李向群 周明飛

(吉林建筑大學(xué) 測(cè)繪與勘查工程學(xué)院,長(zhǎng)春 130118)

1 工程概況

該擬建工程位于延吉市經(jīng)濟(jì)開(kāi)發(fā)區(qū)高22.8m的公共建筑,地下1層,地上6層,擬采用框架結(jié)構(gòu),工程性質(zhì)等級(jí)為二級(jí),巖土工程勘察等級(jí)為乙級(jí).地坪標(biāo)高164.70m,根據(jù)建筑總平面圖,結(jié)合建筑物的荷載、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等,本次詳細(xì)勘察階段共布置6個(gè)勘探孔,間距36.6m～36.7m,鉆孔深度7.70m～10.10m.根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》(GB50021-2001)[1]及《巖土工程勘察技術(shù)暫行規(guī)定》(DB/22T367)[2],采用鉆探取樣、原位測(cè)試(標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動(dòng)力觸探)和室內(nèi)試驗(yàn)相結(jié)合的勘探方法，取樣采用靜壓法，室內(nèi)土工試驗(yàn)做土常規(guī)物理力學(xué)性質(zhì)試驗(yàn).

2 工程地質(zhì)條件

2.1 地質(zhì)背景

本區(qū)地層區(qū)劃屬松花江區(qū),吉林延邊分區(qū),延邊小區(qū).出露的地層有:

(1) 侏羅系. 中上統(tǒng)火山巖組(αJ2-3):主要分布在延吉盆地邊緣,在堡格砬子、柳庭洞一帶出露.由一套集塊巖、凝灰?guī)r、安山角礫巖及安山巖組成.

(2) 白堊系. 下白堊統(tǒng)大砬子組(K1d):分布在圖幅的西北部,在新興屯、合作村、臺(tái)巖村一帶出露.下部為砂礫巖段、由厚層狀礫巖、黃褐色粗砂巖組成,上部由長(zhǎng)石砂巖、頁(yè)巖,含油頁(yè)巖及砂頁(yè)巖組成.

上統(tǒng)龍井組(K2l):在朝陽(yáng)川-延吉盆地一帶出露,底部為紫色礫巖,黃色厚層狀含礫粗砂巖,向上漸變?yōu)榛揖G色、紫色細(xì)砂巖、粉砂巖互層產(chǎn)出;上部為灰綠色、磚紅色細(xì)砂巖、粉砂巖及頁(yè)巖組成.

(3) 第三系. 琿春組(E2-3h):主要分布于利民村的東部,清茶館一帶,主要巖性有淺灰黃色粉砂巖、含礫粗砂巖,粘土巖組成.

上新-更新統(tǒng)四方臺(tái)玄武巖(βN2-Qp1):主要出露于延吉嶺、煙囪砬子等地，分布在山頂、呈“桌狀山”地貌景觀.主要由杏仁狀,氣孔狀玄武巖、致密塊狀玄武巖組成,柱狀節(jié)理發(fā)育.

(4) 第四系. 第四系更新統(tǒng)Ⅱ級(jí)階地(Qp3al):分布在延吉河與布爾哈通河匯合口的左岸,為殘余的Ⅱ級(jí)階地,高出基準(zhǔn)面15m～20m左右,由一套沖洪積成因的堆積層組成,主要巖性有黃褐色砂礫石、粘土夾礫、礫石等組成.

第四系全新統(tǒng)Ⅰ級(jí)階地及河漫灘(Q4pal). 各河谷及溝口均有分布,主要由砂礫石、砂及壤土組成.

(5) 侵入巖. 侵入巖主要分布在測(cè)區(qū)的北、東方向,巖性主要為黑云母斜長(zhǎng)花崗巖,花崗閃長(zhǎng)巖組成的華力西晚期的侵入體,和鉀長(zhǎng)花崗巖、白崗巖組成的燕山期侵入巖.

2.2 地質(zhì)構(gòu)造

本區(qū)所處大地構(gòu)造體系位置,相當(dāng)于中北部天山-陰山東西向復(fù)雜構(gòu)造帶和中國(guó)東部長(zhǎng)白山新華夏系隆起帶的交接部位,在區(qū)域性構(gòu)造位置為延邊“山”字型的西翼及弧頂部位,該流域主要地質(zhì)構(gòu)造有:

(1) 延吉斷陷. 泛指延吉與龍井盆地而言,其東西邊緣均以斷層與基盤(pán)接觸,南北兩端不整合于基底之上,斷陷盆地東西向及南北向約在50km左右.

(2) 布爾哈通河逆斷層. 該斷層走向NW310°～320°,由老頭溝向西北延伸至南溝一帶,全長(zhǎng)58km,斷層發(fā)生在二迭系及侏羅系中華力西晚期花崗巖亦為切割,斷層傾向南西,傾角45°～65°;斷層兩側(cè)巖石受強(qiáng)烈擠壓,呈碎裂狀,產(chǎn)生迭互式逆斷層,壓扭性特征也十分明顯,沿?cái)嗔褞в兄行詭r脈侵入.

(3) 朝陽(yáng)河斷裂. 斷裂北起屯林河,經(jīng)朝陽(yáng)河進(jìn)入延吉盆地,全長(zhǎng)70km,斷裂活動(dòng)跡象有:斷裂沿線擠壓破碎現(xiàn)象明顯,斷層面多向西南傾,斷層發(fā)育,五風(fēng)地區(qū)尤為明顯,沿構(gòu)造線有數(shù)個(gè)輝石安山巖體侵入,為此平行的其它溝谷也很發(fā)育,構(gòu)成布爾哈通河的“羽”狀構(gòu)造.

2.3 地層巖性及分布特征

第①層雜填土(Qml). 雜色,主要由建筑垃圾及生活垃圾組成,厚度1.30m～1.50m,該層除在擬建場(chǎng)地北側(cè)的ZK01,ZK02,ZK03號(hào)孔附近未見(jiàn)分布外,其余部位均有該層分布.

第②層粉質(zhì)粘土(Q4al). 棕褐色,軟塑狀態(tài),厚度0.70m～1.50m,無(wú)搖振反應(yīng),稍有光澤,干強(qiáng)度中等,韌性中等,該層在整個(gè)建筑場(chǎng)區(qū)均有分布,層頂標(biāo)高為162.84m～163.44m.在該層下部,出露有厚度為0.10m～0.30m的中細(xì)砂,呈透鏡體分布在整個(gè)擬建建筑場(chǎng)區(qū).

第③層圓礫(Q4al). 灰黃色,飽和,中密狀態(tài),厚度1.80m～4.10m,卵石含量約占16%、礫含量約占40%、砂含量約占40%,含泥量約占4%.卵、礫、礫石磨圓較好,以亞圓形為主,級(jí)配良好,母巖成分主要為花崗巖,該層在整個(gè)建筑場(chǎng)區(qū)均有分布,層頂標(biāo)高為161.44m～162.63m.

第④層泥巖、砂巖互層(K2l). 是本區(qū)基巖之一.泥巖:紫紅色,干鉆可鉆進(jìn),呈全風(fēng)化狀態(tài),泥質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造;砂巖:灰白色,干鉆可鉆進(jìn),呈全風(fēng)化狀態(tài),砂質(zhì)結(jié)構(gòu),層狀構(gòu)造,該層鉆探揭露的最大厚度為5.20m,層頂標(biāo)高為158.34m～159.95m,見(jiàn)圖1所示.

2.4 地下水

本區(qū)地下水主要受大氣降水補(bǔ)給,7～9月份為豐水期,水位年變化幅度1.00m.擬建建筑場(chǎng)地第②層粉質(zhì)粘土層中的地下水滲透系數(shù)為0.01m/d;第③層圓礫層中的地下水滲透系數(shù)為90.0m/d.實(shí)測(cè)地下水初見(jiàn)水位1.00m～2.80m、標(biāo)高是161.44m～162.43m;穩(wěn)定水位1.00m～2.80m、標(biāo)高是161.44m～162.44m.本次勘察期間為平水期,結(jié)合場(chǎng)地地形地貌、地下水補(bǔ)給、排泄條件等因素綜合確定:擬建建筑抗浮水位標(biāo)高為163.50m.

地下水對(duì)土的腐蝕性評(píng)價(jià)如下:環(huán)境類型水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性(本場(chǎng)地環(huán)境類型為Ⅱ類),地層滲透性水和土對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)具有微腐蝕性,長(zhǎng)期浸水狀態(tài)下水和土對(duì)鋼筋混凝土中鋼筋也具有微腐蝕性.

圖1 工程地質(zhì)剖面Fig.1 Profile of engineering geology

3 巖土工程分析評(píng)價(jià)

3.1 場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性

根據(jù)勘察結(jié)果及區(qū)域地質(zhì)資料,建筑場(chǎng)地砂土不液化、無(wú)滑坡、崩塌、泥石流、采空區(qū)、活動(dòng)斷裂等不良地質(zhì)作用和地質(zhì)災(zāi)害.本次勘探深度范圍內(nèi)未發(fā)現(xiàn)埋藏有河道、溝浜、墓穴、防空洞、孤石等對(duì)工程不利的埋藏物,且不存在膨脹巖土、鹽漬巖土、濕陷性土、污染土等對(duì)工程不利的特殊性巖土.

3.2 場(chǎng)地類別

根據(jù)《建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50011-2010)[3]及地區(qū)經(jīng)驗(yàn),估算擬建建筑場(chǎng)地第①層雜填土剪切波速vs=130m/s,第②層粉質(zhì)粘土剪切波速vs=150m/s,第③層圓礫剪切波速vs=300m/s,第④層泥巖、砂巖互層剪切波速vs=350m/s.地層等效剪切波值公式如下:

式中,vse為地層等效剪切波(m/s);di為計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的厚度(m);vsi為計(jì)算深度范圍內(nèi)第i土層的剪切波速(m/s);n為計(jì)算深度范圍內(nèi)土層的分層數(shù);d0為計(jì)算深度,取覆蓋層厚度和20m之間的較小值;t為剪切波在地面至計(jì)算深度之間的傳播時(shí)間.

覆蓋層厚度為8.5m,小于20m,故d0取8.5,由估算的剪切波速值及已知參數(shù)計(jì)算地層等效剪切波速值vse=289.12m/s,場(chǎng)地土屬中硬土.

3.3 凍脹性評(píng)價(jià)

凍結(jié)期間地下水距凍結(jié)面的最小距離hw≤2m,凍結(jié)深度范圍內(nèi)土層為第①層雜填土、第②層粉質(zhì)粘土、第③層圓礫.

根據(jù)本地區(qū)經(jīng)驗(yàn),雜填土屬脹凍土,凍脹等級(jí)Ⅲ級(jí).

按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2016)附錄G的規(guī)定,第②層粉質(zhì)粘土ω=34.0,ωp=24.4,滿足ωp+9<ω≤ωp+15,因此,第②層粉質(zhì)粘土凍脹類別為特強(qiáng)脹凍土,凍脹等級(jí)Ⅴ級(jí).

第③層圓礫的顆粒粒徑<0.075mm的顆粒含量<15%,按《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50007-2016)[4]附錄G的規(guī)定,第③層圓礫層可按不凍脹考慮.

4 巖土參數(shù)統(tǒng)計(jì)分析

4.1 室內(nèi)土工試驗(yàn)

在試驗(yàn)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)自由活塞式取土器取6組原狀土進(jìn)行土工試驗(yàn),粘土土工試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表1.

表1 粘土土工試驗(yàn)Table 1 Clay soil test

從表1數(shù)據(jù)可以看出:粘土塑性指數(shù)位于10～17之間,所以該土為粉質(zhì)粘土.該土含水率均大于30%,說(shuō)明土很濕.孔隙比均大于0.9,呈稍密狀態(tài).液性指數(shù)均位于0.75～1之間,呈軟塑狀態(tài).壓縮系數(shù)均大于等于0.5MPa-1,說(shuō)明該土是高壓縮性土,工程性質(zhì)差,不宜作為天然地基的持力層.

在試驗(yàn)點(diǎn)現(xiàn)場(chǎng)通過(guò)鉆頭取6組原狀土進(jìn)行室內(nèi)土工試驗(yàn),獲得圓礫層顆粒級(jí)配,試驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2.

表2 圓礫室內(nèi)土工試驗(yàn)Table 2 Indoor geotechnical test of the round gravel

從表2中可以看出,圓礫層顆粒組成無(wú)斷續(xù),說(shuō)明圓礫層級(jí)配連續(xù)、分布均勻.Cu大于5,級(jí)配良好.

4.2 承載力特征值

各巖(土)層承載力特征值fak(kPa)主要根據(jù)土工試驗(yàn)成果、原位測(cè)試及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定見(jiàn)表3.

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

4.3 壓縮模量及變形模量

建筑場(chǎng)地各巖(土)層的重力密度γ(kN/m3)、粘聚力cq(kPa)、內(nèi)摩擦角φ(°)、壓縮模量ES(MPa)及變形模量E0(MPa)等參數(shù)的給出,主要根據(jù)土工試驗(yàn)成果,標(biāo)準(zhǔn)貫入、動(dòng)力觸探及地區(qū)經(jīng)驗(yàn)綜合確定見(jiàn)表4，其中，表中標(biāo)有※對(duì)應(yīng)的數(shù)值可從工程地質(zhì)手冊(cè)第四版查得[5].

表4 各巖土層的參數(shù)值Table 4 The parameter values for each rock soil layer

5 巖土場(chǎng)地分析評(píng)價(jià)

5.1 天然地基分析評(píng)價(jià)

第①層雜填土. 松散、高壓縮性土,不宜作為擬建建筑的天然地基持力層.

第②層粉質(zhì)粘土. 軟塑狀態(tài),高壓縮性土,工程性能較差,承載力不滿足要求,不宜作為擬建建筑的天然地基持力層.

第③層圓礫. 低壓縮性土,該層分布較均勻,厚度較大,工程力學(xué)性能較好,承載力滿足要求,適宜作為擬建建筑的天然地基持力層.

第④層全風(fēng)化泥巖、砂巖互層:該層分布較均勻,厚度較大,工程性能較好,承載力滿足要求,適宜作為擬建建筑的天然地基持力層.

5.2 地基的均勻性評(píng)價(jià)

地基土各巖土層中③層圓礫層為地基主要受力層,屬同一工程地質(zhì)單元,場(chǎng)地內(nèi)分布較均勻,厚度較大,持力層底面或相鄰基底標(biāo)高的坡度<10%,地基土壓縮范圍內(nèi),巖性單一,無(wú)軟弱下臥層,工程力學(xué)性能較好,故地基既穩(wěn)定又均勻.

6 結(jié)論

通過(guò)對(duì)延吉開(kāi)發(fā)區(qū)進(jìn)行地質(zhì)勘察,結(jié)合室內(nèi)土工試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)及動(dòng)力觸探試驗(yàn),得出以下結(jié)論:

(1) 本地區(qū)處在大地構(gòu)造體系位置,雖然褶皺及斷裂構(gòu)造較為發(fā)育,但均趨向穩(wěn)定,未發(fā)現(xiàn)新構(gòu)造運(yùn)動(dòng)痕跡.且該場(chǎng)地?zé)o不良地質(zhì)作用及特殊性巖土,因此該場(chǎng)地穩(wěn)定,宜擬建建筑物.

(2) 擬建建筑場(chǎng)地第③層圓礫層土質(zhì)條件較好,該層分布較均勻,厚度較大,工程力學(xué)性能較好,承載力滿足要求,建議以該層作為擬建建筑的天然地基持力層.根據(jù)擬建建筑物及場(chǎng)地特征,擬建建筑建議采用獨(dú)立柱基礎(chǔ).

(3) 基坑開(kāi)挖時(shí),應(yīng)采取合理的支護(hù)措施,確保已有建筑物的安全,其余部位可根據(jù)場(chǎng)地周圍環(huán)境及土層情況,可采用自然放坡,雜填土層邊坡和粘土層邊坡高寬比建議采用1∶1.

本工程采用的取樣、原位測(cè)試及試驗(yàn)的數(shù)量及方法滿足相關(guān)規(guī)范的要求,對(duì)測(cè)試結(jié)果影響不大,不同的測(cè)試方法所得結(jié)果基本一致,離散程度小,提供的巖土參數(shù)可靠、適用.