水利工程厚層砂卵石層勘察方法研究

【中圖分類號】 TU195＼* .2

【文獻標志碼】 A

0 引言

隨著城市經濟水平的快速發展，政府和居民對城市水環境條件改善越來越重視[1]。水是影響巖土體強度，威脅建筑物穩定性的一個重要因素[2-3]。臨近水源地區地質條件相對較差，分布著大量的淤泥、細砂、中砂、卵石等結構松散、承載力較低的巖土體，對工程建設帶來不利影響[4-5]。針對這種地質現象，準確獲取各地層分布情況，提供準確的物理、力學參數是勘察工作的一個重要任務[6-7]。沖洪積平原地區砂卵石層厚度較大，在工程建設過程中若將砂卵石層全部開挖換填，其工程投資將難以估量，因此，在勘察階段準備獲取砂卵石層厚度及力學參數十分重要。

1勘察工作思路及方法

在傳統的工程地質條件勘察工作中，往往采用由點到線、由線到面、由面到體的勘察工作思路，利用勘探成果進行工程地質分析，屬于歸納總結的過程。傳統的勘察工作思路，首先需要按照相關規范完成大量的勘探工作，勘察成果僅僅只能查明基本地質情況，難以闡述項目所在區工程地質條件。

勘察工作的合理程序應當從資料收集后的分析開始，然后充分利用勘察手段包括：測繪、物探、勘探、原位測試等對分析結果進行驗證。采用這種思路進行工程地質勘察時優勢顯著，從勘察大綱編制開始即對場地主要工程地質問題進行初步分析，針對工程的主要工程地質問題著重進行勘探工作，有助于節省勘察工作量，減少工程地質遺漏問題，同時也可以針對性的獲取巖土工程參數。

在水利工程中厚層砂卵石層勘察工作應當按照以下順序進行：資料收集與分析一地形測繪一鉆孔勘探—原位測試一室內試驗一獲取結論。

2 工程實例分析

2.1 工程概況

錦江綠道項目是市建設公園城市的重要工作內容。錦江綠道工程北起天府源濕地，南至黃龍溪古鎮，河道長度約 150km ，根據初步規劃建成綠道約 240km ，流域面積2000km² 以上，途徑10個區（市）縣，主要建筑物包括亭廊、驛站、碼頭、橋梁、廣場、步道等。本次勘察工作集中于錦江綠道府河段工程，為了打造沿河景觀，構筑物建設緊鄰府河。勘察工作的主要任務是查明地下水分布特征、砂卵石層厚度及強度參數。針對工程所在地特點及勘察的主要任務主要采取植物膠護壁回旋鉆機取芯、現場原位測試、室內試驗分析等方法。

2.2勘察工作過程

2.2.1 地質勘探

工程所在區域距離府河較近，在府河的切割、侵蝕、沖刷作用下，工程所在區域卵石結構松散，中砂厚度較大、分布范圍廣。使用清水鉆進難以滿足取芯率要求，因此，考慮采用植物膠護壁回旋鉆進取芯，保證鉆進取芯率為后期工程地質分析提供可靠支撐（圖1）。

圖1植物膠回旋鉆進取芯

2.2.2 原位測試

采用植物膠護壁取芯保證了鉆孔取芯率，但由于工程所在區域卵石層以松散、稍密為主，僅僅通過取芯難以準確劃分卵石層的密實度，因此考慮結合現場超重型動力觸探進行對比分析，從而準確劃分卵石密實度。

2.2.3 室內試驗

為了準確獲取場地素填土、細砂、中砂、卵石層（不同密實度）的密度、承載力、內摩擦角、粘聚力、變形模量、顆粒級配等參數，從鉆孔取多組試樣，通過室內力學實驗準確分析。

2.3勘察成果分析

2.3.1地層分布及卵石級配

根據鉆孔勘探成果，場地內分布的主要地層為雜填土（厚度 0.6～6.5m ）、淤泥（厚度 0.4～2.7m ）、中砂（厚度0.6m）、卵石。

根據室內顆分試驗，砂卵石中粒徑小于 2mm 的砂礫含量在 8%～20% 之間，平均含量為 14.75% 。松散卵石稍密卵石 d₁₀=0.21～0.31mm，d₆₀=48～51mm，C_u=16 2228.6;中密卵石 d₁₀=0.43～2.0mm，d₆₀=54～55mm，C_u= 27～127.9 ;密實卵石 d₁₀=4.3mm，d₆₀=59mm，C_u=13.7 。不同密實度卵石顆粒級配見表1。

表1不同密實度卵石顆粒級配分析

根據鉆孔揭露成果，在卵石層內部夾有厚度在 0.6m 左右的中砂層，且中砂層分布連續性較差，經推敲，中砂應當以透鏡體形式分布于卵石層中，由于中砂層厚度較低、分布范圍較小，且不在地基建設影響范圍內，對地基影響相對較小。

巖土體密度是一個重要參數，根據室內試驗，淤泥的天然密度在 1.58～1.68g/cm³ 之間，卵石密度在 2.0～2.3 g/cm³ 之間。

2.3.2巖土體力學參數分析

2.3.2.1 原位測試

巖土力學參數獲取是勘察工作的重要內容，本次勘察主要通過現場原位測試（超重型動力觸探、靜力觸探試驗）以及室內力學試驗的方法獲取巖土體力學參數。其中卵石層采用超重型動力觸探進行原位測試，根據統計中砂平均擊數為2.3擊，松散卵石平均擊數為3.3擊，稍密卵石平均擊數為5.4擊，中密卵石平均擊數為7.7擊，密實卵石平均擊數為11.5擊，詳細統計結果見表2。淤泥采用靜力觸探試驗，平均比貫入阻力為 0.29MPa ，詳細統計結果見表3。

表2超重型動力觸探結果

2.3.2.2 室內試驗

不同密實度的卵石室內力學試驗結果見表4。從表4中可知：卵石密實程度與密度關系密切，卵石密度越大，相同垂直荷載作用下卵石的壓縮系數越小，當卵石密度由 1.95g/cm³ 增長至 2.31g/cm³ 時，垂直荷載 0～100kPa 條件下，卵石的壓縮系數由0.067減小至0.036，密實卵石屬于低壓縮性巖土體，內摩擦角也從 26^° 增大至 40^° 。

表3淤泥靜力觸探結果

表4室內力學實驗結果

2.3.2.3 鉆孔波速試驗

根據地質手冊，當 V_s?150ms 時屬于松散卵石，當150s?250m/s 時屬于稍密卵石，當 時屬于中密一密實卵石。根據現場波速試驗，卵石波速介于106～425m/s 之間，可依據波速試驗劃分卵石密實度。

2.3.3不良地質現象調查

不良地質現象調查屬于工程地質勘察的一項重要內容，場地內岸坡高度在 5.0～8.0m 之間，塌岸段岸坡較陡，在府河長期侵蝕、切割、沖刷作用下，巖土體強度劣化發生塌岸現象。此次工程治理中，需要對河道岸采取堤防等治理措施，可保護岸坡免受河水沖刷，避免塌岸現象出現。

3結論

（1）在水利工程勘察階段，提出首先分析區域地質情況，針對重點問題加大勘察措施，對勘察工作進行優化，該方法可準確劃分厚層砂卵石層密實度，為后續設計提供準確的巖土力學參數。

（2）結合成都市“錦江綠道”項目府河一段構筑物勘察工作，綜合分析場地地質情況，合理選擇勘察方法，準確劃分場地地層情況，并為設計單位提供了詳細的巖土強度參數。地層劃分、參數建議均通過專家評審和設計認可。

參考文獻

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