關于巖土工程勘察中的巖土測試的應用分析

李愛華

（中國建筑材料工業地質勘查中心廣東總隊，廣東 廣州 510450）

巖土工程是一門涉及利用巖石或土壤，進行科學技術改建和重建的土建工程。作為一個實踐性很強的學科，由于巖體構成的復雜性、環境地域性以及外部因素的干擾，巖土工程還不夠成熟。加之巖石結構和土壤之間的相互作用很難把握，所以巖石工程大多具有隱蔽性，并且一旦發生事故，則不易發現和補救的機會。因此，重視巖土測試工作能大大提高勘探工作的效率，基礎工程建設的安全性也能得到保障。

1 工程概況

本文以某建設工程為對象進行實地勘察，該工程重要性等級為一級、場地等級為二級、地基等級為二級，工程勘察等級為甲級。勘探方法采用以鉆探、原位測試和室內巖土試驗相結合的手段進行。穿越各類地貌單元、地層，主要地質體進一步追索，查明工程場地地形地貌特征、水文地質、工程地質條件、地質構造特征及主要不良地質問題，取得的成果滿足設計要求。勘察場地位于玉山縣境內，據現場踏勘及現場鉆探可知，地貌有沖積平原Ⅱ級階地和丘陵兩個地貌單元。地勢平坦，總體顯示中間高兩端低的地勢，山坡自然坡度8°28′-24°56′，一般12度左右。

2 工程地質條件

本次勘察的場區范圍內出露的地層主要有第四系松散堆積物及白堊系南雄組上段（K2n）、白堊系下統周家店組（K1z）基巖。巖層位于下揚子——錢塘古太坳，錢塘陷褶斷束中的上饒凹褶斷束和武功山——官帽臺拱中的武功山臺凸，以單斜構造為主，呈層狀產出。上統南雄組（K2n）為一套紫紅色礫巖、砂巖夾粉砂巖系，屬沖積扇中遠端環境中的砂質片流及小河道充填沉積，為線路主要巖體，大部分基巖裸露，巖層產狀較緩,傾角一般15°～25°之間,巖石強度較低，單層厚度為20cm～40cm之間，植被不發育，廣泛分布于丘陵崗地，厚度大于2000m；下統周家店組（Kz）1為一套粉砂巖、泥巖、安山質凝灰巖夾砂礫巖，場地出露的地層為安山質凝灰巖夾砂礫巖，局部出露，大部分基巖裸露，傾角一般25°～45°，巖石強度較高，單層厚度為50m～100cm之間，廣泛分布于丘陵崗地，厚度大于380m。

工程各地質巖性特征如下：

人工填土（Q4ml）：層厚0.00m～6.80m，灰褐色，松散，稍濕，高壓縮性。主要回填以粘性土、風化砂巖碎屑、塊成分，土體中夾雜少量灰黑色耕植土的有機質成分，含植物根莖等腐殖質。土石類別屬普通土，土石等級為Ⅱ級，承載力基本容許值〔fa0〕=80kPa～150kPa。

中砂（Q4al）：層厚0.00m～6.20m，黃褐色，中密，稍濕，中等壓縮性。粒徑大于0.25mm的顆粒質量超過總質量的50%，粒序級配一般，砂體中不均勻分布少量卵石成分，下部顆粒逐漸增大。土石類別屬普通土，土石等級為Ⅱ級，承載力基本容許值〔fa0〕=100kPa。

卵石（Q4al+pl）：層厚0.00m～3.30m，灰黑色，密實，飽和，低壓縮性。顆粒以圓形及亞圓形為主，粒徑大于20mm的顆粒質量超過總質量的50%（玉琊溪段大于90%），磨圓度較好，粒序級配一般。骨架充填大量粗砂成分。土石類別屬硬土，土石等級為Ⅲ級，承載力基本容許值〔fa0〕=350kPa。

強風化砂巖(K2)：層厚0.00m～6.40m，層頂埋深0.00m～6.80m，層底標高77.38m～123.41m，采芯率85.00%～95.00%。褐紅色，強風化。薄層狀構造，砂質結構，鈣質膠結，風化裂隙較發育，裂隙面可見Fe、Mn質侵染，巖芯破碎，呈碎屑狀、碎塊狀、局部為短柱狀，碎塊用手折可掰斷。主要礦物成分為石英、長石。巖體破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。土石類別屬軟石，土石等級為Ⅳ級，承載力基本容許值〔fa0〕＝350kPa。

強風化泥巖(K1)：層厚0.00m～8.10m，層頂埋深0.00m～9.20m，層底標高85.46m～109.59m，采芯率82.00%～91.00%。灰褐色、豬肝色，強風化。偶見層理，泥質結構，遇水易軟化，手搓呈團塊狀。巖體破碎，巖體基本質量等級為Ⅴ級。土石類別屬軟石，土石等級為Ⅳ級，承載力基本容許值〔fa0〕=300kPa。

3 巖土工程試驗分析

隨著城鎮化的深入發展，建設工程數量越來越多，巖土工程地質勘察發揮著舉足輕重的作用，原位測試技術得到了廣泛的應用。在本次巖土工程地質勘察過程中，為了取得巖土層的各項物理力學指標，釆用室內試驗、現場原位測試相結合的手段進行。

鉆探：鉆探采用XY-1型鉆機為主，SH-30型鉆機、麻花鉆為輔。對第四系松散地層及強風化巖采用泥漿護壁鉆進、沖擊鉆進及螺旋鉆進，對中等風化巖采用金鋼石鉆進。采取原狀土樣的鉆孔，口徑不小于91mm，僅需鑒別地層的鉆孔，口徑不小于36mm；取巖樣鉆孔口徑不小于75mm，鑒別地層巖芯鉆孔口徑不小于59mm。鉆進深度和巖土層分層深度的量測精度，陸域最大允許偏差為±5cm，水域最大允許偏差為±20cm；在變層處校核孔深，終孔后校正孔深。采取巖芯的鉆孔，采用回轉鉆進，軟質巖石及風化破碎巖石采用雙層巖芯管鉆頭鉆進；粘性土采用錘擊鉆進方法或螺旋鉆進方法；碎石土采用套管磨進沖擊鉆取芯鉆進。中、粗、礫砂層取芯困難時，可用標準貫入器間斷取樣。在粘性土中，回次進尺不超過2.0m；在粉土、飽和砂土中，回次進尺不超過1.0m，且不超過取土筒長度；在預計的地層界線附近及重點探查部位，回次進尺不超過0.5m。在巖層中鉆進時，回次進尺不得超過巖芯管長度，在軟質巖層中不得超過2.0m。巖芯采取率完整巖層不小于80%；破碎巖層不小于65%。在鉆進中如遇地下水，停鉆量測初見水位，為測得單個含水層的靜止水位，對砂土和碎石土層停鉆時間不少于0.5h，對粘性土層不少于8h，并在全部鉆孔結束后，同一天內量測各孔靜止水位，量測水位采用測水鐘。水位量測精度不低于±20mm。野外記錄應真實及時，按鉆進回次逐段填寫，嚴禁事后追記。

取樣：粘性土取樣應用薄壁取土器，取樣長度為30cm；試樣應妥善密封，防止濕度變化，嚴禁曝曬和冰凍；保存時間不宜超過三周。巖石試樣利用鉆探巖芯制作，樣長10mm，取樣完成后應立即現場封樣，填寫標簽，分清上下順序，及時送樣。選2個具有代表性鉆孔，取2件地下水水樣進行室內水質分析實驗，水樣數量不少于1.50L。水試樣應及時試驗，清潔水放置時間不超過72小時，稍受污染的水不超過48小時，受污染的水不超過12小時。取土試樣2件作土的腐蝕性測試。

原位測試：標準貫入試驗采用自動脫鉤的自由落錘法進行錘擊，錘擊速率應小于30擊/min。動力觸探試驗采用重型自動落錘裝置；觸探桿最大偏斜度不超2%，錘擊速率每分鐘為15～30擊。波速測試采用單孔法，測點的垂直間距取1m～3m，層位變化處加密，并自下而上逐點測試。

本次的勘探方法采用以原位測試（圓錐動力觸探）的手段、試驗儀器采用重型擊實儀進行。重型圓錐動力觸探試驗是利用質量為65kg的重錘，以一定高度的自由下落，將標準規格的圓錐形探頭打入土層中，根據探頭貫入的難易程度判定土層的性質。該方法相可以連續貫入得到與深度對應的直方圖，有利于分析測試點不同深度的力學性質；測試設備簡單靈活易于操作，有利于將測試點全面布滿場地進行，且試驗周期短。對素填土、中砂、卵石、強風化砂巖、強風化泥巖層各進行重型動力觸探試驗,重型動力觸探試驗經鉆桿桿長校正，測試結果見重型動力觸探試驗成果表1。

表1 重型圓錐動力觸探試驗表

綜上所述，由地面地質踏勘及鉆探查明，場區范圍內第四系覆蓋層力學性質懸殊，其承載力基本容許值〔fa0〕在80kPa～350kPa，物理力學性質差，屬高壓縮性土，不能作為路基基礎持力層，議采用樁基礎，選取中風化砂巖為基礎持力層。

在施工過程中，注意地基土橫向的不均勻性，采取相應措施，并加強地質驗槽，以確保基礎已達持力層及嵌入持力層深度。