征周期為0.25s～0.35s。工程區(qū)建筑抗震設(shè)防類別應(yīng)不低于標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。

（4）擬建建筑物基礎(chǔ)類型及地基基礎(chǔ)持力層建議詳見5.5章節(jié)選型分析。

（5）對研究區(qū)的山體斜坡應(yīng)及時(shí)采取支護(hù)結(jié)構(gòu)措施，保證邊坡的穩(wěn)定性，同時(shí)建議提高基礎(chǔ)和上部結(jié)構(gòu)的整體性，同棟建筑不宜跨越兩個(gè)不同時(shí)代的基巖體。

參考文獻(xiàn)

[1]郭澤平.建設(shè)工程中巖土勘察的重要性[J].廣東園林， 2013， 157（06）：78-80.

[2]張龍飛，董斌，韓曉飛，史雙雙，史琳娜.汶川地震橋梁震害特征分析及地震易損性研究[J].華北地震科學(xué)， 2019 ，37（01）：12-19+71.