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地质条件论文 宁东新城公租房项目工程地质条件评价及工程地质评价

2019-01-26 11:42:20来源:组稿人论文网作者:婷婷

  摘要:宁东能源化工基地是宁夏工业经济发展的重要引擎,承担着“再造一个宁夏经济总量”的重要任务。随着当地工程项目建设速度加快,优秀的工程地质条件评价及工程地质评价对工程项目建设会起到举足轻重的作用。本文以宁东新城公租房项目为例,对其进行工程地质条件及工程地质进行评价。

  关键词:工程地质条件;工程地质;岩性特征;湿陷性特征;压缩模量

  引 言

  工程地质条件评价主要是根据勘查地质报告,分析研究工程地质条件与工程建筑物的相互影响作用,选择合理的地质环境,保证建筑物的稳定性,确保项目生产的长期性。工程地质评价通过全面分析工程地质环 境,对兴建工程、建筑物的工程地质条件所作的估计。由于建筑物的规模、类型不同,对地质条件的要求也不同,因此工程地质评价需结合建筑物的具体要求进行。

  宁东新城公租房项目是一项解决宁东新城低收入人群及外来务工者的住房问题的民生项目,工期紧,任务重,优秀的工程地质条件及工程地质评价对此项目意义重大。

  项目位于宁东新城槐树庄小区西侧。场地除西北侧分布有小块林地外,其它多为荒地,四周被道路环绕。北邻八号路,南靠文萃东路,西靠文萃西路,东靠广场东路。场地地形较破碎,总体呈南高北低,东高西低之势。勘探点地面高程1256.21~1264.25m, 最大高差8.04m。场地原始地貌单元为宁夏陶灵盐台地缓坡丘陵区,属构造剥蚀、侵蚀堆积地貌单元。

  1 区域地质构造

  场地所处大地构造位置隶属“祁吕贺”山字型构造体系的脊柱——贺兰褶皱隆起带,二级构造单元为横山堡—青龙山—彭阳复褶隆起带。该带自灵武横山堡向南经磁窑堡、马家滩、大罗山、云雾山直入甘肃境内,向北延入内蒙古自治区,南北长约300公里,东西宽约30—40公里。自北向南可划分为:横山堡复背斜,磁窑堡—马家滩—荫城复向斜,罗山复背斜,韦州复背斜,青龙山复背斜,惠安堡向斜以及云雾山—彭阳新生代断层隆起带。

  拟建场地处于鄂尔多斯缘拗陷带磁窑堡向斜西翼,属单斜构造,岩层平缓。地表为第四系风积、黄土状粉土、砂土,沿冲沟及山坡堆积有冲洪积相的角砾、碎石。下部基岩主要地层为古近系泥岩、砂岩,岩层平缓,倾向南东,倾角8—15o。根据区域地质资料,其厚度大于50米。

  场地及周围没有发现大的区域性断裂构造,地质条件稳定。

  2 气象环境

  宁东新城地处西北内陆地区,属半干旱、半沙漠大陆性气候。四季分明,降水稀少,蒸发量大,昼夜温差大。年降水量最大为299.1mm,多在150mm左右,降水集中在每年7、8、9三个月份,占全年90%以上,蒸发量近2000mm。区内最高气温41.4℃,最低-28.0℃,年平均9℃。春、秋两季多北风及西北风,最大风力达8级,春季沙尘暴天气出现频繁,尤以3~5月为甚。基本风压值0.65KN/m2,基本雪压值0.20KN/m2。土壤标准冻深1.09m,每年11月下旬开始冰冻,翌年3月解冻。

  3 地基土构成及岩土特性

  勘探揭示:场地地层结构中等复杂,层序较稳定。除地表浅部局部分布有填土外,其下为第四系黄土状粉土、角砾地层,古近系砂质泥岩伏于其下,两者呈不整合接触。各土(岩)层工程地质性状自上而下分述如下:

  第①层:素填土(Q42ml),厚0.4~1.6m,平均0.69m。土黄色,以粉土为主,含少量砂砾石,夹有砖块,局部混有风积粉砂,强度不均,新近堆积,干燥,松散。不宜作为基础持力层,应挖除。

  第②层:黄土状粉土(Q41),厚0.4~4.7m,平均2.09m;层顶埋深0.4~1.6m,平均0.76m,层顶标高1255.44~1264.34m,平均1260.47m。除5#、6#钻孔缺失外,其它钻孔均揭露此层。土黄色,具虫孔及微细孔,夹少量钙质结核,见白色钙质菌丝,局部有粉细砂条带。西侧台地局部为灰白色粉质黏土(当地俗称“白浆土”),土质干硬。黄土状粉土土质稍湿,多呈稍密~中密状态。根据本场地黄土状粉土的分布和野外特征,结合土工试验结果,在0.05~0.15Mpa压力段压缩系数a0.05-0.15=0.06-0.21Mpa-1<0.5Mpa-1;又利用公式R=-68.45e+10.98a-7.16γ+1.18w进行计算,R=-157.4<Ro=-154.8,综合判定该地层属全新世(Q41)黄土。具湿陷性(另述)。属中等压缩性土,层内取原状土样52 件,物理力学指标统计如下表:

  表1 物理力学指标统计表

  Fig.1 Physical and mechanical indexes tab

  统计值

  指标样本数 n最大值-最小值

  平均值标准差

  σ变异 系数 δ修正 系数 γs标准值 φk天然含水量W(%)5211.3-4.5

  7.12.130.291.077.6液 限WL5229.2-22.5

  24.14.500.190.9522.9塑 限WP5220.9-15.1

  17.81.490.081.0218.1天然重度

  γ(kN/m3)5218.2-14.2

  16.10.930.060.9815.8干重度

  γd(kN/m3)5216.9-13.1

  14.80.860.060.9814.5天 然

  孔 隙 比e0520.993-0.601

  0.7700.100.131.030.793压 缩 系 数 a0.05-0.15(Mpa-1)520.21-0.06

  0.12////压 缩 系 数

  A0.1-0.2(Mpa-1)520.18-0.05

  0.10// //压 缩 模 量Es0.0.5-0.15 (Mpa)(Mpa)5234.7-8.3

  18.1////压 缩 模 量

  Es0.1-0.2(Mpa)5235.7-9.9

  20.5////标贯击数

  N(击)8128.0-6.0

  16.45.30.330.9415.4 考虑土层不均匀因素及遇水软化特点,推荐地基承载力特征值ƒak=160kPa。

  第③层:角砾(Q4al+pl), 厚0.3~6.7m,平均2.48m;层顶埋深0.4~4.7m,平均2.14m,层顶标高1253.44~1262.44m,平均1258.39m。灰褐色及杂色,分布不均匀,地层波状起伏。颗粒成分以角砾为主,粒径以2~10 mm者居多,含有碎石,最大粒径达80mm。局部夹5~20cm厚砾砂、中砂薄层及透镜体。骨架颗粒间隙由中粗砂充填。磨圆度差,多呈棱角状及次棱角状。母岩成分以石英砂岩、长石石英砂岩为主,级配差,均匀性较差。多呈密实状态。修正后的重型圆锥动力触探击数统计如下表:

  表2 修正后的重型圆锥动力触探击数统表

  Fig.2 Heavy dynamic penetration test blow count as amended Commission form 频数

  n最大值

  max最小值

  min平均值

  φm标准差

  σf变异系数δ

  δ修正系数γs

  γs标准值

  φk31035.69.021.14.60.220.9820.7

  推荐承载力特征值ƒak=300kPa。

  第④层:砂质泥岩(E),厚度大于30m(未见底);层顶埋深0.6~7.6m,平均4.43m,层顶标高1250.15~1261.37m,平均1256.04m。地层侵蚀面波状起伏。红褐~黄褐色,以砂质泥岩为主,夹粉砂岩、泥岩条带及透镜体,时呈互层状交替出现在层中。含石膏晶体,常呈脉状、不规则状嵌于岩层中。水平层理发育,中厚~厚层状,岩化程度弱(半成岩),属软岩,遇水有软化现象。上部全~强风化,接近基岩侵蚀面有土化现

  象,土化后成为粉质黏土、粉土,岩芯手掰易断,手搓易碎。随深度增加,风化程度逐渐减弱,岩体完整性提高,岩芯呈柱状。推荐承载力特征值:

  ④上: 基岩侵蚀面下3.0m以内 ƒak=300kPa;

  ④下: 基岩侵蚀面3.0m以下 ƒak=400kPa。

  4 水文地质条件

  场地附近无湖泊、水库等地表水体,无河流、渠网、沟谷等地表径流,勘探深度范围内未见地下水,水文地质条件简单。

  5 地下水及土中易溶盐腐蚀性评价

  5.1地基土对建筑材料的腐蚀性

  本次勘察选取2件土样进行地基土侵蚀性分析试验,其分析结果详见附件《易溶

  盐分析报告》。

  依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)附录G,本建筑区基础埋深范围内土层为稍湿的黄土状粉土,属弱透水层,无干湿交替作用,宁夏灵武属干旱区,场地环境类型确定为Ⅲ类。

  根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009版中表G.0.l 进行场地环境类型划分,对地基土的腐蚀性进行判别,详见下表。

  表3 地基土腐蚀性数据分析表

  Fig3 Analysis on soil erosion data tables

  评价类型腐蚀介质规范标准(mg/kg)测试数值(mg/kg)腐蚀性

  评价等级指标值按环境类型

  土对混凝土结构的腐蚀性评价

  (环境类型Ⅲ)SO42-

  (mg/kg)微<750864.54-1134.4弱弱750~4500中4500~9000强>9000Mg2+

  (mg/kg)微<450060.75-85.05微弱4500~6000中6000~7500强>7500总矿化度

  (mg/kg)微<750002556.38-2744.5微弱75000~90000中90000~105000强>105000按地层渗透性

  土对混凝土结构的腐蚀性评价

  (弱透水层)PH值微>5.08.61-8.83微弱5.0~4.0中4.0~3.5强<3.5土对钢筋混凝土结构中钢筋的

  腐蚀性评价土中

  CL-

  含量(mg/kg)微<250478.58-620.38弱-中弱250~500中500~5000强>5000土对钢结构的

  腐蚀性评价PH值微>5.58.62-8.83微弱5.5~4.5中4.5~3.5强<3.5强<20

  依据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)表12.2.1、表12.2.4和表12.2.5,综合评价为:

  地基土中的易溶盐对混凝土结构具弱腐蚀性;

  地基土中的易溶盐对钢筋混凝土结构中的钢筋(A类条件下)具中等腐蚀性;

  地基土中的易溶盐对钢结构(就PH值而言)具微腐蚀性。

  按表12.2.2地层渗透性土对混凝土结构的腐蚀性评价为:

  场地地基土对混凝土结构微腐蚀性。

  易溶盐对建筑材料腐蚀性防护,应符合现行国家标准《工业建筑防腐蚀设计规范》

  (GB50046-2008)的规定。

  5.2 地下水对建筑材料的腐蚀性

  宁东新城地处银川平原中东部干旱区,地下水资源较匮乏,勘察深度未见地下水,不考虑地下水对地下建筑材料的腐蚀性影响。

  6 岩土参数统计与选用

  6.1 统计方法

  (1) 统计地基土的物理力学性质指标时,按其岩性与力学性质分层进行统计。

  (2)各种指标统计时采用“戈洛贝斯”法对离散性较大的试验数据进行剔除,对样本数少于6个的指标,只提供最大值、最小值、平均值和统计频数;对样本数≥6个的

  指标,提供最大值、最小值、平均值、标准差、变异系数、统计频数和对平均值进行修正后的标准值等。标准值按下式确定:

  φk=rsφm

  rs=1±(1.704/√n+4.678/n2)δ

  式中:φk —岩土参数标准值;rs——统计修正系数;

  φm——岩土参数平均值;n——统计频数

  δ——变异系数;

  ±——按不利组合取“+”号或“-”号。

  统计修正系数也可根据工程经验取值。

  (3) 标准贯入试验指标以每层的试验点击数为单元进行统计。

  6.2 岩土参数分析与选用

  由于地基土的各向异性以及在取样、运输和试验过程中难以避免的人为因素影响,为避免试验指标的失真和离散度偏大,在取土质量方面下功夫。探井中采集Ⅰ级原状土样,提高了试验指标的可信度。在使用各项指标时,对变形指标(压缩系数、压缩模量)可使用平均值;对其它指标当统计频数n<6时按不利组合,采用最大或最小平均值;当统计频数n≥6时,按不利组合,采用对平均值进行修正后的标准值。

  7 地基承载力评价

  (1)根据各层土的物理力学性质指标进行统计修正,按修正的指标根据地区经验确定各层土(岩)的承载力。

  (2)根据标准贯入试验锤击数,经修正后,按地区经验确定地基土承载力。

  (3)根据重型圆锥动力触探试验指标,

  按地区经验确定地基土承载力。

  以上三种方法确定各层地基土承载力特征值建议值如下表:

  表4天然状态地基土承载力计算表

  Fig 4 Natural table calculation of bearing capacity of Foundation soil

  地层编号岩土名称物理试验法动探法标贯法

  建议

  承载力

  (kPa)

  承载力标准值承载力承载力特征值特征值标准值特征值(kPa)(kPa) (kPa)①素填土不建议②黄土状粉土18015.4160③1角砾20.7400300④上砂质泥岩(基岩面3.0m以内)29.7-80400300④下砂质泥岩

  (基岩面3.0m以下)》100500400 8地基土的湿陷性评价

  根据《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB 50025-2004)附录A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》,将灵武地区划分为Ⅶ2区(边缘地区)。地区土质修正系数β0为0.50,地基土的受水浸湿可能性和侧向挤出等因素的修正系数β为1.50 。本次勘察共布置取土探井29个,采取I级(不扰动)试样53件,由室内浸水试验结果表明,①层素填土和②层黄土状粉土具湿陷性,湿陷土层

  主要分布在地表下1.5~4.7m深度范围内。湿陷系数 δs=0.015~0.065,计算总湿陷

  量Δs=46~239mm;自重湿陷系数 δZS<0.015,不具自重湿陷性。判定该场地为Ⅰ级(轻微)非自重湿陷场地。

  在湿陷量计算过程中,考虑场地地势低洼,场平期间会有填方工程量存在,故计算总湿陷量、自重湿陷量自天然地面算起。详见《湿陷性特征表》及《土层湿陷性计算评价表》。

  表5 湿陷性特征表

  Fig 5 Characteristics of collapsible tables

  探井号总湿陷量Δs(mm)湿陷类型湿陷等级292非自重湿陷Ⅰ846非自重湿陷Ⅰ1048非自重湿陷Ⅰ16146非自重湿陷Ⅰ2056非自重湿陷Ⅰ26140非自重湿陷Ⅰ3386非自重湿陷Ⅰ42117非自重湿陷Ⅰ4474非自重湿陷Ⅰ46152非自重湿陷Ⅰ5354非自重湿陷Ⅰ5549非自重湿陷Ⅰ6099非自重湿陷Ⅰ6377非自重湿陷Ⅰ64191非自重湿陷Ⅰ6878非自重湿陷Ⅰ71154非自重湿陷Ⅰ7456非自重湿陷Ⅰ7697非自重湿陷Ⅰ80160非自重湿陷Ⅰ8479非自重湿陷Ⅰ87146非自重湿陷Ⅰ89239非自重湿陷Ⅰ91159非自重湿陷Ⅰ9474非自重湿陷Ⅰ97136非自重湿陷Ⅰ 9 地震效应评价

  9.1 地震动参数

  根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010),宁东新城抗震设防烈度为8度,设计基本地震加速度为0.20g,设计地震分组为第二组。

  9.2地基土震陷的可能性

  根据本次勘察结果,场地各层地基土剪切波速值均大于150m/s,除第①层素填土未完成自重固结,处于松散状态外(分布有局限性,厚度小,在基础开挖深度之列),其它各土(岩)层地基土承载力特征值均大于160kPa。根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)条文说明5.7.11条和《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)条文说明4.3.11,结合本工程特性判定,本工程场地无软弱土的震陷影响。

  9.3场地土类型及建筑场地类别

  拟建工程属乙~丙类建筑,根据场地波速测试资料,覆盖层深度范围内土的等效剪切波速(Vse)介于299.6m/s~321.6m/s之

  间,判定场地土类型为中硬场地土;场地覆盖层厚度5.1~13.1m(在3~50m范围内),判定建筑场地类别为Ⅱ类。

  9.4地震液化评价

  勘探深度范围(35m)内未见地下水,场地内无液化土层存在,该场地为非液化场地。在地基主要受力层范围内不存在软弱下

  卧土层,无地震沉陷的可能性。

  9.5 抗震地段划分

  根据本次勘察结果结合场地地形、地貌特征,按照《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)表4.1.1划分,本工程拟建场地为抗震一般地段。

  9.6 场地卓越周期

  拟建场地位于宁夏回族自治区宁东新城,根据本次勘察结果,该场地地基土为“中硬土”,根据《中国地震动参数区划图》(GB18306-2001)附录B,该场地特征周期分区为2区,该场地卓越周期取0.40s。

  10 变形计算指标

  地基变形计算压缩模量宜按实际压力段根据固结试验成果取值,砂类土、碎石土未能取得原状样进行室内试验,其变形模量值根据原位测试结果结合地区经验确定。

  表6压缩(变形)模量建议值表

  Fig 6 Compressed (deformation) modulus recommended values table

  层号

  压缩模量②黄土状粉土③角砾④砂质泥岩

  (基岩面3.0m以内)④砂质泥岩

  (基岩面3.0m以下)Es(MPa)20.744.0(E0)35.350.0 11 岩土工程分析

  该拟建场地地形高低起伏,为典型的丘陵地貌。地层层序较稳定,除第②层黄土状粉土具湿陷性外,无其它不良地质作用。区域地质条件稳定,适宜作为本工程建筑场地

  使用。

  ①层素填土:该土层分布于场地表层,厚0.4~1.6m, 分布有局限性(钻孔揭露比例为7/199)。厚度小,成分以粉土为主,含砂砾,新近堆填,土质松散且不均匀。该土层在开挖深度之列,应将其挖除。

  ②层黄土状粉土:场地大部地段分布,具湿陷性,湿陷性轻微,承载力特征值ƒak=160kpa。不宜作为高层建筑持力层,经垫层处理后可作为商铺、街坊站、变电站、地下车库基础持力层。

  ③角砾:场地广泛分布,厚度变化较大,

  土层密实度较好,土体强度较高,承载力特征值ƒak=300kPa。可作为高层建筑物地基持力层使用。

  ④层砂质泥岩:分布连续,结构稳定,厚度巨大,随深度的增加,其强度及岩化程度亦随之提高。工程地质性能良好,承载力

  特征值ƒak =300~400kPa,即可作为各建筑物的天然地基持力层,又是良好的地基下卧层。当采用桩基础时,又是良好的桩端持力层。

  12 地基均匀性

  拟建场地建筑物较多,地基均匀性详见下表。

  表7 地基均匀性评价表

  Fig 7 Uniformity of Foundation evaluation form

  名 称基础埋深基底落入地层下卧层坡度均匀性结论基底高程(m)1#楼4.0填方、②坡度大于10%不均匀1261.22#楼3.5填方、②、③坡度大于10%不均匀1261.83#楼3.5填方、②不均匀1262.04#楼3.0填方、②坡度大于10%不均匀1262.85#楼3.0填方、②、③坡度大于10%不均匀1261.86#楼3.0②、③不均匀1260.77#楼3.5②、③坡度大于10%不均匀1259.68#楼3.5填方、②不均匀1260.59#楼3.5②、③不均匀1259.110#楼4.0填方、②、③坡度大于10%不均匀1258.111#楼4.0填方、②、③不均匀1259.212#楼4.0填方、②、③坡度大于10%不均匀1260.2S1#楼1.5填方、②不均匀1260.7S2-1#楼1.5填方、②不均匀1262.5S2-2#楼1.5填方、②坡度大于10%不均匀1264.0S3#楼1.5填方、②不均匀1264.3开关站1.5填方、②不均匀1259.8街坊站1.5填方、②不均匀1265.6地下车库5.5②、③、④不均匀约1258 根据《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ72-2004)第8.2.4条 ,天然地基为不均匀地基。

  13 结论

  该场地地形较破碎,地貌类型较单一。地层结构中等复杂,主要土层分布连续但厚度变化较大。场区范围内无埋藏的暗浜、河道、墓穴、土洞等对工程不利埋藏物,无地裂缝、滑坡、泥石流等自然灾害发生。除黄土状粉土在浸水后其强度下降,产生湿陷外,未发现其它不良地质作用,该场地总体稳定,适宜本工程的建设。

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