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桂林巖溶地區巖土工程分析與評價

1.4.1巖土工程分析評價的內容和要求

1.4.1.1巖土工程分析評價內容

巖土工程分析評價是巖土工程勘察成果的核心內容,是以各種勘察成果和收集的已有資料為基礎,結合工程的結構荷載特性和使用要求。巖土工程分析評價的內容主要包括:

(1)巖溶場地穩定性和適宜性評價。總的來說,桂林巖溶區大部分地區地基巖土層分布連續穩定,除巖溶強烈發育帶和塌陷區外,未發現第四紀新構造活動跡象。據史料記載,自公元220年以來,桂林未發生過3.5級以上地震,場地區域穩定性良好。

但在漓江壹級階地調查中,有時發現有大面積的新塌陷區。此外,在城市的東部和西部的壹些地區有強烈的巖溶發育區。這些地區溶洞、土洞或崩塌異常發育,溶洞在基巖中呈串珠狀分布。這些地區的場地適宜性評價結果很差或很差。換句話說,這種場地不適合建築,因為地基處理費用很高。

(2)巖溶地基均勻性評價。在桂林巖溶地區,石灰巖基巖面有時起伏較大,導致第四系地層分布的厚度和力學性質差異較大,對地基的不均勻沈降、樁基持力層的選擇和地基的穩定性都會產生壹定的影響。

(3)根據野外鉆探、原位測試和室內試驗結果,結合本地區建築經驗,並根據相關規範的規定,提出場地內各層巖土設計參數。

(4)預測擬建工程在建設和使用過程中可能出現的各種巖土工程問題,特別是土洞擴大和巖溶塌陷問題,並提出相應的預防措施或地基處理方法。

(5)考慮場地的工程地質條件、建築物的特點和荷載,從安全、經濟、技術可行的原則出發,對地基與基礎、基坑邊坡支護等巖土工程方案的設計提出建議。

(6)預測擬建項目對現有項目的影響,項目建設期間的環境變化,環境變化對項目的影響。比如基坑開挖抽水或者樁基施工是否會誘發周邊巖溶塌陷災害。

(7)場地和地基的地震效應評價。根據《建築抗震設計規範》(GB 50011—2001)的相關規定,對場地地基土層的地震效應進行評價。根據《建築抗震設計規範》(GB 50011—2001),桂林市抗震設防烈度為6度,設計基本地震加速度值為0.05 g,設計特征周期為0.35 s,設計地震分組為第壹組。

1.4.1.2巖土工程評價要點

根據各類工程的類型和特點,巖土工程評價分析的具體內容,除上述內容外,還應區別突出以下重點。

1.4.1.2.1天然地基淺基礎分析與評價

(1)巖溶地基、土洞及其塌陷的穩定性評價與分析;

(2)地基土的均勻性;采用淺基礎時,應註意分析紅粘土地基的不均勻厚度,特別是基巖呈分布的軟流塑紅粘土。

(3)對持力層和地基承載力的建議;

(4)提供地基變形計算參數,按規範校核地基變形,預測建築物變形特征。

1.4.1.2.2樁基工程分析與評價

樁基適用性(1);

(2)對樁基類型和樁端持力層的建議;

(3)樁基設計和施工所需的巖土參數、樁端土地基極限承載力和樁的極限側摩阻力;

(4)分析樁基施工註意事項,提出相應的預防或處理措施建議;

(5)評價樁基施工過程,特別是沈管灌註樁的環境影響,並提出相應的建議。

1.4.1.2.3地基處理分析與評價

(1)地基處理的必要性和可行性分析;

(2)地基處理方法和方案的建議;

(3)根據可能的地基處理方案,提供地基處理設計和施工所需的巖土參數;

(4)提出地基處理的註意事項,預測地基處理對環境可能產生的影響;

(5)工程需要時,可對地基處理進行專項試驗研究,並提交相應的試驗研究報告。

1.4.1.2.4基坑工程分析與評價

(1)巖土的重力、抗剪強度指標等參數;

(2)基坑開挖和支護方案建議;

(3)地下水計算參數和控制方法的建議;

(4)施工期間對周圍建築物和地下管線可能產生的影響及預防措施建議。

1.4.1.2.5邊坡工程分析評價

(1)地形、地貌、覆蓋層厚度、基巖面形狀和坡度、不良地質作用等。

(2)巖土的類型、成因、工程特性、風化和完整性;

(3)巖體主要結構面(特別是軟弱結構面)的類型、產狀、延伸、閉合程度、充填情況、充水情況、力學性質及組合關系,主要結構面與自由面的關系,是否存在外向結構面;

(4)地下水的類型、水位、水壓、水量、補給及動態變化,巖土的滲透性和地下水的出露情況;

(5)氣象條件(特別是雨期和暴雨強度)、匯水面積、坡面植被、地表水對坡腳的侵蝕;

(6)巖土的物理力學性質和軟弱結構面的抗剪強度;

(7)分析邊坡及坡頂和坡上建築物的穩定性,以及對坡下工程和環境的影響;

(8)最佳邊坡形狀和角度的建議;

(9)對不穩定斜坡的處理措施和監測方案的建議。

1.4.1.3巖土工程分析評價要求

(1)壹定要緊密結合工程,充分了解工程結構的類型、特點和荷載組合,分析強度和變形的風險和儲備。

(2)掌握場地的地質背景,考慮巖土材料的不均勻性、各向異性和隨時間的變化,評價巖土參數的不確定性,確定最佳推薦值。

(3)參考類似工程的經驗作為擬建工程的參考,特別是溶洞及其塌陷問題的分析處理經驗。

(4)對於重大工程和復雜的巖土工程問題,應在施工過程中進行監測或量測,並根據監測數據適當修改設計和施工方案,即信息化設計和施工。

1.4.2巖土工程分析與評價方法

桂林巖溶地區巖土工程的分析評價可以采用定性分析評價與定量分析評價相結合的方法進行。在定性分析和評價的基礎上,可以進行定量分析和評價。對於壹些問題,只能進行定性的分析和評價,如場地對擬建工程的選址和適應性,場地地質背景和工程地質條件的分析,巖土性質的描述等。無論是定性分析還是定量分析,都要以詳實的資料和數據為基礎,以理論和類似工程的經驗為依據進行論證,並提出幾個方案進行比較。

定量分析評價的主要內容1.4.2.1

(1)巖土體變形性狀及其限值,特別是地基沈降驗算。

(2)巖土的強度、穩定性和極限值,包括地基和基礎的穩定性、基坑邊坡等。特別是巖溶地基的穩定性驗算,是否發生巖溶塌陷。

(3)巖土強度和承載力的驗算。

1.4.2.2定量分析方法

定量分析可采用解析法、圖解法或數值法。

目前在巖土工程實踐中,巖土工程問題的計算多采用定值法,特殊工程需要時可補充概率分析法進行綜合評價。

1.4.2.3巖土工程計算的極限狀態

根據《巖土工程勘察規範》(GB 50021—2001),巖土工程計算應按極限狀態進行。所謂極限狀態,就是整個工程或者工程的壹部分。如果超過某個狀態,就達不到設計規定的功能要求。各種極限狀態都有明確的標誌或極限。根據工程使用功能,極限狀態可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態。

1.4.2.3.1承載能力極限狀態

承載力極限狀態是指結構或構件的極限承載力或不適合連續承載的變形極限狀態,可分為以下兩種情況:

(1)地基整體滑動、邊坡失穩、圍護結構傾覆、巖溶地基坍塌、滲透破壞等。

(2)巖土過度變形或位移導致工程結構性破壞。工程的結構性破壞是由土體的塌陷、地震沈陷、巖溶塌陷、融沈或其他大變形引起的;由於巖土體水平位移過大,造成樁基傾斜、管道破裂、相鄰工程結構破壞;地下水浮力、靜水壓力或動水壓力等引起的工程結構破壞。

1.4.2.3.2正常服務極限狀態

該極限狀態對應於項目達到正常使用或耐久性的特定極限。在巖土工程中常用來評價巖土的變形、動力響應、透水性和湧水量。屬於正常使用極限狀態的情況如下:

外觀變形、局部損壞、振動等影響正常使用的特定情況。如:因巖土變形,工程出現傾斜、沈降、表面裂縫或裝修損壞等超限情況;因巖土體剛性不足而影響工程正常使用的振動;地下水滲漏影響工程(地下室)的正常使用。

1.4.2.3.3巖土工程計算要求

壹般情況下,巖土工程計算應符合下列要求:

(1)按承載力極限狀態計算,可用於評價巖土地基的承載力和邊坡、擋土墻、地基的穩定性。可根據相關設計規範采用分項系數或總安全系數的方法計算,也可在有經驗時采用隱含安全系數的抗力容許值計算。

(2)按正常使用極限狀態要求進行驗算和控制,可用於評價地基巖土體的變形、透水性和湧水量。

(3)如果工程需要,可通過反分析方法獲得巖土參數,以驗證設計計算,檢查工程效果。如桂柳高速公路邊坡工程巖土抗剪強度指標的計算。

1.4.3巖土參數統計與選擇

目前,桂林巖溶地區巖土工程勘察中巖土參數的統計壹般是根據《巖土工程勘察規範》(GB 50021—2001)的要求,並遵循以下規則:

1.4.3.1巖土物理力學指標

巖土的物理力學指標應根據場地的工程地質單元和層位分別統計。桂林巖溶地區主要巖土層為填土、粘性土、粉土、砂土、卵石和石灰巖。

1.4.3.2巖土工程性質統計指標

巖土工程性質統計指標根據工程性質、勘察階段和工程設計要求分別提供範圍值、計算值(算術平均值或最大最小平均值)、樣本數、變異系數和標準值。

1.4.3.3巖土參數統計

壹般來說,平均值、標準差和變異系數是根據《巖土工程勘察規範》(GB 50021—2001)第14.2條計算的。

1.4.3.4巖土工程參數提供

在巖土工程勘察報告中,應根據以下不同情況提供巖土參數值:

(1)壹般應提供巖土參數的平均值、標準差、變異系數、數據分布範圍和數據量;

(2)計算承載力極限狀態所需的巖土參數標準值應按上述公式計算。

1.4.3.5巖土參數和指標的選擇

在野外工作和室內資料整理工作完成後,提交的巖土工程勘察報告中巖土參數和指標的選取壹般遵循以下原則:

(1)評價巖土性質的指標:天然密度、天然含水量、液限、塑限、塑性指數、液性指數、飽和度、相對密度、吸水率等。,采用指標的平均值;

(2)采用計算正常使用極限狀態所需的巖土參數的平均值,如壓縮性、壓縮模量和滲透系數;

(3)計算承載力極限狀態所需的巖土參數:巖土的抗剪強度指標(最好註明試驗方法),應采用該指標的標準值;

(4)荷載試驗承載力特征值。

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