基于巖溶發(fā)育地區(qū)巖土工程勘察及場地穩(wěn)定性評價

何難

摘要：在巖溶地區(qū)進行巖土工程勘察時為準確獲得巖土體物理力學參數(shù)，為解決因巖土工程勘察技術不當而導致勘察數(shù)據(jù)失真的問題。通過對巖溶發(fā)育地區(qū)進行仔細分析研究，在進行巖土工程勘察前制訂與勘察現(xiàn)場相符合的勘察設計方案。根據(jù)設計方案進行勘察，當出現(xiàn)新的地質問題時及時調整方案，最大限度發(fā)揮巖土工程勘察技術手段的優(yōu)越性，最終提供完整且準確的勘察數(shù)據(jù)?？辈焱戤吅髮r溶場地進行穩(wěn)定性評價，提供可靠的地基承載力和地基持力層，提供地基基礎初步建議。

關鍵詞：?巖溶地區(qū)??勘察手段??穩(wěn)定性評價??工程勘察

Geotechnical?Engineering?Investigation?and?Site?Stability?Evaluation?in?the?Karst?Development?Area

HE?Nan

（Team?159，?Guizhou?Provincial?Bureau?of?Coal?Geology，?Liupanshui，?Guizhou?Province，?553500?China）

Abstract：?When?conducting?geotechnical?engineering?investigations?in?karst?areas，?in?order?to?accurately?obtain?the?physical?and?mechanical?parameters?of?the?rock?and?soil?mass?and?solve?the?problem?of?the?distortion?of?survey?data?caused?by?improper?technology?for?geotechnical?engineering??investigations，?this?paper?carefully?analyzes?and?studies?karst?development?areas，?and?formulates?a?survey?and?design?scheme?that?is?consistent?with?the?survey?site?before?geotechnical?engineering?investigations.?It?carries?out?investigations?according?to?the?design?scheme，?and?adjusts?the?scheme?in?time?at?the?emergence?of?new?geological?problems，?so?as?to?maximize?the?superiority?of?technical?means?for?geotechnical?engineering?surveys?and?finally?provide?complete?and?accurate?survey?data.?After?the?completion?of?the?survey，?it?conducts?the?stability?evaluation?of?the?karst?site?to?provide?the?reliable?bearing?capacity?and?bearing?layer?of?the?ground，?and?provide?the?preliminary?suggestions?of?the?ground?foundation.

Key?Words：?Karst?area;?Survey?means;?Stability?evaluation;?Engineering?investigation

隨著城市建設的迅速發(fā)展，巖土工程勘察單位接觸的各種地質條件越來越多，地質條件越來越復雜，特別是巖溶發(fā)育地區(qū)的地質條件尤為復雜。在碳酸鹽巖發(fā)育地區(qū)地質條件薄弱，特別是溶洞、地下暗河、巖溶地下水發(fā)育給工程勘察帶來了巨大風險和勘察難度。在巖溶發(fā)育地區(qū)進行勘察建設時經(jīng)常遇到地面塌陷、地表不均勻沉降、溶蝕頂?shù)装遢^薄等不良地質災害。巖溶給人民的生命財產(chǎn)造成威脅，也給工程建設增加了工程難度和成本。巖溶地區(qū)巖土工程勘察的目的是在分析巖溶發(fā)育規(guī)律的基礎上，充分了解巖溶的空間展布特征、形態(tài)、規(guī)模，準確評價建筑場地建設的適宜性與地基的穩(wěn)定性，并提供可行的地基處理方案和建議。因此，在巖溶地區(qū)進行工程建設之前，做好巖土工程勘察工作是非常有必要的[1]。

1巖溶地區(qū)巖土工程勘察手段

由于巖溶地區(qū)地質條件復雜，不良地質現(xiàn)象較多，一般的巖土工程勘察手段已不適應勘察要求，無法獲得準確的巖土工程勘察數(shù)據(jù)。為完全掌握巖溶地區(qū)巖溶洞穴的分布情況及發(fā)育特征，在進行巖溶勘察時應采用地質鉆探與地質物探相結合的勘察手段，在進行勘察前應對巖溶地區(qū)進行工程地質測繪，了解其地質構造特征、巖溶洞穴的大小及分布情況。

1.1?工程地質測繪

在進行正式勘察前應對巖溶地區(qū)地形地貌、地層、地質構造條件進行實地調查，根據(jù)室內(nèi)確定的勘察線路采用穿越法和追索法進行地質調查。通過調查查明巖溶地區(qū)地下水發(fā)育情況、巖溶洞穴的分布特征、巖溶管道分布情況、對巖溶洞穴的長、寬、高進行測量。查明可溶巖石的特性，調查結束后對巖溶發(fā)育地區(qū)的巖溶分布情況和地質條件進行評價分析，根據(jù)調查結果制訂切實可行的勘察實施方案，指導后續(xù)巖土工程勘察工作。

1.2?地質鉆探

根據(jù)勘察實施方案和建筑物設計圖紙布置鉆孔總平面圖，根據(jù)鉆孔平面圖由測量人員對巖溶現(xiàn)場進行實地放樣工作。將鉆孔設計孔位與現(xiàn)場實際位置一一對應。在鉆探工作開始前應做好相關準備工作如鉆探施工耗材、巖芯箱、鉆探設備調試工作等。土層：采用ф108?mm沖擊鉆進，全采土芯，按回次擺放。巖層：采用ф91?mm清水合金回轉鉆進，控制回次進尺，回次深度原則上不超過2.5?m，以求盡量提高巖芯采取率。并按回次巖芯擺放，填寫巖芯標簽。本文以某巖溶地區(qū)巖土工程勘察項目為例說明鉆探揭露地層情況及工程地質條件評價分析[2]。

1.2.1?鉆探施工情況

根據(jù)鉆探取芯、地質調查及土工試驗等資料綜合對比分層，將場地勘探深度范圍內(nèi)巖（土）層自上而下可分為兩大力學層，5亞層，各土（巖）層性質及分布特征如下。

①-1雜填土（Qml）：分布于場地局部地段，出露于地表。新近回填形成，雜色，松散狀，稍濕，主要由黏性土、建筑垃圾、磚塊組成，成分不均勻，孔隙度變化大。層厚為0.50～1.50?m，層頂埋深為0?m，層頂高程為1?387.43～1?387.45?m。

①-2耕表土（Qpd）：分布于整個場區(qū)，部分地段出露于地表或位于①-1雜填土之下，大部分地段直接出露于地表。褐色、黃褐色，含植物根系及有機質，結構松散，局部含小碎石，孔隙度變化大，味微臭。層厚為0.50～1.50?m，層頂埋深為0～1.50?m，層頂高程為1?387.68～1?388.36?m。

①-3紅黏土（Q4el+dl）：分布于整個場區(qū)，位于①-2耕表土之下。黃色、黃褐色，可塑狀，土質均勻，結構緊密，刀切光滑，黏性較大。層厚為5.20～31.20?m，層頂埋深為0.50～1.50?m，層頂高程為1?384.43～1?387.86?m。

②-1白云巖（T1a）：全場局部分布，在①-3紅粘土層之下有分布，在②-2中風化白云巖（T1a）中亦有分布。強風化，灰白色，中厚層狀構造，節(jié)理裂隙極發(fā)育，裂隙發(fā)育間距約0.10～-0.25?m，裂隙寬度為0.5～3.0?mm，其間泥質充填，巖體破碎，巖質軟，敲擊生悶，幾乎無回彈，鉆機加壓鉆進快，不加壓鉆進緩，跳鉆，巖心呈砂狀。層厚為2.50～7.50?m，層頂埋深為6.00～27.70?m，層頂高程1?355.10～1?386.38?m。

②-2白云巖（T1a）：全場均有分布，主要位于①-3紅粘土層之下。中風化，灰白色，中厚層狀構造，節(jié)理裂隙較發(fā)育，裂隙發(fā)育間距約0.5～0.6?m，裂隙寬度0.5～1.0?mm，其間方解石脈狀充填，巖體較破碎，巖質硬敲擊生脆，回彈震手，巖心呈柱狀，短柱狀。本次勘察未揭穿該層，層頂埋深6.00～32.60?m，層頂高程1?355.10～1?381.48?m。

1.2.2?巖（土）體物理力學性質

場地巖土工程勘察采用了土工試驗，鑒于場地雜填土及耕表土層厚度小、土體松散、孔隙大，未對以上兩層取樣分析，建議清表時挖除。

《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB?50007-2011）第5.2.5條指出，當偏心距e小于或等于0.033倍基礎底面寬度時，可根據(jù)土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值，具體公式如下。fa=Mbγ+Mdγd+McCk

式中：fa為由土的抗剪強度指標確定地基承載力特征值；Mb、Md、Mc為承載力系數(shù)，根據(jù)《貴州建筑地基基礎設計規(guī)范》（DB?2245-2004）確定；b為基礎底面寬度（b=3?m）；Ck為基底下一倍短邊寬度、深度內(nèi)土的黏聚力標準值。通過查表得：Mb=0.124，Md=1.487，Mc=3.844。γ=16.6，γm=16.6，通過計算得fa=162.9?Kpa，結合以往工作經(jīng)驗，建議fa=160Kpa。同時，通過以上數(shù)據(jù)，該層紅黏土Ir=1.89，Ir＇=1.78，Ir﹥Ir＇，即該層黏土的復浸水性特征分類為Ⅰ類。注：Ir=WL/WP，Ir`=1.4+0.0066WL；WL為液限；Wp為塑限。

1.3地質物探

在巖溶發(fā)育地區(qū)通過布置高密度電法剖面、瞬變電磁法剖面、地質雷達剖面對巖溶地區(qū)的巖溶洞穴、溶洞發(fā)育特征、分布情況、溶洞大小等進行物探勘察。物探方法是根據(jù)地下介質的電性差異來進行物探勘察的，通過數(shù)據(jù)采集形成相應物探剖面最終圈定異常區(qū)，劃定巖溶發(fā)育區(qū)域，指導下一步工作[3]。

2場地穩(wěn)定性及持力層評價

2.1?場地穩(wěn)定性

根據(jù)區(qū)域地質構造資料，某地區(qū)的地質構造位于華南板塊-揚子陸塊-上揚子地塊-黔北隆起區(qū)-織金穹盆構造變形區(qū)中部，無全新活動斷裂。本區(qū)現(xiàn)代構造運動呈現(xiàn)緩慢下降的性質，新構造運動幅度不大，是地質構造運動相對穩(wěn)定的地帶。場區(qū)平坦，無不良地質現(xiàn)象分布，建筑場地穩(wěn)定[4-5]。

綜上所述，本次巖溶勘察研究區(qū)地形地貌簡單，不良地質現(xiàn)象不發(fā)育，地質構造不復雜，水文地質、工程地質、環(huán)境地質條件簡單。在巖溶發(fā)育強烈地段進行建筑施工時應進行強度設計驗算，地基基礎應置于穩(wěn)定且連續(xù)的中風化白云巖地層上，若持力層不屬于中風化白云巖應采用樁基礎或抬梁跨越延伸到中風化白云巖上。因此，在巖溶地區(qū)進行建筑施工時應對場地不穩(wěn)定地層及不良地質現(xiàn)象處理后再進行施工，以保證場地的穩(wěn)定性及完整性，使場地適宜性良好。

2.2?場地持力層

①-1雜填土及①-2耕表土：強度差異較大，結構松散且厚度不均勻，屬開挖層，不能作為建筑物天然地基持力層。

①-3紅黏土：主要呈可塑狀態(tài)，承載力中等、壓縮性中等，厚度變化較大，不宜作為高層建筑物天然地基持力層。

②-1白云巖：強風化，巖體破碎，承載力較低、壓縮性小，強度稍高，僅部分場區(qū)有分布，可作為建筑物樁基持力層。

②-2白云巖：中風化，巖體較破碎，承載力高，壓縮性小，強度高，場區(qū)大部分分布，可做建筑物樁基持力層。

3結語

（1）建筑場區(qū)開闊平坦，無滑坡、崩塌、泥石流等不良地質現(xiàn)象，建筑場地動力地質作用影響較弱，環(huán)境工程地質條件較簡單，場地穩(wěn)定，地基均勻，但地基巖溶局部強發(fā)育，巖溶強發(fā)育地段需進行設計驗算，基礎應嵌于穩(wěn)定連續(xù)的中風化白云巖內(nèi)部或采取抬梁跨越，無論何種手段均應根據(jù)實際開挖地質情況，通過施工補勘手段查明基底持力層完整性。

（2）本場地為巖溶強發(fā)育地段，場地為巖溶地基，鉆孔孔徑較小，不能完全確保持力層的完整性，地質人員需加強現(xiàn)場后期驗槽工作。建設單位或現(xiàn)場施工人員如遇現(xiàn)場地質情況與地勘資料不吻合的情況，應及時通知地勘單位進行補充勘察，以確保擬建物的安全和穩(wěn)定。

參考文獻

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[2]秦迎豐，劉麗萍.巖溶地基巖土工程勘察及其地基處理探討[J].冶金管理，2022?（13）：73-75.

[3]黃新華.巖溶場地和地基的穩(wěn)定性評價及其處理方法[J].廣西水利水電，2023?（4）：26-28.

[4]蔣毅，王罡，任曉光，等.深圳某基坑工程巖溶地基處理案例分析[J].工業(yè)建筑，2022，52（7）：204-207.

[5]曹孫陽.巖溶地基處理關鍵技術與應用研究[D].上海：華東交通大學，2023.