軟土地基巖土工程的勘察和數(shù)據(jù)處理分析

張志忠

（河南省地質(zhì)礦產(chǎn)勘查開發(fā)局第五地質(zhì)勘查院，河南 鄭州450000）

在土壤的分布類型中，軟土由于其特殊的特性構(gòu)造而散布于湖沼、河灘和洼地等區(qū)域，其理化特性較弱，對(duì)巖土工程的改造和勘察造成較大的困擾，對(duì)工程建設(shè)的順利實(shí)施有較大的影響［1］。這就需要我們對(duì)軟土地基的質(zhì)量進(jìn)行深入的勘察和調(diào)研，進(jìn)行深入的數(shù)據(jù)性分析，從而結(jié)合實(shí)際推進(jìn)和控制軟土地基工程的建設(shè)施工。

1 軟土地基的概念性闡述及特征體現(xiàn)

在自然地質(zhì)的形成因素的影響下，軟土分布于不同的、廣泛的湖澤區(qū)域、濱海、沼澤等地帶，它在地質(zhì)形成的過程中沒有規(guī)律可循，呈發(fā)散態(tài)分布，并呈現(xiàn)軟硬夾層的構(gòu)成特點(diǎn)［2］。在軟土的地層里，土壤的孔隙比大于1.0，而且土壤的含水量呈液化狀態(tài)，多以黏粒、粉粒的形態(tài)存在于土壤之中，使軟土的承載量較小，易發(fā)生沉降、滑坡、塌陷等危險(xiǎn)事故，給巖土工程施工建設(shè)帶來安全隱患。其主要特征如下：

1.1 軟土地基的流變性特點(diǎn)

軟土富含液體狀態(tài)的水分，其流質(zhì)的狀態(tài)在負(fù)重的承載環(huán)境下，會(huì)迅速地縮減軟土地基中的孔隙。液體分子的物理狀態(tài)隨即發(fā)生改變，出現(xiàn)負(fù)載作用之下的剪切物理變形。這種物理形狀的改變，是一種漸進(jìn)的、徐緩式的切力作用的體現(xiàn)，使軟土地基呈現(xiàn)不穩(wěn)定的狀態(tài)。

1.2 軟土地基的觸變性特點(diǎn)

巖土工程是對(duì)地層的作業(yè)工程，其建設(shè)和施工過程都是對(duì)地層環(huán)境的改變和再造。而在軟土地基之上，任何強(qiáng)烈的振動(dòng)和鉆探、開鑿過程都會(huì)對(duì)軟土地基產(chǎn)生破壞性影響，使軟土在劇烈的外力作用下，發(fā)生結(jié)構(gòu)性的改變，從而對(duì)巖土工程建設(shè)造成安全威脅。

1.3 軟土地基的強(qiáng)壓縮性特點(diǎn)

軟土地基中液體孔隙率比較大，顆粒之間的狀態(tài)比較松軟，使軟土地基猶如一整塊大的海綿。在外力的作用下，土壤構(gòu)造和顆粒分布會(huì)呈現(xiàn)不均勻的沉降狀態(tài)，使軟土的不同特質(zhì)產(chǎn)生不同步的壓縮，從而形成一個(gè)切面，影響巖土工程的穩(wěn)定推進(jìn)。

1.4 軟土地基的低抗力特點(diǎn)

根據(jù)相關(guān)技術(shù)檢測(cè)，自然環(huán)境狀態(tài)之下的軟土地基，會(huì)出現(xiàn)外力作用下的物理變形，而且無法對(duì)剪切狀態(tài)下的不同步變形進(jìn)行自我調(diào)整。因而，相較于硬層地基而言，軟土地基的承載和負(fù)重能力極弱，具有較低的抗壓、抗振性能，巖土建設(shè)工程中極易發(fā)生位移或坍塌事故。

1.5 軟土地基的排水不流暢特點(diǎn)

在大量含水的軟土地基自然狀態(tài)中，其透水的功能較差，因而在長期的承載過程中不利于排水功能的實(shí)現(xiàn)。它呈現(xiàn)利弊相生局面，即一方面使地基的沉降作用時(shí)間延長，另一方面又可以起到加固地基強(qiáng)度的功效。

1.6 軟土地基不勻稱的特點(diǎn)

在復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境下，軟土地基與硬層相夾層，呈現(xiàn)多變的態(tài)勢(shì)。在不同的分布環(huán)境內(nèi)和不同的地質(zhì)構(gòu)造中，巖土工程必須實(shí)現(xiàn)較大的跨度，這也使軟土地基呈現(xiàn)不同步的切力狀態(tài)，形成不勻稱、不穩(wěn)定的地貌表現(xiàn)。

2 軟土地基勘察的內(nèi)容及要點(diǎn)剖析

勘察軟土地基的最終目標(biāo)是通過對(duì)地層表面以及潛藏在地表之下的軟土地基的考察，對(duì)其物理性質(zhì)的分析和檢測(cè)，為巖土工程提供依據(jù)?？辈斓木唧w內(nèi)容包括：首先，基于地質(zhì)學(xué)的角度，對(duì)巖層的層理特征、地質(zhì)構(gòu)造、潛藏狀態(tài)等進(jìn)行考察和勘探；其次，通過物理的科學(xué)性的視角，對(duì)軟土特殊地基的結(jié)構(gòu)變換、物理壓力和應(yīng)力、物理剪切與變形等特征，進(jìn)行科學(xué)規(guī)律化的分析與研究；再次，針對(duì)不同的地質(zhì)風(fēng)貌差異，明晰巖土工程施工的機(jī)械技術(shù)應(yīng)用和材料配備等內(nèi)容［3］。

軟土地基勘察的要點(diǎn)剖析體現(xiàn)在：①地質(zhì)勘探點(diǎn)的布置與設(shè)計(jì)是關(guān)乎勘察成敗的關(guān)鍵點(diǎn)，它受地質(zhì)條件制約，也與勘探場(chǎng)地的形狀緊密相連。在不同的場(chǎng)地形狀中，要布置適宜的勘探點(diǎn)，以便于勘探工作的進(jìn)行。②實(shí)現(xiàn)軟土地基的剪切實(shí)驗(yàn)，軟土地基在承載外力的情況下，會(huì)出現(xiàn)加載或者卸載的頻率變換，軟土內(nèi)部的水壓消散速率指標(biāo)也會(huì)隨之發(fā)生改變?？梢赃\(yùn)用固結(jié)不排水三軸剪切試驗(yàn)進(jìn)行數(shù)據(jù)的采集，或者采用靜力觸探和十字板剪切的方法對(duì)地形復(fù)雜的地帶進(jìn)行采樣，以連續(xù)壓入或重錘敲擊的方式采取樣本，進(jìn)行有機(jī)質(zhì)的含量、燒失量和基床系數(shù)等參數(shù)指標(biāo)的測(cè)量和分析。

3 軟土地基勘察技術(shù)的使用及勘測(cè)數(shù)據(jù)的分析

3.1 勘測(cè)技術(shù)的使用

3.1.1 現(xiàn)場(chǎng)測(cè)繪的勘察技術(shù)。對(duì)不同地質(zhì)的大地測(cè)繪工作復(fù)雜而專業(yè)，必須綜合與地質(zhì)相關(guān)的所有歷史資料、氣候資料、水文資料等，進(jìn)行軟土地基的形成及結(jié)構(gòu)測(cè)繪工作。應(yīng)依照勘察的復(fù)雜程度，進(jìn)行分階段的可行性勘察、初期勘察和補(bǔ)充勘察等，根據(jù)實(shí)地勘察的結(jié)果確定巖土工程施工的不同等級(jí)。

3.1.2 鉆探的勘察技術(shù)。這是一種常用的勘察方法，一般采用干鉆的方式，以避免對(duì)軟土地層造成結(jié)構(gòu)性損壞。取樣的過程中區(qū)分不同的土層，對(duì)于上層的軟土宜采用薄壁取土器取樣。而對(duì)20m之下的土層，由于靜壓的強(qiáng)度不夠，又不能損壞設(shè)備，因而選用巖芯回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)取土的方法。

3.1.3 原位測(cè)試技術(shù)。為了最大化地避免軟土地基的結(jié)構(gòu)被破壞，一般選用1/3～1/2的靜探孔，進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)等，以補(bǔ)充單純采用鉆探技術(shù)的缺陷，更為全面地描述軟土地基的物理學(xué)性質(zhì)。

3.1.4 室內(nèi)試驗(yàn)技術(shù)。在鉆探或者原位測(cè)試的樣本采集之后，需要對(duì)采集的土樣進(jìn)行各種物理化學(xué)的相關(guān)性試驗(yàn)，通過固結(jié)和剪切試驗(yàn)獲取軟土的各項(xiàng)檢測(cè)指標(biāo)。

3.2 勘測(cè)采集的數(shù)據(jù)分析

對(duì)軟土地基的土樣采集，主要是對(duì)試驗(yàn)樣本和原位測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。各種實(shí)驗(yàn)獲取的參數(shù)指標(biāo)，諸如含量和燒失量等，都可以用來評(píng)估軟土的物理性質(zhì)。對(duì)不同地質(zhì)條件下、不同地層深度、不同類型的土樣，采取土工試驗(yàn)或者對(duì)原位數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，最終形成以工程分析為內(nèi)容的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，獲得相關(guān)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)處理結(jié)果［4］。

4 結(jié)語

巖土工程是復(fù)雜的工程，面對(duì)不同的地基時(shí)面臨不同的風(fēng)險(xiǎn)。在軟土地基的施工作業(yè)中，首先要依據(jù)原始的材料和設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行勘察，勘察工作的重點(diǎn)是確立好勘察位置及目標(biāo)。再根據(jù)不同的質(zhì)量要求、深度、類型要求提取不同的土樣，使用各種勘察測(cè)量技術(shù)，對(duì)軟土地基的不同地質(zhì)環(huán)境狀況進(jìn)行勘探。然后，盡量選取先進(jìn)的設(shè)備，使用科學(xué)的評(píng)估分析方法，對(duì)采集的數(shù)據(jù)采用不同方式進(jìn)行處理和分析，確保數(shù)據(jù)準(zhǔn)確、真實(shí)、可靠，從而保證巖土工程的質(zhì)量和效益。

［1］吳水清.軟土地基巖土工程的勘察及其數(shù)據(jù)處理研究［J］.城市建筑，2013（18）:120.

［2］高曉軍.軟土地基的巖土工程勘察和數(shù)據(jù)處理［J］.咸寧學(xué)院學(xué)報(bào)，2011（12）：76-78.

［3］徐貴娃.軟土的巖土工程勘察［J］.西部探礦工程，2012（3）:35-37+47.

［4］李建榮.巖土工程勘察室內(nèi)土工試驗(yàn)質(zhì)量及管理［J］.中國城市經(jīng)濟(jì)，2011（24）：232.