軟硬互層場地勘察及基礎設計要點

時間：2022-10-05 18:26:49 建筑畢業(yè)論文我要投稿

相關(guān)推薦

軟硬互層場地勘察及基礎設計要點

　　軟硬互層場地勘察及基礎設計要點

　　摘要：本文通過對軟硬互層場地勘察的描述，詳細的介紹了勘查中必須注意的一些主要的物理性質(zhì)和變形特征，比如如何提高巖芯采取率，提高鉆探質(zhì)量，結(jié)合野外鉆探工藝，提出一些看法。

　　以及在基礎設計中需要充分考慮的設計要點。

　　關(guān)鍵詞：軟硬互層;場地勘察;基礎設計

　　0 引言

　　對軟硬互層的研究方法有數(shù)學物理和概率統(tǒng)計這兩種。

　　對于它的考察采取的技術(shù)手段有調(diào)查、鉆探、物理勘測和化學技術(shù)、各種觀測和試驗技術(shù)、各種地下水模擬技術(shù)、同位素技術(shù)等。

　　本文僅就巖土工程勘察及基礎設計中所涉及的部分關(guān)鍵點提出一些看法。

　　1 巖芯采取率、軟弱層的詳細產(chǎn)狀特征及主要的物理力學性質(zhì)和變形特性及相關(guān)的基礎設計

　　1.1 巖芯采取率的現(xiàn)狀巖芯采取率對于一般巖石不低于80%，對于軟巖、破碎巖石應不低于65%。

　　工程地質(zhì)勘察的鉆探工作中普遍采用的是回轉(zhuǎn)鉆進或者沖擊鉆進的方法，如果設備選擇不當或者取芯操作不當會引起對巖芯的擾動和磨損、泥漿對巖芯的沖蝕和局部篩選，造成取芯質(zhì)量較低。

　　同時，取出的巖芯因泥漿污染，會影響技術(shù)人員對巖芯和對地層狀況的準確分析，在較復雜或存在頻繁夾層的地質(zhì)條件下，會使判斷誤差增大，進而影響到工作結(jié)論的正確性和可靠性。

　　對軟硬互層場地的基礎設計也有負面影響。

　　1.2 提高巖芯采取率應該采取的主要方法和有效措施提高巖芯采取率，提高鉆孔質(zhì)量，確保地層的準確劃分，進行準確的地層承載力計算，按時完成勘察任務。

　　如因巖層地質(zhì)構(gòu)造復雜，斷裂帶厚度從幾米到十幾米，巖性為碳質(zhì)板巖、泥質(zhì)板巖、千枚巖等，場地地層破碎、地層軟硬互層頻繁，鉆探施工難度大，巖心采取率低，鉆孔的質(zhì)量難以保證，經(jīng)常需要進行補心工作，費時費力，并出現(xiàn)報廢進尺現(xiàn)象，嚴重影響到工程的順利完成。

　　為確研究保質(zhì)保量如期完工，把提高復雜地層巖芯采取率作為重點攻關(guān)。

　　也有助于軟硬互層的基礎設計。

　　1.2.1 主要方法干鉆卡取法：該方法要結(jié)束時，不供水干鉆一段時間，干鉆進尺一般為20～30cm，利用未排除的巖粉擠塞住巖芯，通過回轉(zhuǎn)將其扭斷提出。

　　卡簧卡取法：要結(jié)束時，稍稍往上挪鉆具，利用鉆頭上部的卡簧取芯裝置把巖芯卡住并扭斷。

　　卡料卡取法：用于鉆金剛石或鉆鋼粒，在硬及中硬的、完整、致密的巖層中使用。

　　沉淀卡取法：要結(jié)束時，不適用沖洗液，利用巖芯管內(nèi)懸浮巖粉的沉淀，擠塞卡牢巖芯。

　　1.2.2 有效措施軟硬互層地層鉆探必須縮小回次進尺;在硬層鉆進中不宜提動鉆具，回次進尺宜控制在0.5~1.0m;提鉆應輕穩(wěn);宜用鉆壓700~800N/塊，轉(zhuǎn)速150~180r/min，泵量60~100L/min。

　　在軟層中鉆進應大壓力、低轉(zhuǎn)速，回次進尺應控制在0.3~0.4m，有利提高巖心采取率。

　　另外，松散、破碎地層中采用SD鉆具和植物膠沖洗液也可提高巖芯采取率;植物膠沖洗液護壁對提高巖心質(zhì)量也有重要意義意義;鉆具和植物膠配合使用可有效提高巖心采取質(zhì)量。

　　1.3 軟弱層特征軟弱夾層的性狀特征受地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造發(fā)育程度和地下水的控制。

　　如在地下水水循環(huán)條件較好的巖溶發(fā)育區(qū)、構(gòu)造發(fā)育地段，軟弱夾層較發(fā)育，且性狀較差。

　　各類軟弱夾層的主要化學成分基本相同，含量存在明顯差異。

　　比如(河源市)希爾頓酒店場地中為的丘陵臺地，低洼段水量豐富，擬建38層，采用人工挖孔樁;場地中出現(xiàn)砂礫巖、粉砂巖單斜地層，局部地段出現(xiàn)連續(xù)軟弱互層，部分地段無此現(xiàn)象，也證實了這個問題。

　　2 在工作過程中應詳細了解巖層的水理性、可鉆性及準確劃分風化層及相關(guān)的基礎設計

　　巖層的水理性、可鉆性及準確劃分風化層，對軟硬互層場地勘察及基礎設計有著至關(guān)重要的作用。

　　為軟硬互層的基礎設計做鋪墊。

　　2.1 地層的概述相近的特性構(gòu)成的巖土層，由兩個平行或近于平行的界面所限制的層狀巖石在形成過程中，由于自然因素(如季節(jié)、氣候等)的周期性變化，引起巖土介質(zhì)等發(fā)生改變，使巖土成分、結(jié)構(gòu)、顏色在垂直、水平上發(fā)生變化，從而在巖層內(nèi)部顯示出成層的一種變化現(xiàn)象。

　　2.2 它的水理性軟硬互層的吸水率決定在巖土所含孔隙、裂隙的數(shù)量和大小、開閉程度及其分布情況，和互層的性質(zhì)有關(guān)。

　　如沉積巖普遍吸水率較大，巖體的吸水會導致強度的降低，也會加快軟硬互層的風化速度。

　　在施工期間應尤為注意。

　　2.3 可鉆性用來表示鉆眼或爆破巖石的難度。

　　常用工藝指標來表示，互層容易被鉆頭破碎，往里鉆時，鉆的速度就高，我們通常就說它可鉆能性好，反之，我們就說它的可鉆性能差。

　　可鉆性能反映軟硬互層在孔內(nèi)對抗鉆頭損壞的強弱。

　　關(guān)于互層的可鉆性能的類別有兩種不同方法：一個方法有生產(chǎn)工藝的指標決定，另一個分類方向由互層的機械性質(zhì)決定。

　　互層可鉆性并不是巖土原來的屬性，不但有互層的特性來決定性，而且還決定于鉆進技術(shù)工藝條件的高低它受巖土特性的影響。

　　另外在影響互層可鉆性的力學性質(zhì)中，巖石的硬度、彈塑性和研磨性、鉆進技術(shù)工藝條件也起決定作用。

　　2.4 風化層的確定和劃分在地震勘探中是指地面以下的疏松層，即地震波的低速帶，地球表面經(jīng)各種風化作用而形成的疏松堆積層。

　　從上到下，物質(zhì)逐漸變粗，終至于互層。

　　它的形成有熱力風化作用：由于白天和晚上存在溫差導致互層的溫度錯在差異容易產(chǎn)生崩裂。

　　如冰劈(冰楔)作用：互層孔隙中的水應為結(jié)成冰而產(chǎn)生膨脹，只是它的體積增加，其所產(chǎn)生的壓強也隨之增加。

　　鹽分結(jié)晶的撐裂作用：由于互層得水吸收了很多的鹽類，如果它的水分產(chǎn)生蒸發(fā)，剩下的鹽類水一旦到了飽和，就會使它再結(jié)晶，體積也隨之變大，膨脹力也是。

　　巖石卸荷而引起的剝離作用：上邊的互層沒有了，壓力也就隨之變小了，下邊的膨脹就會導致互層的破裂。

　　近年來，波速原位測試技術(shù)是軟硬互層勘察中一種發(fā)展很快的技術(shù)，在各個方面都有應用。

　　考察時要給大量的軟硬互層的物理學參數(shù)和化學參數(shù)，用傳統(tǒng)的方法分析這些參數(shù)不但工序復雜、時間長、成本高，而且不確保精度。

　　而采用波速原位測試新方法則能以較低成本，快速提供有一定精度的互層的物理力學參數(shù)。

　　所有軟硬互層的考察都與它的物理特征息息相關(guān)，而它的物理力學特性與物理參數(shù)又有著相互聯(lián)系。

　　針對他們之間的聯(lián)系可研究多種物理性質(zhì)和化學性質(zhì)及其相關(guān)參數(shù);如利用剪切波速值劃定軟硬互層的全風化層和強風化層。

　　軟硬互層的形成過程，風化層可達幾十米。

　　根據(jù)經(jīng)驗可認為其為全風化層，但其強度又較大，這樣全風化層和強風化層的劃定就極易混淆，也給場地軟硬互層的考察判定工作造成諸多不便。

　　一般情況下，軟硬互層和它的波速有很大關(guān)系，互層越密，波速越高，這時波速測試就可作為判定風化層的有力的判別依據(jù)。

　　3 基礎設計時必須充分考慮軟弱層的承載力、硬層沖切、水文地質(zhì)條件

　　軟弱層的承載力、硬層沖切、水文地質(zhì)條件，都應合理分析，精確的分析，確保其準確性，對軟硬互層場地勘察和基礎設計有重要作用。

　　3.1 軟弱層承載力考慮到驗證方法的合理性和互層周圍的環(huán)境，分析具有合理性和表征性的數(shù)據(jù)，以及它實際受力的情況，結(jié)合同類工程巖土特性參數(shù)反分析結(jié)果來選取工程特性指標，把合理性和表征性確定下來其軟弱層的承載力;有條件時可以進行原位靜載和深層靜載試驗，測試軟硬層承載力;確保其合理性、準確性!同時也有利于軟硬互層的基礎設計。

　　3.2 硬層沖切當互層的上下軟硬不同時，在強度上須同時考慮持力層的沖切破壞和軟下臥層的強度破壞。

　　這兩種破壞的機理和條件互不相同。

　　當前有關(guān)規(guī)范，對軟下臥層的強度驗算已給出了明確的公式，但對硬持力層的沖切驗算則未提供驗算方法，僅硬性規(guī)定了“當存在軟下臥層時，互層以下的硬持力層厚度一般不應過小”。

　　此規(guī)定的根據(jù)“主要是考慮到互層硬持力層太薄，會使互層發(fā)生沖切破壞而承載力明顯降低”。

　　也不利于軟硬互層的基礎設計。

　　同樣較為穩(wěn)妥有效辦法是作必要的測試，綜合測試巖層強度。

　　3.3 水文地質(zhì)條件水文地質(zhì)指自然界中地下水的各種變化和運動的現(xiàn)象。

　　地下水的分布和形成規(guī)律是考察的對象，地下水的物理、化學成分及其合理利用，地下水的不利因素將影響工程建設及其防治等。

　　隨著科學的發(fā)展和生產(chǎn)建設的需要，水文地質(zhì)學由區(qū)域水文地質(zhì)學、地下水動力學、水文地球化學、供水水文地質(zhì)學、礦床水文地質(zhì)學、土壤改良水文地質(zhì)學等分支學科組成。

　　近年來，地熱、地震、環(huán)境地質(zhì)等方面的研究與水文地質(zhì)學和相互滲透，又形成了若干新領域。

　　在軟硬互層勘察中和基礎設計過程中，水文地質(zhì)問題一直是一個極為重要有容易被忽視的問題。

　　由于沒有足夠的注重。