软土地基工程勘察技术要点及问题研究论文_苏府忠

软土地基工程勘察技术要点及问题研究论文_苏府忠

中国冶金地质总局西藏地质勘查院 福建省福州市 350108

摘要:软土地基是岩土工程常见的地基类型,做好地基勘察是工程质量的基础。本文分析了软土地基的理化特点与工程特性,着重分析了软土地基工程勘察的技术要点,强调了需要注意的主要问题,以期提升软土地基工程勘察工作质量。

关键词:软土地基;地基工程;勘察技术;力学性质;地面调查;勘探点

软土是一种孔隙比大、低承载力和抗剪度低的小粒土,软土的特性是由环境决定,主要由粘土和粉土和细颗粒构成,有机质含量一般在 15%~5%之间,因此,软土中含有很多的水,所以土壤十分柔软,当土体受到铰动时,流动状态就会下降,进而对工程建设的带来直接危害[1]。近年来,我国的工程建设如火如荼,在众多的施工中不可避免的遇到软土地基,为了保障施工的质量,就要对软体地基进行工程勘察,及时发现问题并采取相应的措施进行解决,进而确保工程的顺利施工和后期的正常运营。

一、软土地基的特征和性质

(一)软土地基的特征

首先从软土地基的物理特征来看,一是其具有高含水量,一般的含水率在40%~60%之间,液限也在40%~60%之间,同时孔隙率较高;二是压缩性高,压缩系数约为0.5~1Mpa,天然状态的软土层大多数属于正常固结状态,近代海岸滩涂沉积为欠固结状态。三是是渗透性弱,由于土壤透渗系数小,延缓了土体的固结过程,对地基的强度有很大的影响。对于软土的识别可以参考《软土地区工程地质勘查规范》,主要具有三个特征[2]。另外软土的分布很广,但是主要分布在长期受雨水浸泡的地方,当然不同类型的软土分布在不同的区域,例如滨海沉积 主要分布在沿海地区,湖波沉积主要分布在周边地区,河滩沉积主要分布在平原或者平原的下游,谷底沉积主要分布在西南、南方山区或丘陵区,长期受雨水浸泡主要分布在北方地区。

(二)软土的工程特性

软土的形成是在一定的条件下,例如静水或缓慢水流的环境中,绝大部分生成于全新世的中晚期,总的说来,软土是比较年轻的沉积物,软土地基甚至存在厚度几十米、上百米,也包括弃土、吹填土及滨海围涂造地的地基。软土地基含水量较高,孔隙比较大,软土多呈软塑或半流塑状态,含水量愈大,土的抗剪强度愈小。另外软土透气性差,软土层的渗透性有明显的各向异性,导致沉降拖延很长时间才能稳定。同时软土具有低抗剪强度,当不排水的情况下,内摩擦角接近于零,最后软土具有较高的可压缩性和明显的流变特性,例如软质土层的压缩系数可以达到0.5~1.5Mpa,在承受荷载的情况下,会引起软土抗剪强度的降低[3]。

二、软土的勘察技术要点

(一)软土的勘察方法

对软土地基进行勘察的目的是要明白软土的类型、分布、水平向与垂直向的均匀性、横断面的变化等物理力学性质指标等,进而为软土地基方案提供所需的依据。

期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆现阶段一般的软土地基勘察采用钻探取样,但是对于河湖相软土,由于土样很容易被扰动,分布厚度小,成层情况不均匀,因此采用单一的钻探取样并不能达到预期的目标,近年来原位测试技术被广泛的应用,优点是可以和室内配合进行,不必原状取样,较好的保持了地基土的天然状态和应力状态,使其测定值有良好的代表性,工作效率相对较高。然而由于软土应力条件比较复杂,因此原位测试试验和室内实验仍有一定的局限性,例如具体的参数很难被准确测得,不能推测土工参数在应力变化时的趋势。由于室内试验和原位测试试验的局限性,因此在具体的软土勘察中两者要结合使用,进而确保取得更加真实的数据和可靠的勘察结果。

(二)软土勘察探与测试技术

对软土进行勘察和测试,一是要勘察点进行布置,例如对于不同的建筑密度要采用不同的布置方法,例如建筑物密集区可以适当少布置,对于单栋建筑则可以适当多布置勘察点,但是至少要保证一个控制点。

二是钻探及钻孔取样,一般来说,地基钻探要尽量减少采用冲洗液,缩短钻程,对于饱和粘土,可以采用泥浆护壁钻进的方法,防止软土地基结构改变土性能,另外要按含水层的位置,对不同含水层要换径并分层止水。例如对于河湖相软土地基取样要遵循优先采用泥浆护壁回钻钻进,这种方法掉样的可能性减少;采用螺旋钻头钻进时,要消除真空负压,清水冲洗钻探时,采用侧喷式冲洗钻头,强制挤入的大尺寸钻具时,改用对土层扰动小的钻进方法。

三是现场原位测试,现有的测试方法往往都是经过运输,然后在实验室进行检测,但是由于运送过程不可避免的受到一些干扰,因此对于软土的勘察需要采用原位测试,使其测定结果的代表性好,弥补室内试验结果的偏差和不足,因此近年来在软土勘察中得到了应广泛的应用,以静力触探、十字板剪切试验最为常用。在静力触探测试技术中要注意探孔深度,应达到软土分布下的底层,探头应匀速、垂直地压入土中,圆锥探头底面积宜采用 10cm2或 15cm2。十字板剪切试验测试技术中要注意插入后至少静置 2~5min,再开始剪切试验,十字板剪切试验抗剪强度的测定精度要达到预定的标准,才能判定软粘性土的固结历史,为后期的勘察提供准确数据。

三、室内试验

由于原位测试技术的复杂和很大的代价,目前室内试验仍是最主要的地质参数提供来源,例如河湖相软土的性质复杂多变,现场的边界条件和应力场等都不好拿捏,鉴于这种情况,该类型的软土更适合在室内进行实验,当然也要结合原位测试的结果做必要修正。室内试验应符合以下要求,对透水性低的软土,通过固结试验测定其固结系数,应选取有代表性的土样进行击实试验。对软土室内试验项目要从以下几点着手,一是物理性质,主要测含水量试验、密度实验、比重实验颗粒分析试验、相对密度试验、界限含水量实验;二是力学性质,主要测固结试验,直接剪切试验(快剪试验和固结快剪试验),三轴压缩试验(不固结不排水试验和固结不排水试验)以及无侧限抗压强度试验;三是水理性质,主要测渗透试验,提供渗透系数,选代表性样品做水理性质;四是化学成分试验,酸碱度试验中的PH 值和有机质含量试验。

四、软土地基工程勘察中所需注意的问题

软土地基勘察是一项复杂系统的工程,首先要做好力学性质的分析,通过原位测试和室内实验明确软土属哪种状态,另外要对取样的整体质量进行保证。这样才能确保软土层基本数据的精准度,例如基岩上部的风化程度、结构分布规律等数据,也要对其进行相关研究,为软土参数提供科学判断。最后是软土的勘察主体是技术人员,因此一定要对技术人员的专业水平提出高的要求,在勘察过程中严格按照勘察步骤进行,进而确保整个工程的质量。

参考文献:

[1]王冠昌,陆森华.软土地基工程的勘察技术要点与问题分析[J].城市建设理论研究(电子版),2017(31):56.

[2]张千山,赵栋,丁玉涛.软土地区岩土工程勘察技术要点分析[J].工程技术研究,2017(08):73+90.

[3]何忠明,彭振斌,卢宗柳,文灿,陈安.高速公路软土地基勘察技术初探[J].矿产与地质,2005(04):458-460.

论文作者:苏府忠

论文发表刊物:《防护工程》2018年第2期

论文发表时间:2018/5/29

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