岩土工程勘察课程设计(2)

2020-04-03 11:42

经过现场踏勘及钻探表面,场地地层由杂填土、红粘土及下伏基岩组成,各单元地层由上而下分述如下:

1、杂填土:一般呈褐黄色,空隙度较大,较湿,一般呈稍密—中密,主要由建筑垃圾及植物根茎组成,局部含原建筑砼地坪及基础。该层结构松散,分布于场区大部分区域,层厚达1.4m~1.8m。

2、红粘土:为碳酸盐类岩石风化残积而成的粘土,土质均匀,具上硬下软的特点。分布于杂填土层下,棕红色至褐黄色、黄色,质较纯,土质状态可分为硬塑、可塑、软塑三个状态,由于场地基坑开挖,该层以可塑状态为主,整个场区均有分布。

3、强风化白云岩:以灰黄色为主,钻探岩芯多成土状、沙状,少数碎石状,敲击声哑,岩芯用手较难掰断,小锤能敲碎,岩体破碎,分布不连续,厚1.1m~1.3m。

4、中风化白云岩:紫红色至黄灰色,中至厚层状,细晶质结构,节理微裂隙发育,含少量方解石脉及团块,质硬、性脆,钻探岩芯多成块状、短柱状,少数柱状,岩体内岩溶、节理裂隙发育的地段,岩体完整性稍好。场区有重复的中风化岩层,层厚为4.2m~12.4m。 (六) 岩溶及地下水

场地内基岩主要为白云岩,为碳酸盐岩类,较容易发育溶洞。本次勘察所出现的溶洞位于地表以下1.8m—17.8m。为了能准确的确定其大小,还需要在周围布设密集型钻孔。溶洞内由软塑红粘土充填。由于该溶洞内的软塑红粘土力学强度较低,所以要对其进行一定的处理。 溶洞 大致位置(高程) 大小(高度) 填充物 1 2 3 4 1078.6m-1080.2m 1.6m 1090.0m-1091.2m 0.2m 1080.1 m-1081.7m 1.6m 1074.2m-1075.8m 1.6m 备注 软塑红粘土 无 可能是裂隙 软塑红粘土 软塑红粘土 根据钻探资料,中风化基岩内存在以塑性红粘土填充的溶洞,厚度1.6m左右,甚至更大,按溶洞的具体情况作如下处理方案。

1、对洞口较小的岩溶洞隙,宜采用镶补、嵌塞与跨盖等方法处理;

- 6 -

2、对洞口较大的岩溶洞隙,宜采用梁、板和拱等结构跨越跨越。结构应有可靠的支承面。梁式结构在岩石上的支承长度应大于梁高1.5倍也可采用浆砌块石等堵塞措施;

3、对于围岩不稳定、风化裂隙破碎的岩体、可采用灌浆加固和清爆填塞等措施;

4、对规模较大的岩溶洞隙,可采用洞底支撑或调整柱距等方法处理。

若在地下水位高于基岩表面的岩溶地区,应考虑由人工降低地下水引起土洞或地表塌陷的可能性。塌陷区的范围及方向可根据水文地质条件和抽水试验的观测结果综合分析确定。在塌陷范围内不允许采用天然地基。在已有建筑物附近抽水时,应考虑降水的影响。

(七)岩土物理力学指标

1、杂填土:土层结构松散,物理力学性质差,不能作为基础持力层。

2、红粘土物理力学指标及承载力:

红粘土:根据本次勘察中所取的11件原状土样,采用其中的10件。按照《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的规定,对红粘土的各项测试指标进行的数理成果详见表1,同时参照附表1。 红粘土物理力学指标统计计算表1

土质单参数名称 元 重力密度γ(kN/m) 比重ρ(kg/m ) 饱和度Sr(%) 可塑红孔隙比e 粘土 液限WL(%) 塑限WP(%) 塑性指数IP(%) 液性指数IL 含水比W(%) 液塑比Ir 参数统计样数 区间值 7 7 7 7 7 7 7 7 7 7 变异系数统计修正值平均值 标准值 δ ψ 0.978 0.994 0.988 0.891 0.854 0.873 0.819 0.789 0.958 0.978 17.276 2.759 95.232 1.129 50.023 32.043 17.911 0.270 0.725 1.556 16.6-18.3 17.67 0.030 2.73-2.79 2.78 0.008 94-99 48-83 30-50 18-33 0.21-0.49 0.69-0.82 96.43 0.017 58.57 36.71 21.86 0.34 0.76 0.197 0.172 0.224 0.286 0.057 1.014-1.628 1.27 0.147 1.53-1.66 1.59 0.030 - 7 -

内摩擦角φ(度) 7 内聚力c(Kpa) 7 压缩系数α0-0.5 7 压缩系数α压缩系数α0.5-1 1-2 3.7-8.2 5.81 0.245 31.9-53.7 38.23 0.204 0.32-0.83 0.65 0.271 0.38-0.56 0.48 0.148 0.28-0.45 0.38 0.175 0.24-0.34 0.29 0.136 4.88-7.33 6.02 0.140 0.819 0.849 0.800 0.890 0.870 0.899 0.897 4.760 32.473 0.522 0.424 0.331 0.263 5.401 7 7 7 7 压缩系数α2-3 压缩模量Es (Mpa) 根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)的公式5.2.5:采用土的抗剪强度指标(C、φ值)计算场地可塑红粘土的地基承载力特征如下:

红粘土:?=17.276KN/ m3,?m=20.00 KN/ m3, Ck=32.473Kpa ,Φk =4.760°,查表得:Mb=0.0752,Md=1.3032 , Mc=3.5860

设b=3m、d=0.5m

由公式:fa?Mb?b?Md?md?Mcck2 得: fa=133.38KPa

考虑到在对土样采集、运输、存放等工作时对土样产生的不利影响,使得土样测试结果与地方经验有一定的差距,因而在本次勘查中,根据以上数据统计并结合地方规范《贵州建筑地基基础设计规范》(DB22/45—2004)以及现场袖珍贯入仪测试结果,建议红粘土地基承载力特征值及其力学参数值采用:

红粘土承载力特征值:fa=180kPa Es=7MPa

Ck=32.473kPa Φk=4.760度 重力密度: γ=17.276 kN/m3 (3)岩石力学指标及承载力:

根据钻孔中所取的7件岩芯样的单轴饱和抗压强度,经过数据分析,7个样本中只有中等风化白云岩的样本数(共7个)大于《岩土工程勘察规范》(GB50021—2001)规定的6个。经过数理统计处理,将这7个样本的物理力学指标列于表2,同时参照附表2。

岩体物理力学指标统计表2

折统计修减承载力平均值标准差变异系标准值正系数系特征值faμ ζ 数δ frk(MPa) ψ 数(MPa) ψr - 8 -

项目 白云岩 湿重度γ27.818 0.3653 0.0131 0.9892 27.5167 (KN/m3) 单轴饱和抗压强度fr42.498 8.1963 0.1929 0.8408 35.7314 0.2 7.1463 (MPa) 原始统计53.41、31.77、44.24、40.49、49.42、35.66、 数据 舍弃样本 12.10 (注:岩样径高比为1:2) fa=ψrfrk

fa---岩石地基承载力特征值(kPa);

frk---岩石饱和单轴抗压强度标准值(kPa)

ψr---折减系数。根据岩体完整程度以及结构面的间距、宽度、产 状和组合,由地区经验确定。无经验时,对完整岩体可取0.5;对较完整岩体可取0.2~0.5;对较破碎岩体可取0.1~0.2。

根据岩石单轴饱和抗压强度实验结果,并综合考虑场地地基岩体的风化程度、完整程度以及岩溶发育程度等因素,建议使用以下参数:

强风化白云岩:fa=1Mpa (经验值) 中风化白云岩:fa=7.1MPa (计算值)

三、地基沉降计算

在场地东侧标塔为独立柱基础尺寸4m34m,基础地面处的附加应力为130kPa,地基承载力特征值为fa=180kPa,根据表3所提供的数据,按《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)公式(5.3.5)计算独立桩基础地基最终变形量。变形量计算深度为基础底面下6.0m,沉降计算经验系数取ψs=0.4。

表3

第i基底至第i层土底面土层 距离Zi/m 1 2 3 4 1.6 3.2 6.0 30 Esi/MPa 16 11 25 60 Zi/i 0.4 0.8 1.5 ai 0.936 0.775 0.548 根据《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)公式(5.3.5)np0S??S??(ziai?zi?1ai?1)=11.19mm。 计算地基沉降量得:sS?

i?1Esi- 9 -

四、基坑涌水量预测

经过勘察,由ZK2钻孔得知,该建筑场地的隔水底板高程为1055.5m,静水位于地面以下3.50m处。经过统计计算,采用Dupuit潜水完整井公式,计算渗透系数K,如表4所示。

ZK2钻孔抽水试验相关参数统计表4

孔口 孔深 高程 (m) (m) 静止 水位 (m) 降深 涌水量 s Q (m) (l/s) 0.203 0.374 0.513 单位涌水稳定 量 时间 q (h) (l/s.m) 0.177 8 0.137 8 0.112 8 水温 水位气温 恢复 (C0时间 ) (min) 15 20 15 19 15 10 27 56 观测及 抽水时间 2003.03.24 1.15 10928:00 30.20 1088.50 .00 ~ 2.73 (-3.50) 2003.03.27 20:00 4.60 (1)、计算渗透系数K 0.733QR Dupuit潜水完整井公式:K?lg?2H?S?Sr

R?2SKH

第一次抽水试验数据:

第一次抽水试验数据:

r=0.055m H=40.00m

R=12.0m S=1.15m Q=17.539m3/d 0.733QRK1?lg=0.3316

?2H?S?SrR1?2SKH=8.3765

︱R1-R ︳=3.6235m>ε=0.01

将R1=8.3765m代入Dupuit潜水完整井公式,计算得:

K2=0.3095 m/d R2=8.0926m ︱R2-R1 ︳=0.2839m>ε=0.01m

将R2=8.0926m代入Dupuit潜水完整井公式,计算得:

K3=0.3073 m/d R3=8.0638m ︱R3-R2 ︳=0.0288m>ε=0.01m

将R3=8.0638m代入Dupuit潜水完整井公式,计算得:

K4=0.3071 m/d R4=8.0612m

- 10 -


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