关于工程地质勘察中的问题思考

赖小伟

（浙江省工程勘察院，浙江 宁波 315012）

1 不良土质的工程地质特性

在工程地质勘察中，主要遇到的是第四纪堆积物。它大多是以陆相为主的松散堆积物，其次是滨海相堆积物及人工堆积物。按成因类型主要分为残积物、崩积物、坡积物、洪积物、冲积物、岩溶溶洞堆积物、冰积物、冻土堆积物、风积物、湖沼堆积物、火山堆积物、构造堆积物及滨海相堆积物。下面就几种常见的成因不良的土质及对工程性能影响较大的填土特性作一简要叙述。

1.1 软弱粘性土：它是由第四纪后期形成的海相、泻湖相、三角洲相和湖沼相沉积物。其特点是天然含水量高、孔隙比大、抗剪强度低、压缩性高、渗透系数小、承载力低、沉降变形大且沉降稳定时问较长。

1.2 饱和粉细砂、饱和粉土：它是由第四纪全新统新近沉积的。其特点是结构较松散，在静载荷作用下有较高的强度，但在振动和地震力的作用下，其超孔隙水压力突然增高使颗粒间的有效应力大大降低，在土中排水条件不畅的情况下，使土粒处于悬浮状态而使土体产生液化有可能产生液化沉陷而使土的承载力降低及地基失稳。因此，应查明饱和粉细砂及饱和粉土的液化谦度、液化层分布范围及液化等级

1.3 湿陷性黄土：它是由风积的一种黄色堆积物，其特点是质地均一、疏松、大孔隙结构、垂直节理发育、多钙质结核 土在自重应力下或在自重应力和附加应力共同作用下遇水后土的结构迅速破坏而产生附加下沉和崩解。湿陷性黄土分为自重湿陷性黄土及非自重湿陷性黄土。

1.4 膨胀土：是指土遇水膨胀，失水收缩的一种高塑性粘士，其主要特点是具有较大的胀缩变形性，且膨胀与收缩具有可逆性。

1.5 杂填土：主要是由人类活动形成的无规律堆积物。特点是成分复杂，颗粒不均匀，孔隙较大，厚度差异大，较疏松及不均匀。按其成分可分为生活垃圾、建筑垃圾和工业垃圾。

2 软土地基勘察的技术要点分析

2.1 地面调查测绘

要完成以下要点:软土地基分布路段的地形、地貌及第四纪地层沉积的关系;软土的成因类型、分布范围、基底地层的性质;软土层内的砂夹层的厚度、颗粒组成及排水性能；软土层的埋深、厚度及上下层间的性质；地下水类型、埋深、补给与排波情况,以及地下水与地表水的水力联系；在软土地基上已建成建筑物在附加应力作用下,对地基强度及变形的影响程度,以及地基处治措施。

2.2 勘探点布置和深度

勘探点布置宜根据成因类型和地基复杂程度确定,勘探点的间距不宜大于30 m；当土层变化复杂时,应予加密。对勘探点的深度,不要简单地按地基压缩层的计算深度确定,而提出根据地质条件、建筑物特点、可能的基础类型来确定。此外还应预计到可能采取的地基处理方案的要求。

2.3 勘探手段以钻探取样与原位测试相结合为原则

①钻探。钻探是岩土工程中划分土层最重要、最关键的一环,对软土取样采用薄壁取土器静压法,从取样至试验的全过程,必须采取有效的措施,保证样品不受扰动、变形、水分流失等其它外界因素的影响；对细砂层采用标准贯入器取样,并选取有代表性的地段采用薄壁取土器采取三件以上的原状砂样进行颗粒分析及粘粒含量测定。

②原位测试。宜采用静力触探、十字板剪切试验。在软土地区用原位测试取代相当数量的钻孔,不仅减少钻探取样和土工试验的工作量,缩短勘察周期,而且可以提高勘察质量。静力触探是软土地区十分有效的原位测试方法。标准贯入试验对软土并不适用,但可用于软土中的砂土层、硬粘性土等。对暗埋的塘、浜、沟、坑穴等宜采用轻型动力触探。

2.4 软土的力学性质参数的测定

按岩土工程类别及勘察阶段采用一种或多种手段测定土的力学参数,这些手段包括室内土工试验、原位测试、间接经验推算、原型观测反分析等。试验土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件均应尽可能与工程的实际条件相模拟。对正常固结的软土应在自重应力下预固结后再作不固结不排水三轴剪切试验。增加了对变形参数的测试要求。变形参数包括:先期固结压力、压缩系数、压缩指数、回弹指数。有关固结问题的有固结系数、有经验时也可用快速固结试验(包括等加荷速率、等应变速率、等水力梯度等),以便引进先进试验技术,缩短试验周期。

3 地基基础方案的选择

地基方案选择主要目的是为了满足上部结构对地基的要求，提高软弱地基的承载能力、防止剪切破坏使地基失稳、防止沉降量过大及不均匀沉降的产生。消除黄土的湿陷性，减轻膨胀土的胀缩性，消除地基土的振动液化沉陷影响。

3.1 天然地基

在工程建设中，应充分利用地基土的工程地质条件，尽可能地选用天然地基。自然界的土一般部是在沉积循环中成层出现的，每层土的地基承载力及物理力学性质指标差别较大，在考虑选用天然地基时，应结合基础形式及上部结构综合考虑。首先应选择上部承载力较高的土层作为天然地基持力层，并验算其下卧层的承载力是否满足要求，如不满足要求，可使基础尽量浅埋，以增加持力层的厚度。对于地质复杂。土质不均、地基软弱、建筑物荷载很大或结构荷载相差悬殊时，即使承载力满足要求也需进行变形验算，两者均满足要求时方可选天然地基。对于经常受水平荷载作用的高耸构(建)筑物、挡土结构以及建造在斜坡上的建(构)筑物或开挖深基坑及遇有软弱土层时，需进行稳定性验算，满足要求后方可选用天然地基。

3.2 软弱粘性土

对于面积不大及埋藏较浅的软弱粘性土可挖除后回填或将基础加深，对于宽度不大的条形基础可采用基础地梁跨越。对于厚度较大的软弱粘性土可采用换土垫层法、灰土桩、深层搅拌法、对于软弱粘性土下部为不含水砂层时可采用砂桩及排水固结法。

3.3 饱和粉细砂、饱和粉土

处理液化地基土时，不能遇见有液化场就全部消除液化沉陷影响，应根据液化等级及建筑物的性质综合确定处理方案。如对于丁类建筑物轻微及中等液化场地可不采取措施，严重液化场地可对基础和上部结构处理。对于丙类建筑物轻微液化及中等液化场地可加强基础和上部结构，严重液化场地应全部消除液化沉陷或部分消除液化沉陷影响并且对基础和上部结构处理。对于乙类建筑物轻微液化场地可部分消除液化沉陷或对基础和上部结构处理。中等液化场地可部分消除液化沉陷且对基础和上部结构处理。严重液化场地应全部消除液化沉陷影响。对于需全部消除液化沉陷影响的场地，处理深度应大干液化深度下限，改善排水条件和增加土的密实度是处理液化地基的有力措施。振冲挤密碎石桩及振冲置换碎石桩可有效地消散超孔隙水压力，增加土的密实度。强夯法和灌浆法可增加土的密实度。也可采用桩基础将桩端深入液化深度以下稳定的土层中。

3.4 膨胀土

膨胀土具有膨胀与收缩性，压力和含水量是影响膨胀与收缩的重要因素。此类土应调查当地的水文地质条件和区域气候条件，测定土的含水量、自由膨胀率和不同压力下的膨胀率，确定地基的胀缩等级。根据场地的工程地质条件、水文地质条件的复杂程度、以及对建筑物产生的影响可选用天然地基，因荷载较大的建筑物能抵消地基的膨胀力，起到控制地基变形的作用，使地基变形变小，选用天然地基时，最好选择三层以上的建筑物。对需进行处理的膨胀土，应考虑湿陷深度、厚度及地下水位的影响。①当膨胀土埋藏在地表下3 m左右且膨胀土较厚或地下水位较深时，尽量利用上部的地基土，将基础浅埋，合理选择基础形式，减小地基胀缩变形量。②当膨胀土埋藏在地表下2-3m，土层厚度在l2m时，可全部挖除膨胀土并用无胀缩的粘性土、灰土及砂替换。③当膨胀土埋藏较浅但土的厚度较大时，可采用换土垫层法进行处理。④当膨胀土埋藏较深且土的承载力满足不了较高层数及载荷较大的建筑物的要求，可采用桩基础。