复杂条件下岩土工程勘察技术及实例分析.pdf

江西建材岩土工程与勘察1552023年7 月复杂条件下岩土工程勘察技术及实例分析蔡明南安徽省阜阳市勘测院有限公司，安徽 阜阳 236800摘 要：复杂地质条件下，岩土工程勘测通常综合运用多种方法，以达到准确查明工程地质和水文地质条件的目的。当前，传统的地质测绘、岩层钻探、原位测试和室内测试已不能满足多种情况下的地质条件，需使用先进的勘测技术和分析工具，获得更准确的勘测结果。文中分析了软土地质条件下的土质边坡稳定性，根据地质、水文和构造的复杂性，采用地形图测量、场地综合地质调查、钻探及室内试验等相结合的方法，在综合分析后，根据勘测数据判断边坡的稳定性。关键词：复杂地质；勘察技术；中软土；稳定性中图分类号：TV221.2 文献标识码：A文章编号：1006-2890（2023）07-0155-03Analysis of Geotechnical Investigation Techniques and Examples under Complex Geotechnical ConditionsCai MingnanAnhui Fuyang Survey Institute Co.Ltd.,Fuyang,Anhui 236800Abstract:Under complex geological conditions,geotechnical engineering survey technology is comprehensively utilized by various methods to accurately identify engineering geological conditions and hydrogeological conditions.At present,traditional geological mapping,rock drilling,in-situ testing and indoor testing can no longer meet the geological conditions of multiple situations and often require the use of advanced surveying techniques and analytical tools to obtain more accurate survey result data.In this study,the stability of soil slope under soft soil geological conditions,due to its geological,hydrological and tectonic complexity,adopts a comprehensive method combining topographic map measurement,comprehensive geological survey of the site,drilling and indoor testing,etc.After comprehensive analysis,the stability of the slope is judged according to the survey data.Key words:Complex geology;Survey technology;Medium and soft soil;Stability0 引言目前，复杂岩土条件下岩土工程勘察技术主要有地质测绘、岩层钻探、原位测试和室内测试技术四种类型1。田敏辉2分析了复杂条件下勘察存在的问题，主要是勘探点的深度和间距的选取、原位测试不规范、地下水采集和式样不达标，以及工程分析评价不合理。岳小飞3提出勘察技术优化策略，完善勘察制度、使用先进勘察技术、优化创新勘察与取样和地下水精准取样。陶中平4以麻栗坝水库为研究对象，认为在复杂地质环境中建造水利水电工程，需重点分析活动断裂、河床深覆盖层和山体稳定性。本文在前人研究基础上，将勘察技术应用到具体实践中，分析软土地基边坡的稳定性。1 工程概况本文研究对象为某住宅小区边坡，该边坡为修建小区配套设施时，开挖自然山体坡脚形成的土质边坡。边坡按其展布特征分为南北两段，总长为110 m。北段边坡总长为85 m，坡高为821 m，总体倾向南西，修建钢筋混凝土挡墙进行支护。不同高度位置的挡墙厚度介于0.60.9 m；南段边坡总长为25 m，坡高为48 m，坡度约36，整段坡面进行了素喷处理，砼厚度为0.2 m，坡面未设置泄水孔；坡脚修建了高1.0 m、厚约0.6 m、埋深约0.4 m的毛石挡墙，挡墙坡脚为上山道路。该边坡砼护面、坡脚地面及挡墙均已出现开裂或变形迹象，潜在地质灾害隐患大。2 工程地质环境2.1 边坡地质雷达探测雷达天线向物体内部发射电磁波，由于物体内部的物理特性差异，其介电常数与雷达波传播速度不同，使电磁波在不同介质界面发生反射，根据发射电磁波至反射波返回的时间差和物体中电磁波的速度来确定反射体距表面的距离，从而分析介质内部的目标体的位置与深度5。由于挡土墙与墙后土体的介电常数不同，二者之间有较明显的反射信号分界面。地质雷达利用宽带高频时域电磁脉冲波的反射勘探目的对象6，通过公式（1）自动求出反射物的深度和范围。（1）式中，t为发射电磁波至反射波返回的时间（s），为探测深度（m），x为探测点位距离（m），v为电磁波的传播速度（m/s）。本文选用500 MHz屏蔽天线进行勘探，工作参数如表1 所示。使用 Groundvision和 Reflexw雷达数据处理软件，对数据文件进行预处理、增益调整、滤波和成图等，最终，得到测线的成果图，如图1 所示。作者简介：蔡明南（1989-），男，安徽涡阳人，本科，工程师，主要研究方向为岩土工程与水利水电勘察。江西建材岩土工程与勘察1562023年7 月表1 地质雷达工作参数项目采样频率/MHz采集时窗长度/ns样点数/个 道间距/m数据采集模式参数6 608701160.01点测图1 勘探剖面成果图该边坡坡脚挡土墙内部反射信号连续性较好，反射信号强度较均匀，挡土墙内钢筋和锚杆反射信号明显，与浆砌片石挡土墙反射信号图谱差异较大，推测为钢筋混凝土挡土墙。挡土墙不同高度位置的厚度变化不大，厚度约0.60.9 m，喷砼护坡结构物厚度约0.150.25 m。2.2 地层岩性根据钻探揭露结合地质雷达及室内土工试验结果，各层岩土体主要岩性特征自上而下分述如下。2.3 水文地质条件场地内无常年性地表水，边坡雨季有大气降水形成的临时性地面片流，勘查边坡在其坡顶修建了截水沟，坡面及坡脚地面采用了砼硬化处理，场地地面水对边坡岩土体的稳定性影响较小。地下水埋藏深度为2.83.8 m，对边坡的稳定和工程施工易造成不利影响。根据钻孔中所取地下水分析，地下水对混凝土及混凝土中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性，应采取相应防护措施。2.4 地质构造及地震危险性分析场地邻近区域有2 条北东向断裂，其中西北部横岗罗湖断裂距场地约1.0 km，东南部田螺坑断裂距场地约1.2 km，勘察区内未见断层通过。受区域构造的影响，勘察区内节理裂隙较发（1）人工填土：黄色、褐黄色，主要由黏性土、碎石颗粒等组成，碎石含量约25%，稍湿、松散，层厚为0.300.80 m。（2）含砾粉质黏土：黄色、黄褐色，局部夹碎石及块石，可塑 硬塑状态，层厚为0.355.80 m。（3）粉质黏土：褐黄、红褐色，由石英砂岩风化残积而成，可塑 硬塑状态，稍具原岩结构，局部夹红褐色黏土成分，不均匀含石英砂砾约20%。层厚为7.2021.80 m。（4）全风化石英砂岩：褐黄色，较密实，岩石完全风化，多已呈土状或碎块状，手捏可碎，断面保留原岩结构。层厚为0.5020.20 m。（5）强风化石英砂岩：灰黄、褐黄色，岩石遭受强烈风化，岩芯呈碎块状、土状，手可捏碎，合金钻进易。层厚为2.8011.20 m。上述各地层的埋深、分布情况如图2 所示。根据试验结果及相关规范，边坡稳定性计算及边坡支护设计所需岩土参数建议值如表2 所示。图2 工程地质剖面图育。构造现今活动性较弱，稳定性较好；罗湖断裂构造现今活动性微弱，场地基本稳定。该区地震活动具有明显的周期性，即低潮期与高潮期交替出现。据记载以来的地震统计，场地外围半径150 km范围内历史上没有破坏性地震发生，现今微震活动少。据历史地震记录资料，本区震级上限为5.5 级，该场地地震环境简单。3 潜在地质灾害及不良工程地质问题分析结合工程勘探及地质雷达探测结果，该边坡潜在地质灾害主要预测为边坡失稳，可能发生于南段边坡，表现形式为滑坡。对该边坡稳定性定量分析，考虑了自然状况和降雨饱和状况。3.1 边坡稳定性计算方法和参数采用考虑了条间力作用的 Bishop法计算边坡稳定性，其计表2 边坡岩土设计参数建议值表地层名称天然密度/（g cm-3）内摩擦角/黏聚力C/kPa岩土体与锚固体的黏结强度特征值frb/kPa边坡坡度允许值（高宽比）土对挡土墙基底摩擦系数 地基承载力特征值fak/kPa渗透系数K/（m d-1）坡高5m坡高510m人工填土1.7512101211.5011.750.20851.0含砾粉质黏土2.1022264011.2511.500.252000.1粉质黏土2.0020244011.0011.250.252200.1全风化石英砂岩2.0521274511.0011.250.302800.2强风化石英砂岩2.103032100坡高8m坡高815m0.404501.010.7511.00江西建材岩土工程与勘察1572023年7 月算公式为：（2）式中，Fs为安全系数，mi为计算系数，i为内摩擦角（），R为滑面半径（m）。该场地地震烈度为7度，地震作用综合系数为0.25，地震作用重要性系数为1.0，条分法土条宽度取2.0 m，当土条重切向分力与滑动方向相反时，视作抗滑力处理。根据土工试验结果并结合地区岩土设计参数经验值进行调整，选取最终计算参数值，具体参数见表3。3.2 计算结果分析将计算参数进行分析计算，可得最不利滑动面计算结果，如表4 所示。表4 最不利滑动面计算结果计算工况自然状态降雨状态滑动圆心（以坡脚为原点）/m2.057,22.6802.057,22.680滑动半径（以坡脚为原点）/m22.77322.773滑动截面积/m282.86782.867总的下滑力/kN755.653867.982总的抗滑力/kN1 200.5151 081.798滑动安全系数1.5891.246由计算结果可知，边坡在自然状态下的安全系数为1.589，满足边坡规范对二级边坡（采用圆弧滑动法）稳定安全系数的要求（1.25）。在降雨饱和状态下，安全系数降为1.246，处于临界稳定状态，但安全储备较少，不满足规范稳定安全要求。由于边坡表层砼护面未设置泄水孔，持续强降雨后，边坡体内地下水位升高，且无正常途径排泄，水、土压力极易在坡脚处形成应力集中区域。由于坡脚护脚毛石墙厚度较薄，埋深较浅，在上述压力作用下，其易发生倾覆变形，从而导致墙身开裂、坡脚地面变形，潜在地质灾害隐患大，需尽快组织边坡治理加固工作。4 结语本文通过对岩土工程勘察技术的综合应用与分析，针对研究对象得出以下结论。（1）该边坡工程地质环境中等，研究区域内有2 条断裂但未见断层通过，地质结构稳定，水文地质条件简单。（2）场地内目前尚未发生崩塌、滑塌等地质灾害，已发不良地质现象为挡墙开裂、地面变形及砼护面老化，预测地质灾害为边坡失稳，表现形式为滑坡。参考文献 1 罗元冲.关于复杂地质条件下岩土工程勘察的应用研讨J.世界有色金属，2017（5）：144-146.2 田敏辉.基于复杂地形地质条件下岩土工程勘察技术的研究 J.建材与装饰，2017（33）：233-234.3 岳小飞.复杂地质条件下岩土工程勘察技术的运用J.有色金属设计，2022，49（3）：117-120.4 陶忠平.复杂地形地质条件岩土工程勘察实践与探索J.岩土工程学报，2007（8）：1178-1183.5 鄢油纤，丛沛桐，侯剑山.地质雷达在地面沉降探测中的应用 J.陕西水利，2021（1）：22-24.6 王强，于雷.地质雷达在软土地区基坑监测中的应用J.建筑技术开发，2019，46（2）：153-154.表3 稳定计算参数值地层名称及成因代号天然抗剪强度饱和抗剪强度天然重度/（kN m-3）黏聚力 c/kPa内摩擦角/饱和重度/（kN m-3）黏聚力 c/kPa内摩擦角/含砾粉质黏土21.02225241921粉质黏土202024221720参考文献 1 钟志辉.基于应力场和变形场的边坡稳定性研究D.武汉：武汉大学，2016.2 王杜，王朦，李者，等.含软弱夹层路堑边坡开挖变形及稳定性分析J.交通科学与工程，2022（3）：26-32.3 夏梓强，王新.基于局部强度折减法和本构模型的非均质边坡稳定分析J.云南水力发电，2022，38（11）：64-67.4 郑颖人，赵尚毅.有限元强度折减法在土坡与岩坡中的应用J.岩石力学与工程学报，2004（19）：3381-3388.5 赵尚毅，郑颖人，邓卫东.用有限元强度折减法进行节理岩质边坡稳定性分析J.岩石力学与工程学报，2003（2）：254-260.6 Zienkiewiccz O C，Humpheson C，Lewis R W.Associated visco-plasticity and plasticity in soil mechanicsJ.Geotechnique，1975，25（4）：671-689.7 Lane P A，Griffiths D V.Assessment of slopes 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