安徽某产业园地基膨胀土调查评价研究

2022-07-05侯其迪

资源信息与工程 2022年3期

侯其迪

(安徽省地质矿产勘查局324地质队，安徽池州 247000)

膨胀土是一种性质复杂的问题土,具有胀缩性、裂隙性、固结性等特性，在我国分布广泛[1]。地基膨胀土调查是了解地基土质质量、避免地基事故的重要手段之一[2]。安庆市某产业园场地勘探深度范围内存在多层膨胀潜势不同的膨胀土，为进一步确定膨胀土范围、特性，对拟建工程场地进行了地基膨胀土调查评价。由于地形地貌比较复杂，在工程建设中将有大量土方需要开挖和回填，需对开挖的土方界定是否为膨胀土并确定其区域范围，以指导后期土方开挖和回填顺序；对已回填在大气影响急剧层以上的膨胀土土方和开挖后裸露地表的地基，需进行调查、取样、试验、评价，并对大气影响急剧层以上的膨胀土提出处理方案。

1 区域环境与工程地质及水文地质条件

1.1 区域地质条件

根据区域地质资料，本项目在区域上位于扬子板块东段下扬子断块[3]，构造上属孔城槽地怀宁褶断带，带内褶皱及断裂构造发育[4]。近场地内断裂构造发育，主要为北东、北北东向断裂，规模较大的有郯庐断裂南段和宿松—枞阳断裂，未见断裂晚第四纪以来存在活动迹象[5]。勘察场地位于百子山倒转背斜核部南西段，背斜轴向由南南东向南渐转为近南北—南西—南西西，出露长度大于16 km，宽约5 km，核部由奥陶系及志留系下统高家边组组成，仅在大胜鸡附近局部见寒武系黄家榜群出露。轴面倾向南东东，倾角40°～50°，背斜南段受头坡断裂带后期复活，以60°方向斜切破坏。场区东侧地层受构造影响，发生扭转，产状150°∠47°。勘察区内断裂构造发育，对勘察区区域构造稳定性有影响的断层主要为头坡断裂(F1)，距勘察区东南侧约700 m。

1.2 气象与水文

安庆市辖区属北亚热带湿润季风气候区，总的气候特征是气候温和、四季分明、雨水充沛、光照充足、无霜期长等。据安庆市气象站安庆站 1951—2014 年气象统计资料，全区多年平均降雨量1 411.05 mm，年最大降雨量2 294.1 mm(1954年)，年最小降雨量758.6 mm(1978 年)。区内降雨年内分布不均，主要集中在4—7月，占全年降雨量的57.21%。特大暴雨、大暴雨天气主要出现在6—7月份。年日照时数2 000～2 200 h。多年平均无霜期241 d，多年平均蒸发量为1 315.4 mm。区内风向以东北风为主，其次为西南风。季节性冻土冻结深度0.2～0.3 m。项目区位于长江中下游北岸，属长江流域皖河水系。项目区外围西侧发育的河流属皖河水系支流，位于皖河下游，紧靠长江，流域面积220.3 km2。

1.3 场地地形地貌

勘察场地区域地貌单元为沿江丘陵，地貌为构造溶蚀低起伏丘陵，丘顶浑圆，丘脊走向多为北东—北西向，丘坡坡度20°～30°，局部可达35°。地形起伏较大，地势最高处位于勘察场地外围北部，海拔标高174.2 m，最低处位于勘察场地外围南部，最低侵蚀基准面标高14.0 m。勘察区微地貌分为河漫滩、丘间谷地及中丘。

2 水文及水、土对建筑材料的腐蚀性评价

2.1 场地地表水

调查评价场地周边地表水主要为季节性山坡降雨水流及水塘。现场引流导致地表水已基本清空，现状仅一个池塘有少量地表水，其他部位基本无地表水出露，雨季顺坡向有少量地表水径流。调查评价场地范围内无其他地表水出露。

2.2 场地地下水

本场地地下水主要为第四系松散岩类孔隙水、基岩裂隙水和碳酸盐岩裂隙溶洞水三种类型。其中松散岩类孔隙水主要赋存于洪坡积及残坡积成因的含砾黏土、碎石土中，赋水性较弱，水量中等，受大气降水及水塘的渗透补给，排泄方式以蒸发排泄为主，碎石土层主要以顺坡向向低洼处渗流补给及排泄；基岩裂隙水主要赋存于奥陶系下统仑山组白云石大理岩的风化裂隙中，赋水性中等，水量中等，受大气降水及上覆地层的垂直渗透补给，以及上游地下水的侧7向渗流补给，排泄方式为地下渗流缓慢向顺坡向排泄；碳酸盐岩裂隙溶洞水主要赋存于奥陶系下统仑山组白云石大理岩的溶蚀裂隙及溶洞中，据区域资料和勘察成果，该层岩溶较发育，地表主要为石芽、溶沟、溶槽、漏斗，地下以溶蚀裂隙、晶洞、溶孔、溶洞为主，受大气降水及上覆地层的垂直渗透补给，以及上游地下水的侧向补给，排泄方式为顺溶蚀裂隙、溶洞向下游及深部渗流排泄。此外，本场地地下水存在少许断层脉状水，主要沿断层破碎带分布，赋存于破碎裂隙带内，受大气降水及上覆地层的垂直渗透补给，以及上游断层破碎带径流补给，排泄方式为顺破碎带向下游及深部渗流排泄。

调查评价期间场地内地下水位埋深0.50～8.40 m，标高28.12～31.32 m，场地无统一地下水位。根据区域地质资料，调查评价场地一般年水位变幅2～3 m。

2.3 地基腐蚀性评价

根据《岩土工程勘察规范》(GB 50021—2001)(2009版)规定，本次勘察场地环境类型为稍湿的弱透水层，地层渗透性为B类，判定场地环境类型为Ⅲ类。pH值为6.45～6.55，腐蚀性离子与易溶盐总量微少，地基土对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋具微腐蚀性，对钢结构具微腐蚀性。

3 地基膨胀土评价

3.1 地基土膨胀潜势

办公楼区域：该场地挖方区取样范围内的黏土层大部分为弱—中等膨胀土，占地面积约2 429.16 m2，占比22.54%，其中膨胀力最大为79.2 kPa，自由膨胀率最大为82%，最小为40%；该场地挖方区取样范围内的黏土层一部分为非膨胀土，占比77.46%，自由膨胀率最大为39%，最小为9.50%，不具膨胀潜势。

厂房西侧区域：该场地挖方区取样范围内的土层大部分为非膨胀土，其中膨胀土大部分为弱膨胀潜势，少量为中等膨胀潜势。据统计，33个取样孔中，自由膨胀率δef<40的孔数为13个，自由膨胀率40≤δef<65的孔数为17个，自由膨胀率65≤δef<90的孔数为3个，自由膨胀率δef≥90的孔数为0个，取样孔为膨胀土(40≤δef)孔数共计20个，占取样孔总数约60.61%。本次样品试验揭示，膨胀土中膨胀力最大为80.2 kPa，自由膨胀率最大为70.5%，最小为3.5%；膨胀土大部分为弱膨胀潜势，少量为中等膨胀潜势。

厂区东侧区域：该场地填方区取样范围内的土层大部分为非膨胀土，其中膨胀土全部分为弱膨胀潜势。据统计，18个取样孔中，自由膨胀率δef<40的孔数为12个，自由膨胀率40≤δef<65的孔数为5个，自由膨胀率65≤δef<90的孔数为0个，自由膨胀率δef≥90的孔数为1个，取样孔为膨胀土(40≤δef)孔数共计6个，占取样孔总数约33.33%。本次样品试验揭示，膨胀土中膨胀力最大为20.5 kPa，自由膨胀率最大为108.0%，最小为11.5%；膨胀土大部为弱膨胀潜势，1个孔的膨胀土为强膨胀潜势，但该膨胀土所处位置在大气影响急剧层以下，对上部建筑物没有影响。

道路区域：该场地填方区取样范围内的土层大部分为非膨胀土，其中膨胀土全部分为弱膨胀潜势。据统计，6个取样孔中，自由膨胀率δef<40的孔数为4个，自由膨胀率40≤δef<65的孔数为2个，自由膨胀率65≤δef<90的孔数为0个，自由膨胀率δef≥90的孔数为0个，取样孔为膨胀土孔数占取样孔总数约33.33%。本次样品试验揭示，膨胀土中膨胀力最大为21.7 kPa，自由膨胀率最大为44.5%，最小为19.0%；膨胀土全部为弱膨胀潜势。

危废填埋场区域：该场地挖方区取样范围内的土层大部分为非膨胀土；膨胀土主要集中在安全填埋二区，安全填埋一区呈北南向零星分布于三段，安全填埋三区分布西北角。据统计，39个取样孔中，自由膨胀率δef<40的孔数为18个，自由膨胀率40≤δef<65的孔数为18个，自由膨胀率65≤δef<90的孔数为3个，自由膨胀率δef≥90的孔数为0个，取样孔为膨胀土(40≤δef)孔数共计21个，占取样孔总数约53.85%。本次样品试验揭示，膨胀土中膨胀力最大为34.2 kPa，自由膨胀率最大为75.0%，最小为3.5%；膨胀土均为弱—中等膨胀潜势。

产业园地基膨胀土调查评价区域示意图见图1。

图1 产业园地基膨胀土调查评价区域示意图

3.2 地基膨胀土适宜性评价

根据本次取样试验成果资料，场地内挖方区大气影响急剧层以内的地层主要由①杂填土、②耕植土、③黏土、④含砾黏土、⑤黏土、⑥全风化板岩和⑦全风化白云石大理岩、⑦-1强风化白云石大理岩等组成。大气影响深度为3.30m，大气影响急剧层深度建议采用1.50 m。

本场地办公楼地段膨胀土地基的胀缩等级为I级，厂房西侧地段膨胀土地基的胀缩等级为I级，危废填埋场地段膨胀土地基的胀缩等级为Ⅱ级，厂房东侧地段膨胀土地基的胀缩等级为I级，道路地段膨胀土地基的胀缩等级为I级。由于膨胀土具有弱—中等膨胀性，易发生胀缩变形，从而造成建(构)筑物、场地(填埋场等)、管道和道路的破坏，因此应采取必要的建筑措施、结构措施和基础措施消除膨胀土的影响。