毕业设计论文合肥工业大学汽车工程技术研究院消声室、研发中心、造型室工地现场的岩土工程勘察.doc

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1、摘要：通过对合肥工业大学汽车工程技术研究院消声室、研发中心、造型室工地现场的岩土工程勘察，依据勘察的目的及设计要求，本文对区域地质背景和区域稳定性作了评价。在此基础上，对场地的地形地貌，地基岩土构成，水文地质条件和地基土层的物理力学性质进行了研究。对场地的地震效应，场地稳定性及适宜性作了评价。对拟建场区的类型及场地进行了识别，并进行了工程地质分区。对膨胀土破坏，断层和滑坡等地质灾害进行了评价。同时结合室内土工试验及原位测试的数据，作了有关计算和分析，提出了各土层的天然地基承载力及供设计所用的相关岩土工程参数，对基础型式作了分析。论文最后提出了地基处理方案，供设计部门和施工单位参考。关键词: 岩

2、土工程勘察 土工试验 物理力学性质 地基承载力 地基处理Abstract：Depending on the aim of investigation and principle of design, in this paper, the regional geologic background and the regional stability are evaluated by the geotechnical engineering exploration for HeFei university of technology automobile engineering academy a

3、nechoic room, research center, modeling room. Based on it, the surface feature and site topography, the constitution of ground soil, hydrogeology conditions and physical mechanics character of ground soil stratum are studied. The paper identifies the type of proposed area and the site, and carries o

4、n the engineering geological zone. Then the geological disaster of swelling soil is evaluated. At the same time, combining the data of indoor soil test and in-situ soil test, the paper proposes the natural ground bearing capacity of every soil layer and geological engineering parameters used in desi

5、gn, and analyzes the foundation pattern. At the end of this paper, it gives the suggestion of the foundation treatment plan which is referred by the design department and construction department.Keyword: Geotechnical engineering； Soil test； Physical mechanics character； Ground bearing capacity； Grou

6、nd treatment1前言 进入二十一世纪，随着我国加入WTO，国民经济快速发展，城市建设进入了一个新时期。特别是全国范围的城市化进程，我国的地基处理及工程地质勘察进入了一个新的发展阶段。工程建设场地已并非有较多的选择空间，大多数情况下，只能通过岩土工程勘察查明拟建场地及其周边地区的水文地质、工程地质条件，在对现有场地进行可行性和稳定性论证的基础上，对场地岩土体进行整治改造再利用，这也是岩土工程面临的新形势。 任何建筑都离不开勘察、设计、施工这三个环节，工程勘察为设计和施工提供了可靠依据。本次毕业设计内容是合肥工大汽车研究院研发中心、消声室、造型室岩土工程勘察。一个多月的实践过程中，在单位

7、工程师的指导下，我掌握了野外现场工作的编录方法、现场取样及原位测试方法等的技术要领；室内试验、数据处理以及岩土工程报告的编写。 2 工程概况2.1 工程简介本论文主要是有关合肥工业大学拟建的汽车工程技术研究院研发中心、消声室、造型室岩土工程详细勘察阶段工作，拟建场地位于合肥市大蜀山西侧科学城内，其中研发中心东西长80.5m，南北宽27.3m，6层；消声室为南北长45m，东西宽27.8m，单层；造型室为圆型，单层，直径24m，总建筑面积15532平方米（图2.1）。2.2 勘查目的与任务根据岩土工程勘察规范（GB50021-2001）规定，本工程重要性等级为二级，场地复杂程度等级、地基复杂程度等

8、级皆为三级，综合确定岩土工程勘察等级为乙级。2.2.1 本次岩土勘察目的如下： 勘察的目的是根据设计要求，在工程可行性研究的基础上，对合肥工大汽车工程技术研究院消声室、研发中心、造型室建设场地进一步做好岩土工程勘察工作，为初步选定工程场地、设计方案和编制初步设计文件提供必需的工程地质依据。2.2.2 本次岩土工程勘察的任务如下：1) 查明地基的地层结构及各岩土层的物理力学性质，对地基土的强度与变形特性作出评价;2) 了解场地地下水类型、埋藏条件，并分析其对混凝土的侵蚀性;3) 划分场地土类型及场地类别，对场地和地基的地震效应进行评价；4) 查明场地有无不良地质现象，评价其危害程度并提出整治方案

9、的建议；5) 结合工程及载荷条件供地基基础方案建议及设计施工所需的各种岩土参数。图2.1工程平面位置布置及勘探点布置图2.3勘察工作依据本次勘察工作依照以下规范、标准进行：1.岩土工程勘察规范（GB50021-2001）；2.建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）；3.建筑抗震设计规范（GB50011-2001）；4.膨胀土地区建筑技术规范（GBJ8787）；5.建筑工程地质钻探技术标准（JGJ87-92）；6.原状土取样技术标准（JGJ89-2001）；7.土工试验方法标准（GB/T50123-1999）；8.岩土工程勘察报告编制标准（CECS99:98）；9. 规划及总平面布置图

10、；10. 建设工程勘察合同；2.4主要勘察工作方法2.4.1 工程地质钻探 工程地质钻探使用XY1型钻机，采用泥浆护壁及跟管钻进技术，每回次钻探进尺12m。2.4.2 工程地质原位测试原位测试采用了标准贯入试验、静力触探等几种手段。 1、标准贯入试验：试验方法，钻进至试验深度以上15cm处，清除孔底残土后，再进行试验，采用自由落锤法，锤击速率小于30击/min，先预打入15cm后，再打入30cm。试验记录：记录入土30cm的锤击数，如遇到大于50击的硬土层时，记录50击时的入土深度，或记录入土10cm所需的锤击数。 2、静力触探试验：探头采用单桥探头，锥头截面积10cm2；量测装置采用CL-4

11、A静力触探仪。2.4.3 室内试验项目 粘性土试验项目：天然含水量、天然密度、孔隙比、饱和度、液限、塑限、塑性指数、液性指数、压缩指数、抗剪强度。2.4.4 工程测量 位置及高程量测，使用NAL124水准仪对每孔高程进行测量。静止水位测量，待钻孔终孔24小时以后，用钢尺进行测量。本工程高程采用吴淞高程系。2.5 勘察工作完成情况及工作量根据拟建建筑物规模、性质、结构特点、场地施工条件，结合国家现行的勘察设计等规范要求，本次勘察采用钻孔取土、孔内标贯试验及静力触探进行综合测试。本次勘察完成钻探孔11个（进尺148.1m），取土样19件，做标准贯入试验6次；完成静力触探孔4个（进尺38.0m）。勘

12、探总进尺186.1m。定孔、测量孔口标高15点。外业勘察采用的仪器设备主要有： XY-1型工程钻机1台，CL-4A静力触探仪1台，NAL124水准仪1台。外业勘探工作于2006年3月27日 3月29日进行，室内土工试验于3月31日结束。内业资料整理、图表绘制及文字报告编写、校审工作。3地质及地理概况 根据区域地质图、工勘阶段勘察资料及本次勘察成果，现将本工程区域地质情况叙述如下：3.1自然地理概况合肥位于中国经济最具活力的长江三角洲腹地，吴头楚尾，沿江通海，处于全国经济发展的战略要冲和国内几个经济版块的对接地带，紧邻经济发达的苏、浙、沪地区，经济、文化和长江三角洲有着历史的和天然的联系。特别是

13、延绵800里的沿江城市群和皖江经济带，内拥长江黄金水道，外承沿海地区经济辐射，具有得天独厚的发展条件。经过多年大规模建设，立体的交通网络日瑧完善，全省铁路密度居华东之首，高等级公路密度居中部地区前列，承东启西、连南接北的区位优势更加凸现。勘察区位于合肥科学城，地处合肥西部，属于河流二级阶地，交通便利。合肥地处暖温带与亚热带过渡地区。淮河是中国南北气候的分界线，淮河以北属暖温带半湿润季风气候，淮河以南为亚热带湿润季风气候。全省年平均气温在14-17之间，平均日照1800-2500小时，平均无霜期200-250天，平均降水量800-1800毫米。四季分明，雨量充沛，气候宜人。3.2区域地质背景安徽

14、省总体上可分为华北、北淮阳和扬子三个地层区。拟建场地地处合肥盆地，南面有大蜀山，该区域属华北地层区。据1：500000安徽省地质图和1：1000000安徽省地质构造图等区域地质调查材料，该区有蜀山断裂发育。地层出露比较齐全，奥陶系、石炭系、二叠系、三叠系、侏罗系、白垩系、第三系、第四系。该区域第四系地层发育，分布广泛，主要以冲积类型为主，其次湖积、沼泽沉积和残坡积。本区河流纵横交错，近东西向，源远流长，谷地宽广，阶地发育。 主要由黄色、褐黄色粘土、黄色粉砂、砂质粘土、含钙质结核、铁锰小球及哺乳类、双壳类等组成。断裂发育及粘性土的膨胀性与建筑物的稳定性关系十分密切，是场地勘察中的重点。3.3 地

15、质构造 本工程所在区域属合肥断陷，是新生代陆相坳陷，燕山早期以来形成。合肥断陷位于颖上断裂以南，磨子潭断裂之北，南照集断裂之东，嘉庐深断裂之西。长约160Km，宽约130Km，面积达20000Km2。断陷内堆积了侏罗系、白垩系、下第三系陆相碎屑物，总厚达万米。断陷处于江淮台隆褐北淮阳地槽褶皱带上，盆地的基底主要由中、浅变质岩系构成，断陷内断裂系统复杂，对区域内工程产生影响。3.3.1 蜀山断裂本断裂为隐伏断裂。断裂北测为上白垩统及下第三系，南侧为下中侏罗统及下白垩统。大蜀山及小蜀山出露始新世橄榄玄武岩，断裂中断重力向上延拓5Km梯变带明显，磁场反映微向南凸的近东西向弧形异常带。北倾、倾角陡，长

16、度约155Km。3.3.2 五合断裂本断裂为郯庐断裂带的西界断裂。自五河县城向南，经合肥市、舒城县城，消失在大别山区的山埋河一带，长约350Km。走向北东北北东，断层倾向南东东，东界断裂时而向北西倾斜，倾角70o80o，断裂之东为由上太古界阙集群、中元古界张八岭群组成的隆起，断裂之西主要为晚侏罗世以后的陆相盆地，构成东隆西沉的格局。五合断裂带地震活动频繁，震点自北而南变密，在工程建设中应该予以考虑。图3.1合肥市地质图3.4区域稳定性评价 区域稳定性评价主要从构造稳定性、岩土体稳定性和地面稳定性三个方面进行评价。根据安徽省地质图和安徽省地质构造图，本工程在合肥市西，大蜀山附近，为基本稳定区，稳

17、定性评价：东西向断层发育，现今构造活动性弱，构造较稳定。岩土体稳定方面，地貌以河流二级阶地为主，有膨胀性粘土，属于不稳定土体。地面稳定方面，无岩溶等发育，地面稳定。综合评价：基本稳定。图3.2合肥市地质构造图4 场地工程地质条件4.1地形地貌拟建场地位于合肥市大蜀山西侧科学城内（原合肥市蜀山养殖场）。孔口高程为49.4751.80m，最大高差2.33m，西半部基本平坦，现有拆迁后的建筑垃圾正在清运，东侧为北高南低。高程引测于拟建场地南侧。混凝土道路上标记为B653桩上， BM=50.60m（吴淞高程系），详见“勘探点平面布置图” （图2.1）。场地地貌属江淮丘陵级阶地地貌单元。4.2水文地质条

18、件 拟建场地地下水类型主要为层土中的上层滞水类型。地下水主要补给来源为大气降水，并受地表水径流影响，勘探期间测得的稳定地下水位（静止）埋深为1.003.40m（平均2.57m），水面标高46.3349.10m（平均47.52）。根据场地环境水文地质条件，该地下水对钢筋及混凝土不具侵蚀性。4.3地基岩土构成根据本次钻探揭露，以及静力触探PS曲线力学分层，并结合室内土工试验定名，该场地内各地层自上而下分布为：层杂填土（Qml）杂色，主要由粘性土、碎石等组成，路西侧含有较多的建筑垃圾，含植物根系，可塑，湿。该层全场分布，层厚0.400.70m（平均0.52m）。层粘土（Q3al+pl）黄褐色，硬塑，

19、稍湿，含铁锰结核及少量高岭土，断面光滑且有油脂光泽，无摇震反应，干强度高，韧性好。该层全场分布，层厚2.003.70m（平均2.92m）；层顶埋深0.400.80m（平均0.54m）；层顶标高48.8751.00m（平均49.56m）。层粘土（Q3al+pl）黄色，硬塑，稍湿，含铁锰结核及少量高岭土，断面光滑且有油脂光泽，无摇震反应，干强度高，韧性好。该层全场分布，层厚5.0011.00m（平均8.52m）；层顶埋深2.504.20m（平均3.46m）；层顶标高45.8848.10m（平均46.64m）。层强风化砂质泥岩（K）褐红色,坚硬,稍湿,基本风化成土状,原岩结构可辨,干湿交替易崩解,含

20、云母等矿物。该层仅6个孔揭露，未钻穿；层顶埋深13.4014.70m（平均13.95m）；层顶标高35.2337.10m（平均36.33m）。各岩土层的详细分布情况见“工程地质剖面图4.1”、“钻孔柱状图4.2”及“静力触探曲线图4.3”。4.4地基土层的物理力学性质本次勘察对场地持力层及主要受力土层，进行了原位测试并做了原状土的常规物理指标测试、剪切试验、压缩试验等项目试验，各层土物理力学性质参数详见附录物理力学性质指标统计表。图4.1工程地质剖面图图4.2钻孔柱状图图4.3静力触探柱状图5地震效应评价5.1地震 地震是在地壳表层因弹性波传播所引起的振动作用或现象。地震按其发生的原因，可以分

21、为构造地震、火山地震和陷落地震。此外，还有因水库蓄水、深井注水、采矿和核爆炸等导致的诱发地震。由地壳运动引起的构造地震，是地球上数量最多、规模最大、危害最严重的一类地震。大陆内部的地震分布与板块活动有一定的联系。我国处于欧亚大陆板块与印度洋板块、太平洋板块交接部位附近，地震活动强烈，是世界上最大的一块板内地震区。根据对大陆板块内部地震分布与活断层关系的分析得知，介质条件、结构条件和构造应力场条件，是强震发生的必备条件。震级是地震大小的一种度量，根据释放能量的多少来划分，用“级”来表示。 震级是通过地震仪器的记录计算出来的，地震越强，震级越大。震级相差一级，能量相差约30倍。 地震按震级大小的分

22、类情况： 弱 震：震级小于3 级的地震； 有感地震：震级等于或大于3级、小于或等于5级的地震； 中 强 震：震级大于5级，小于6级的地震； 强 震：震级等于或大于6 级的地震。其中震级大于或等于8 级的又称为巨大地震。5.2地震基本烈度 烈度是表示地面及房屋等建筑物受地震破坏的程度，用“度”来表示。我国将地震烈度划分为12度。 震级和地震烈度是两个完全不同的概念，震级只跟地震释放的能量多少有关，是表示地震大小的度量，所以一次地震只有一个震级；而烈度表示地面受地震的破坏程度，则各地不同，但震中烈度只有一个。 一般而言，震级越大，烈度就越高。同一次地震，震中距不同的地方烈度就不一样（一般情况下，震

23、中地区受破坏的程度最高，其烈度值称为震中烈度，随着震中距的增加，地震造成的破坏逐渐减轻）。烈度的大小除了震级、震中距外，还与震源深度、地质构造和岩性质等因素有关。经过多年实践，我国已制定了一般工程防震抗震的烈度标准。把地震烈度分为基本烈度和设防烈度。所谓基本烈度，是指在今后一定时间（一般按100年考虑）和一定地区范围内一般场地条件下可能遭遇的最大烈度。它是由地震部门根据历史地震资料及地区地震地质条件等的综合分析给定的，是对一个地区地震危险性作出的概略估计以作为工程防震抗震的一般依据。设防烈度也称设计烈度，是抗震设计所采用的烈度。一般建筑物可采用基本烈度为设防烈度，而重大建筑物（如核电站、大坝、

24、大桥）则可将基本烈度适当提高作为设计烈度。我国规定基本烈度（包括度在内）以下的地区，建筑物可以不设防，而超过度的必须采取设防措施。5.3地震效应评价 在地震影响所及的范围内，于地面出现的各种震害或破坏，称之为地震效应。地震效应主要有振动破坏效应和地面破坏效应两种，在斜坡地段还有斜坡破坏效应。地震效应与场地工程地质条件、震级大小和震中距等因素有关，也与建筑的类型和结构有关。抗震设防烈度等于或大于6度的地区，应进行场地和地基地震效应的岩土工程勘察，并应根据国家批准的地震动参数区划和有关的规范，提出勘察场地的抗震设防烈度、设计基本地震加速度和设计特征周期分区。场地地震液化判别应先进行初步判别，当初步

25、判别认为有液化可能时，应再作进一步判别。液化的判别宜采用多种方法，综合判定液化可能性和液化等级。 以下说明合肥工大汽车研究院场地和地基的地震效应评价：（1）合肥地区抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度值为0.10g，设计地震分组为第一组。场地反应谱特征周期Tg=0.35s。（2）按建筑抗震设计规范（GB50011-2001）的有关规定判断场地土类型为中硬场地土。（3）根据场地土类型以及场地覆盖层厚度5m，判定建筑场地类别为对抗震有利的类建筑场地。6岩土工程勘察评价6.1工程地质分区根据工作区内地貌类型，水文地质条件、岩土体组成和岩体力学性质等因素，将工作区分为三个工程地质区：表6.1 工作区

26、分类表区号土层地下水位埋深标贯击数工程地质评价及建议填土 0.40.7m2.53.0m4362地形较平坦，粘土层，硬塑，无摇震反应，干强度高，有若膨胀性宜采取膨胀性的相关措施，适合于单层消声室的地基要求。粘土1 2.03.5m粘土2 8.610.8m强风化砂质泥岩填土 0.50.8m2.73.4m53.057.0地形起伏，落差达2.07m，因此若粘土1地基承载力满足时，基础埋深不能相同。否则需进行地基处理。另外，粘土1有膨胀性，需采取相关措施。粘土1 2.93.3m粘土2 10.111.0m强风化泥质砂岩0.71.0m填土 0.40.6m11.5m地形起伏不大，落差约1.09m，分析工程地质条

27、件知，需采取地基处理及膨胀性处理。粘土1 2.73.1m粘土2 6.58.7m强风化泥质砂岩 6.2场地稳定性及适宜性评价根据本次勘探揭露的地层和区域地质资料分析，该场地无构造断裂带通过，且、层粘土具有强度高、压缩性低、层厚均匀的特点，是理想的天然地基持力层，属稳定的建筑场地。6.3拟建场区的类型及场地识别可从建筑抗震稳定性，不良地质作用发育情况，地质环境破坏程度，地形地貌条件和地下水条件五个方面综合考虑。该场地粘土为中硬土，对建筑抗震属有利地段。不良地震作用如滑坡、塌陷、地下水潜蚀等不发育。地质环境基本为受破坏，场地地貌属二级阶地，地形起伏不大，土层结构简单，厚度较大，因而地形地貌简单，地下

28、水为上层滞水，埋深在12.9m，不影响工程建设，因此地区为三级场地，适合工程建设。7 地质灾害评价7.1膨胀土破坏膨胀土工程特性的研究主要包括膨胀土的成因、物质成分、结构及其裂隙性、胀缩性、超固结性、强度特征等问题。7.1.1膨胀土的成因合肥地区膨胀土的成因，主要是有第四纪初期气候干燥，暂时的水流作用首先在局部山前地带形成了山前洪积坡积平原。此后本区曾一度下降，淮河洪水泛滥，横过不高的分水岭贯入本区，使区内普遍接受了淮河的冲洪积粘土沉积物（Q3粘土），并造成了西北高，东南低的缓倾斜平原地形。此后地壳再度上升，河流下切将淮河沉积的冲积洪积粘土切割，而形成了二级剥蚀阶地。组成该阶地上的冲洪积粘土沉

29、积物，由于多次失水收缩，浸水膨胀，结果在土体中形成了纵横交错的纹状裂隙。这就是我们今天所见到的外观坚硬、工程性质特异的冲洪积膨胀土。本区的膨胀土主要在粘土层1中，为褐黄色或棕黄色粘土（Q3），其表部发育以垂直裂隙为主的网状裂隙，结构致密坚硬，夹有钙质结核，厚度为2.03.5m。7.1.2 膨胀土的物质成分特点为了搞清膨胀土的物质成分，实地调查并收集了有关实测资料，这对我们进一步分析探讨膨胀土的工程性质是必要的。A.矿物成分通过对样品的分析，结果表明，粘土矿物以伊利石和蒙脱石为主，其次是高岭石，氧化铁等。B.化学成分为了搞清膨胀土的化学成分，在合肥地区取样二十余件做了全面分析，结果表明，硅铝率S

30、iO2/R2O3大约在2.32-2.54之间。这种化学成分特点和焦枝线同属冲洪积成因的膨胀土的 SiO2/R2O3 具有很大的相似性和可比性.C.粒度成分对合肥地区膨胀土的粒度成分分析表明，其主要成分为粘粒占40-49%，有的高达70%，其次为粉粒占22-41%.7.1.3膨胀土的胀缩性及超固结特性A.膨胀土的胀缩特性膨胀土具有吸水膨胀，失水收缩的特点，这主要与其微观结构特征及物质成分有关。微观结构提供了孔隙和微裂隙作为吸收水的赋存空间，而蒙脱石等粘土矿物的叠片状排列特征及粘粒的吸着水化膜的变化，导致了膨胀土的胀缩特性规律：膨胀量随上覆压力的增加而减小。土样埋深不同时，其膨胀量也不同，一般随埋

31、深的增加膨胀量减小。初始含水量越低，膨胀量越大。含水量变化与膨胀量有下表所示的关系。由于初始含水量小，则吸水势能大，充分饱和后的含水量必然增大。膨胀力随深度的增加而增加，并且在一定深度内保持不变。在近地表处，由于土体干容重小，因而膨胀力较小，而深处由于风化作用弱，干容重大，故相应膨胀力大。膨胀力的水平及竖向存在显著差异，一般是水平向膨胀力小于竖直向膨胀力。B.膨胀土的超固结特性由于膨胀土历史上曾受过较大的超固结作用，致使其有与正常粘性土不同的变形特征。查得合肥地区膨胀土的一系列参数如下表（表7.1）： 表7.1 膨胀土高压固结试验成果表地点土样号试验法e0pc102kPap0102kPaOER

32、CcCaE102kPa合肥HF01标准法0.6453.200.16219.750.1910.0101390合肥HF02标准法0.7803.710.15024.730.2570.028585合肥HF03快速法0.7282.500.23710.550.1750.036408合肥HF04快速法0.7743.800.23016.520.2340.042376合肥HF05快速法0.8104.210.22518.710.2440.052300合肥HF06快速法0.7514.600.23519.630.2380.060255合肥HF07快速法0.7334.600.23319.760.1760.042384从

33、表可以看出：膨胀土回弹模量变化范围较大，在2.50*104 -1.40*105kPa之间，均值为5.3*104 kPa，该地膨胀土的OCR 值变化较大。深部ORC较高，浅部较低。这种规律是符合OCR随深度变小的规律的。膨胀土的超固结性影响其应力应变性状，使其抗剪强度曲线呈现明显的峰状。越过峰值强度后，强度发生很大衰减。由于超固结性的影响，原始侧向水平应力较大，会使土体发生较大的侧向水平回弹，引起裂隙的扩生和展开，从而影响地基的强度与稳定性。7.1.4 膨胀土的裂隙及强度特性7.1.4.1膨胀土的裂隙分布膨胀土中发育了各种纵横交错，形状各异的裂隙，切割土体成块、条状，破坏了土体的完整性。因此，对

34、其形状和分布及组合特征的分析，是我们认识它对土体强度影响的前提，也是分析膨胀土边坡的前提。从裂隙发育的形态和分布上看，有以下几组裂隙：a.表层网状风化裂隙在膨胀土分布区由于土的胀缩作用形成，一般从地表至深约1.52.0米分布。剖面上裂隙成楔状张开，裂隙面粗糙，向下尖灭。从地表至深部裂隙由多、密少、疏，并可形成较为明显的风化带与下部土体区别开来，在平面形态上，它往往与日照时间、强度和暴露面有关。日照长则宽且连续性好，日照短则裂隙细短。b.缓倾角裂隙：在距地表24m深处，可见有缓倾角裂隙，起角度一般为10-20，间距2.03.0cm，裂面光滑，具腊状光泽，裂隙面上常有薄层灰白色粘土。c.陡倾角裂隙

35、常见于23m深的膨胀土层或侵蚀，开挖的卸荷面上，一般也充填灰白色粘土薄层，产状较陡。7.1.4.2膨胀土的强度特性A.强度的不均一性和变动性由于各种裂隙的存在，破坏了土体的完整性，因而难以用均质土体的强度理论来评价膨胀土的强度。从这一观点出发，膨胀土的强度具有很大的不均一性，其表现在：a.单个土块的强度往往较高，这种强度值一般用室内直剪试验测定。据我们在合肥地区取样测定，c=32kpa80kpa，=1719。b.结构面强度（即裂隙之间的强度）的变动性，由于结构面受形状、方向、光滑程度、填充物性质、含水量等条件的影响，强度变化范围较大。c.土体强度.土体强度是指包括结构面强度和土块强度在内的综合

36、抗剪强度，但并不是二者的叠加，而是两者的内在组合强度，其值一般介于土块强度和结构面强度之间。在生产实际中，往往采用滑动面反算强度作为土体强度。B.强度的衰减性膨胀土在自然气候因素及应力条件作用下，随着时间的推移，由于昼夜温差、干湿循环、土体产生往复胀缩变形，裂隙纵声，强度将逐渐发生衰减。膨胀土由于超固结作用，使土体在开挖卸荷时产生较大的膨胀，在风化营力（温度和水）作用下，土体经过往复干缩湿胀效应，使原始结构遭到破坏。原生隐微型裂隙张开扩大，新的胀缩裂隙及风化裂隙又不断产生，土中应力集中现象愈来愈发展，形成局部破坏区，影响地基稳定。此外，在土-水体系作用中，随着土中吸入水分的增加，膨胀发生，固体

37、颗粒被推开，土颗粒周围的结合水膜增厚，颗粒相互之间有固体接触变为水膜接触，抗剪强度发生明显降低。C.残余强度一般的粘性土，在剪切过了峰值强度之后，呈平缓无峰曲线，而膨胀土由于其具有超固结性，使它在剪切强度超过峰值时，将发生很大的强度衰减，最后达到某一稳定强度。膨胀土的这种强度特性，使得膨胀土在一旦遭受剪切破坏后，强度几乎丧失殆尽，特别是内聚力几乎为零，这种特性表现在膨胀土边坡地区，膨胀土边坡一旦产生滑动，抗剪强度损失较大，在外界条件作用下，很容易发生第二次、第三次乃至更多次的滑动。 7.1.4.3 影响抗剪强度的主要因素膨胀土所特有的强度特性，是与影响它的因素分不开的。A.裂隙性质对抗剪强度的

38、作用裂隙首先破坏了土体的均一性，使其强度具有明显的不均一特点，由于裂隙的出现，使应力集中，容易在表土层内形成一个特殊的力学分布区，产生强度软弱带，从而影响土体的强度。在合肥地区膨胀土中取样的测试证实了这一点。即当剪切过程中裂隙倾斜面与施加的剪切力方向垂直时，试样抗剪强度最高，接近于峰值强度；当剪切方向和裂隙方向斜交时，测得的值则介于其间（表7.2）。表7.2 裂隙面方位对抗剪强度的影响裂隙结构面与剪切面关系沿裂隙面剪损剪切面和裂隙斜交垂直裂隙面方向剪切抗 剪强 度c（kPa）656878（）6511.318.5这一点充分说明了裂隙的存在将大大影响土体的抗剪强度，从而影响坡体稳定。另外，我们在合

39、肥地区还常常发现裂隙中常充填一种灰白色粘土，这种粘土遇水后强度极低。通过试验分析，原状土体样c、值可达。c=60180Kpa，=1629，两者差值较大。这种裂隙中充填粘土的力学特征将直接影响土体的抗剪强度，影响地基稳定性。B.含水量对抗剪强度的作用由于膨胀土富含亲水矿物，所以它的抗剪强度受含水量影响更为突出。随着含水量的增加，初期抗剪强度将发生很大衰减，以后逐渐减缓。与峰值强度相比，c值衰减了90%以上，值也衰减了80%以上。膨胀土地区，特别是受水流作用频繁，土体强度逐渐发生明显衰减。以上详尽讨论了合肥膨胀土的工程地质性质。拟建场区存在膨胀土，江淮丘陵二级阶地上的上更新统戚咀组粘性土中，岩性为

40、黄褐色，硬塑，稍湿，含铁锰结核及少量高岭土，断面光滑且有油脂光泽，无摇震反应，干强度高，韧性好。天然含水量22.527.8，干重度15.016.0kg/cm3，孔隙比0.6780.787，液限38.048.3，塑限18.124.9，塑性指数19.723.4，自由膨胀率4755，压缩指数（a0.1-0.2）0.082-0.296MPa-1，内摩擦角18o26o，粘聚力3097KPa，容许承载力260KPa。从上述指标可看出，该粘土压缩性较低，密度大，是良好的持力层，但该层具弱膨胀性，建筑场地会发生不均匀沉降。该区无断层、滑坡等不良地质作用存在。8 场地地基研究8.1地基承载力计算各地基土的地基承

41、载力综合确定如下（表8.1）: 表8.1地基土承载力标准值fk（KPa）综合确定一览表土名 按c、计算 按土试指标 按标贯击数 按比贯入阻力 综合确定粘土1250.2248.4260.2255粘土2260.4256.8270.0262 强风化砂 质泥岩330330按标贯击数确定地基承载力对实测锤击数进行杆长修正，按下式进行：N=N* (8.1)式中：N杆长修正后的锤击数; N 现场实测锤击数； 杆长修正系数。查表确定地基承载力标准值地基土物理力学指标设计参数详见“地基土物理力学指标统计表”,按C、值计算：按边界值计算地下水埋藏深度1.5m，基础宽度3m，基础埋深1.0m计算地基承载力标准值可按

42、下式计算： fakMb*b+Md*0*d+MC*Ck (8.2)式中：Mb、Md、Mc为内摩擦角的函数Ck值取基底下一倍短边宽深度内土的粘聚力标准值基础底面以下土的重度0基础底面以上土的加权平均重度b、d分别为基础的底面宽度和埋深分别代入公式可得承载力标准值。由土试指标、静探比贯入阻力得出得地基承载力标准值都是根据本地经验公式得出。8.2基础型式分析 合肥工大汽车工程技术研究院包括消声室、造型室、研发中心。其中，研发中心东西长80.5m，南北宽27.3m，6层，要求考虑不均匀沉降，荷载较大，故可以采用条形基础。条形基础要求设置沉降缝，采用钢筋混凝土材料，加强纵向墙体承受不均匀沉降引起的拉力。消

43、声室南北长45m，东西宽27.8m，单层，可以不设置沉降缝，荷载不大，可以采用柱下单独基础，基础材料可以采用砖石砌体，并用混凝土墩与柱子相连接，基础地面常为方形。造型室为圆型，单层，直径24m，为一个独立构筑物，稳定性要求较高，荷载不大，常把全部构筑物支承在一个整体的大块基础上。8.3天然地基设计参数拟建场地各层土的地基承载力特征值fak和压缩模量Es可取如下值(表8.3)：表8.3天然地基设计参数表层 号岩 土 名 称地基承载力特征值fak（kPa）压缩模量Es（MPa）粘 土26012.0粘 土30014.0强风化砂质泥岩35020.0结论与建议1据建筑物上部结构及荷载特征，结合场地工程地

44、质特征，拟建建筑可采用天然地基条形基础或独立基础方案，基础置于层粘土上。2建筑单体长度不宜大于60m，当建筑单体长度大于60m应选择适当位置设置沉降缝。故研发中心应该设置沉降缝，消声室和造型室不必。3根据室内土工试验结果，本场地层粘土具弱膨胀性，基础设计应依据膨胀土地区建筑技术规范（GBJ8787）有关规定设防。4基槽施工过程中，应注意采取适当的排水措施，做到排水管道通畅，尽量引出场地以外，禁止长期积水、暴晒和人为的扰动破坏。5拟建场地在整平、基槽开挖过程中，其相邻的边坡高度大于2m时，应做好边坡支护工作，以防侧向坍塌，确保工程质量及施工人员的安全。 谢辞参考文献1合肥工业大学建筑设计研究院：

45、合肥工大汽车技术研究院工程勘察报告，合肥：（2006）2中华人民共和国建设部：岩土工程勘察规范，北京：中国建筑工业出版社，（2003）3中华人民共和国建设部：建筑地基基础设计规范,北京：中国建筑工业出版社,(2003)4中华人民共和国建设部：建筑抗震设计规范,北京：中国建筑工业出版社,(2003)5中华人民共和国建设部：土工试验方法标准,北京：中国建筑工业出版社,(2003)6张俊峰： 佛山市狮山至和顺公路主干线,合肥工大04届毕业设计论文，04-030,(2004)7沙卫福： 阜阳-合肥高速公路选线勘查报告,合肥工大01届毕业设计论文，01-011,(2001)8卢亮： 苏州格林热能设备有限公司一期车间岩土勘察工程,合肥工大04届毕业设