延吉经济开发区地质勘察及基础方案分析评价

李向群 周明飞

(吉林建筑大学 测绘与勘查工程学院,长春 130118)

1 工程概况

该拟建工程位于延吉市经济开发区高22.8m的公共建筑,地下1层,地上6层,拟采用框架结构,工程性质等级为二级,岩土工程勘察等级为乙级.地坪标高164.70m,根据建筑总平面图,结合建筑物的荷载、结构特点等,本次详细勘察阶段共布置6个勘探孔,间距36.6m～36.7m,钻孔深度7.70m～10.10m.根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)[1]及《岩土工程勘察技术暂行规定》(DB/22T367)[2],采用钻探取样、原位测试(标准贯入试验、动力触探)和室内试验相结合的勘探方法，取样采用静压法，室内土工试验做土常规物理力学性质试验.

2 工程地质条件

2.1 地质背景

本区地层区划属松花江区,吉林延边分区,延边小区.出露的地层有:

(1) 侏罗系. 中上统火山岩组(αJ2-3):主要分布在延吉盆地边缘,在堡格砬子、柳庭洞一带出露.由一套集块岩、凝灰岩、安山角砾岩及安山岩组成.

(2) 白垩系. 下白垩统大砬子组(K1d):分布在图幅的西北部,在新兴屯、合作村、台岩村一带出露.下部为砂砾岩段、由厚层状砾岩、黄褐色粗砂岩组成,上部由长石砂岩、页岩,含油页岩及砂页岩组成.

上统龙井组(K2l):在朝阳川-延吉盆地一带出露,底部为紫色砾岩,黄色厚层状含砾粗砂岩,向上渐变为灰绿色、紫色细砂岩、粉砂岩互层产出;上部为灰绿色、砖红色细砂岩、粉砂岩及页岩组成.

(3) 第三系. 珲春组(E2-3h):主要分布于利民村的东部,清茶馆一带,主要岩性有浅灰黄色粉砂岩、含砾粗砂岩,粘土岩组成.

上新-更新统四方台玄武岩(βN2-Qp1):主要出露于延吉岭、烟囱砬子等地，分布在山顶、呈“桌状山”地貌景观.主要由杏仁状,气孔状玄武岩、致密块状玄武岩组成,柱状节理发育.

(4) 第四系. 第四系更新统Ⅱ级阶地(Qp3al):分布在延吉河与布尔哈通河汇合口的左岸,为残余的Ⅱ级阶地,高出基准面15m～20m左右,由一套冲洪积成因的堆积层组成,主要岩性有黄褐色砂砾石、粘土夹砾、砾石等组成.

第四系全新统Ⅰ级阶地及河漫滩(Q4pal). 各河谷及沟口均有分布,主要由砂砾石、砂及壤土组成.

(5) 侵入岩. 侵入岩主要分布在测区的北、东方向,岩性主要为黑云母斜长花岗岩,花岗闪长岩组成的华力西晚期的侵入体,和钾长花岗岩、白岗岩组成的燕山期侵入岩.

2.2 地质构造

本区所处大地构造体系位置,相当于中北部天山-阴山东西向复杂构造带和中国东部长白山新华夏系隆起带的交接部位,在区域性构造位置为延边“山”字型的西翼及弧顶部位,该流域主要地质构造有:

(1) 延吉断陷. 泛指延吉与龙井盆地而言,其东西边缘均以断层与基盘接触,南北两端不整合于基底之上,断陷盆地东西向及南北向约在50km左右.

(2) 布尔哈通河逆断层. 该断层走向NW310°～320°,由老头沟向西北延伸至南沟一带,全长58km,断层发生在二迭系及侏罗系中华力西晚期花岗岩亦为切割,断层倾向南西,倾角45°～65°;断层两侧岩石受强烈挤压,呈碎裂状,产生迭互式逆断层,压扭性特征也十分明显,沿断裂带有中性岩脉侵入.

(3) 朝阳河断裂. 断裂北起屯林河,经朝阳河进入延吉盆地,全长70km,断裂活动迹象有:断裂沿线挤压破碎现象明显,断层面多向西南倾,断层发育,五风地区尤为明显,沿构造线有数个辉石安山岩体侵入,为此平行的其它沟谷也很发育,构成布尔哈通河的“羽”状构造.

2.3 地层岩性及分布特征

第①层杂填土(Qml). 杂色,主要由建筑垃圾及生活垃圾组成,厚度1.30m～1.50m,该层除在拟建场地北侧的ZK01,ZK02,ZK03号孔附近未见分布外,其余部位均有该层分布.

第②层粉质粘土(Q4al). 棕褐色,软塑状态,厚度0.70m～1.50m,无摇振反应,稍有光泽,干强度中等,韧性中等,该层在整个建筑场区均有分布,层顶标高为162.84m～163.44m.在该层下部,出露有厚度为0.10m～0.30m的中细砂,呈透镜体分布在整个拟建建筑场区.

第③层圆砾(Q4al). 灰黄色,饱和,中密状态,厚度1.80m～4.10m,卵石含量约占16%、砾含量约占40%、砂含量约占40%,含泥量约占4%.卵、砾、砾石磨圆较好,以亚圆形为主,级配良好,母岩成分主要为花岗岩,该层在整个建筑场区均有分布,层顶标高为161.44m～162.63m.

第④层泥岩、砂岩互层(K2l). 是本区基岩之一.泥岩:紫红色,干钻可钻进,呈全风化状态,泥质结构,层状构造;砂岩:灰白色,干钻可钻进,呈全风化状态,砂质结构,层状构造,该层钻探揭露的最大厚度为5.20m,层顶标高为158.34m～159.95m,见图1所示.

2.4 地下水

本区地下水主要受大气降水补给,7～9月份为丰水期,水位年变化幅度1.00m.拟建建筑场地第②层粉质粘土层中的地下水渗透系数为0.01m/d;第③层圆砾层中的地下水渗透系数为90.0m/d.实测地下水初见水位1.00m～2.80m、标高是161.44m～162.43m;稳定水位1.00m～2.80m、标高是161.44m～162.44m.本次勘察期间为平水期,结合场地地形地貌、地下水补给、排泄条件等因素综合确定:拟建建筑抗浮水位标高为163.50m.

地下水对土的腐蚀性评价如下:环境类型水和土对混凝土结构具有微腐蚀性(本场地环境类型为Ⅱ类),地层渗透性水和土对混凝土结构具有微腐蚀性,长期浸水状态下水和土对钢筋混凝土中钢筋也具有微腐蚀性.

图1 工程地质剖面Fig.1 Profile of engineering geology

3 岩土工程分析评价

3.1 场地稳定性和适宜性

根据勘察结果及区域地质资料,建筑场地砂土不液化、无滑坡、崩塌、泥石流、采空区、活动断裂等不良地质作用和地质灾害.本次勘探深度范围内未发现埋藏有河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物,且不存在膨胀岩土、盐渍岩土、湿陷性土、污染土等对工程不利的特殊性岩土.

3.2 场地类别

根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)[3]及地区经验,估算拟建建筑场地第①层杂填土剪切波速vs=130m/s,第②层粉质粘土剪切波速vs=150m/s,第③层圆砾剪切波速vs=300m/s,第④层泥岩、砂岩互层剪切波速vs=350m/s.地层等效剪切波值公式如下:

式中,vse为地层等效剪切波(m/s);di为计算深度范围内第i土层的厚度(m);vsi为计算深度范围内第i土层的剪切波速(m/s);n为计算深度范围内土层的分层数;d0为计算深度,取覆盖层厚度和20m之间的较小值;t为剪切波在地面至计算深度之间的传播时间.

覆盖层厚度为8.5m,小于20m,故d0取8.5,由估算的剪切波速值及已知参数计算地层等效剪切波速值vse=289.12m/s,场地土属中硬土.

3.3 冻胀性评价

冻结期间地下水距冻结面的最小距离hw≤2m,冻结深度范围内土层为第①层杂填土、第②层粉质粘土、第③层圆砾.

根据本地区经验,杂填土属胀冻土,冻胀等级Ⅲ级.

按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2016)附录G的规定,第②层粉质粘土ω=34.0,ωp=24.4,满足ωp+9<ω≤ωp+15,因此,第②层粉质粘土冻胀类别为特强胀冻土,冻胀等级Ⅴ级.

第③层圆砾的颗粒粒径<0.075mm的颗粒含量<15%,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2016)[4]附录G的规定,第③层圆砾层可按不冻胀考虑.

4 岩土参数统计分析

4.1 室内土工试验

在试验点现场通过自由活塞式取土器取6组原状土进行土工试验,粘土土工试验数据见表1.

表1 粘土土工试验Table 1 Clay soil test

从表1数据可以看出:粘土塑性指数位于10～17之间,所以该土为粉质粘土.该土含水率均大于30%,说明土很湿.孔隙比均大于0.9,呈稍密状态.液性指数均位于0.75～1之间,呈软塑状态.压缩系数均大于等于0.5MPa-1,说明该土是高压缩性土,工程性质差,不宜作为天然地基的持力层.

在试验点现场通过钻头取6组原状土进行室内土工试验,获得圆砾层颗粒级配,试验数据见表2.

表2 圆砾室内土工试验Table 2 Indoor geotechnical test of the round gravel

从表2中可以看出,圆砾层颗粒组成无断续,说明圆砾层级配连续、分布均匀.Cu大于5,级配良好.

4.2 承载力特征值

各岩(土)层承载力特征值fak(kPa)主要根据土工试验成果、原位测试及地区经验综合确定见表3.

表3 地基土承载力特征值Table 3 Characteristic values for soil bearing capacity (kPa)

4.3 压缩模量及变形模量

建筑场地各岩(土)层的重力密度γ(kN/m3)、粘聚力cq(kPa)、内摩擦角φ(°)、压缩模量ES(MPa)及变形模量E0(MPa)等参数的给出,主要根据土工试验成果,标准贯入、动力触探及地区经验综合确定见表4，其中，表中标有※对应的数值可从工程地质手册第四版查得[5].

表4 各岩土层的参数值Table 4 The parameter values for each rock soil layer

5 岩土场地分析评价

5.1 天然地基分析评价

第①层杂填土. 松散、高压缩性土,不宜作为拟建建筑的天然地基持力层.

第②层粉质粘土. 软塑状态,高压缩性土,工程性能较差,承载力不满足要求,不宜作为拟建建筑的天然地基持力层.

第③层圆砾. 低压缩性土,该层分布较均匀,厚度较大,工程力学性能较好,承载力满足要求,适宜作为拟建建筑的天然地基持力层.

第④层全风化泥岩、砂岩互层:该层分布较均匀,厚度较大,工程性能较好,承载力满足要求,适宜作为拟建建筑的天然地基持力层.

5.2 地基的均匀性评价

地基土各岩土层中③层圆砾层为地基主要受力层,属同一工程地质单元,场地内分布较均匀,厚度较大,持力层底面或相邻基底标高的坡度<10%,地基土压缩范围内,岩性单一,无软弱下卧层,工程力学性能较好,故地基既稳定又均匀.

6 结论

通过对延吉开发区进行地质勘察,结合室内土工试验、标准贯入试验及动力触探试验,得出以下结论:

(1) 本地区处在大地构造体系位置,虽然褶皱及断裂构造较为发育,但均趋向稳定,未发现新构造运动痕迹.且该场地无不良地质作用及特殊性岩土,因此该场地稳定,宜拟建建筑物.

(2) 拟建建筑场地第③层圆砾层土质条件较好,该层分布较均匀,厚度较大,工程力学性能较好,承载力满足要求,建议以该层作为拟建建筑的天然地基持力层.根据拟建建筑物及场地特征,拟建建筑建议采用独立柱基础.

(3) 基坑开挖时,应采取合理的支护措施,确保已有建筑物的安全,其余部位可根据场地周围环境及土层情况,可采用自然放坡,杂填土层边坡和粘土层边坡高宽比建议采用1∶1.

本工程采用的取样、原位测试及试验的数量及方法满足相关规范的要求,对测试结果影响不大,不同的测试方法所得结果基本一致,离散程度小,提供的岩土参数可靠、适用.