（交通运输规划与管理专业论文）康定机场冰碛块石架空结构地基处理与检测试验研究.pdf

中国民航大学硕士学位论文 摘要 康定机场场区地表分布着一种冰碛块石架空结构层，这种架空结构层具有粒径巨 大、结构松散、孔隙率大、块石之间点接触等特点。本文进行了一系列的试验研究和理 论分析，旨在解决冰碛块石处理和检测的工程难题。 本文对冰碛块石架空结构的成因进行了深入分析，提出了架空结构形成的三要素： 第四纪冰期间冰期所形成的特殊地形地貌、折多山西麓冰碛物的特殊物理力学性质、折 多山地区的丰富降水。通过现场试验和数据分析，确认了中低能级强夯的处理效果，提 出了利用强夯垫层的检测来反映冰碛块石处理效果的检测方法，并论证了该方法的有效 性。本文还通过强夯前后垫层孔隙率的变化、强夯有效加固深度以及场地夯沉量等数据， 采用理论计算的方法，对冰碛块石架空层的孔隙率变化情况进行了分析，迸一步验证了 强夯处理效果。 康定机场是国内第一个建在冰川地貌上以冰碛土为地基的机场，冰碛块石架空结构 是一种难于处理和检测的结构，对其处理和检测进行专门的试验研究，所得结果可以为 今后冰川地貌地区的机场建设提供参考和依据，也可为类似条件下的公路、铁路等其它 工程建设提供参考。 关键字：康定机场，冰碛块石，强夯，地基检测 中国民航大学硕士学位论文 a b s t r a c t t h e r ea r em o r a i n eb o u l d e r so nt h es i t es u r f a c eo fk a n g d i n ga i r p o r t t h e s eb i gm o r a i n e b o u l d e r ss p r e a db r o a d l y , c o n t a c tl o o s e l yo np o i n ta n dh a v eb i gp o r o s i t y as e r i e so f i n s p e c t i o n i nt h ef i e l da n dt e s t si n d o o rw e r ed o n et os o l v et h ep r o b l e m sa p p e a r e di nt h ep r o c e s so f m o r a i n eb o u l d e r sg r o u n d 订e a t m a n l a f t e rd e e pr e s e a r c ho nt h ef o r m a t i o no a u o fm o r a i n eb o u l d e r sa n di t sp r o p e r t y , t h r e e p r i n c i p a lf a c t o r sw e r ef o u n d ，t h a ti s ，t h es p e c i a lp h y s i o g n o m yo fq u a r t e m a r ym o r a i n e ，t h e s p e c i a lp r o p e r t yo fm o r a i n ea n dt h ea b u n d a n tr a i n f a l lo fz h e d u om o u n t a i na e m as y s t e m a t i c r e s e a r c ho ng r o u n dt r e a t m e n ta n di n s p e c t i o nw e r ed o n ea f t e rm u c hi n v e s t i g a t i o no fm o r a i n e b o u l d e r s t h r o u g hi n s p e c t i o ni nt h ef i e l da n dt e s t si n d o o r , d y m m i cc o m p a c t i o ni sp r o v e da n e f f e c t i v em e t h o dt op r o c e s st h em o r a i n eb o u l d e r s ，a n dam e t h o dt od e t e c tm o r a i n eb o u l d e r sb y p a dd e t e c t i o ni ss u g g e s t e d 1 1 ”p o r o s i t yo fm o r a i n eb o u l e r si sc a l c u l a t e do nt h eb a s i so ft h e c h a n g eo f p a dp o r o s i t y , s e t t l e m e n to f f i e l da n de f f e c t i v ed e e p n e s so f d y n a m i c k a n g d i n ga i r p o r ti st h ef i r s ta i l p o r tc o n s t r u c t e do nq u a t e r n a r ym o r a i n e , t h er e s e a r c ho n i t sg r o u n dt r e a l m e 肛ta n di m 删伽i su s e f u lf o ro t h e rs i m i l a ra i r p o r tc o n s u 眦t i o ni nt h e f u t u r e k e yw o r d s ：k a n g c l i n ga i r p o r t , m o r a i n eb o u l d e r , d y n a m i cc o m p a c t i o n , g r o u n dt r e a u n e n t 中国民航大学学位论文独创性声明 本人声明所呈交的学位论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所 知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果， 也不包含为获得中国民航大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志 对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意 研究生签名：二嫩日期： 中国民航大学学位论文使用授权声明 中国民航大学、中国科学技术信息研究所、国家图书馆有权保留本人所送交学位论文的复印件 和电子文档，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。本人电子文档的内容和纸质论文的内 容相一致。除在保密期内的保密论文外，允许论文被查阅和借阅，可以公布( 包括刊登) 论文的全 部或部分内容。论文的公布( 包括刊登) 授权中国民航大学研究生部办理。 研究生签名：趔盛聋导师签名研究生签名：列边笙导师签名 日期：坦2 ：丝! 中国民航大学硕士学位论文 第一章绪论 1 1 引言【1 1 1 2 1 随着我国国民经济的快速发展和综合国力的提高，航空客货运输的需求量越来越 大，民用航空运输发展迅速，作为航空运输基础设施的机场进入了一个前所未有的建设 高潮。 由于东西部地区经济发展的不平衡，目前我国的机场主要集中在省会大城市和东南 沿海经济比较发达的地区，而西部一些交通不便的偏远地区机场很少，机场密度很小， 航空运输极不发达，这对西部地区经济的发展尤其是旅游资源的开发是一个很大的制 约。随着东部地区机场的逐渐饱和以及国家“西部大开发”战略的实施，现在机场建设 的重点正在向西部地区转移。本文的研究对象一一四川康定机场就位于我国西南地区交 通不便的四川省甘孜州境内。 我国西南地区以丘陵和山地地形为主。由于机场建设占地面积较大，如果建在平地 上势必会占用大量耕地，而且不容易满足净空要求。为了节省耕地和满足净空要求，山 区建机场多建在荒山上，于是不可避免地要进行地基的深挖高填，地基处理在整个机场 建设中所占比例较大。在山区机场的建设中经常都会遇到各种复杂的地形地貌和地质条 件，如冰川地貌、多年冻土、湿陷性黄土、溶洞等。到目前为止，西部地区已经建成了 一些山区高填方机场，包括九寨黄龙机场、龙洞堡机场、攀枝花机场、荔波机场、兴义 机场等，解决了诸如高填方原地面局部软土处理、大块石抛填、溶洞处理等技术难题。 这些已经建成的机场对于以后山区机场的建设有很重要的参考价值。但是由于西南地区 地形地质条件复杂，每一个机场都有各自不同的地形地貌和地质条件，这样就要求对新 建的机场根据所在地区的特殊地质条件进行研究，以寻求最佳的地基处理方法和检测方 法、确定合理的施工参数，以保证机场建设能够高质量的完成。 四川康定机场地处第四纪冰川堆积作用形成的地带，场区为典型的冰川地貌，土的 类型较为特殊。我国目前尚无建设在冰川地貌上的机场，对冰碛土的工程特性的研究也 很少，对于冰硕土是否适用于机场高填方工程以及冰碛土的各项控制指标并无明确规 定。尤其是康定机场场区地表分布有粒径在2 0 c m 以上的冰碛块石架空层，结构松散、 孔隙大，并且分布较广，在整个场区均有分布。架空层处理是否得当，关系到机场建设 的经济性和工程的可靠性，而且目前对于冰碛块石架空层处理结果可靠性的检测也无适 当的现成方法，需要通过试验研究来确定。对冰碛块石架空层的处理及检测进行专门研 究一方面是康定机场建设的需要，另一方面也可为类似条件下的工程建设提供参考。 1 2 工程背景介绍 3 1 4 1 嘲 康定机场位于康定县城西北方向的折多山西侧山麓上，康定县城为四川省甘孜州的 州府所在地。甘孜州境内山高谷深，目前无法修建铁路，也无法修建高标准的公路；河 流水急滩险，不能通航。甘孜州目前唯一的对外通道是川藏公路( 国道3 1 8 线) ，路况 较差，且在雨季山洪暴发时路基经常被冲毁，交通是影响全州经济发展的关键，建设机 中国民航大学硕士学位论文 场发展航空运输成为解决当地交通条件落后的重要途径。甘孜地区目前尚无民航机场， 且该地区旅游资源丰富，由于航空客运具有快捷、舒适的特点，康定机场建成通航后将 会吸引大批的旅游客源，促进当地经济发展。据保守估计，建成后的康定机场每年将迎 来3 0 万人次以上的航空客源，空中通道的开辟将改变面积占四川省总面积3 1 5 的甘 孜州无航空运输的历史。 知兰一，“ 图i - i 康定机场交通位置图 机场场址位于康定县城西北，与县城直线距离约2 4 k i n ，公路距离约5 0 k i n ，西距新都 桥镇直线距离约2 6 k i n 。3 1 8 国道从机场南侧约9 k m 处通过，交通较为方便。跑道位置为 东经l o l 0 4 4 1 8 1 4 ”、北纬3 0 0 0 8 3 4 6 7 ”，跑道坐标方位为1 4 7 0 5 8 5 5 6 ”。跑道北端点标 高为4 2 3 3 2 m ，南端点标高为4 2 3 1 6 m ，中心点标高为4 2 4 2 6 m 。跑道有效设计纵坡为 0 2 8 。机场设计跑道长度为4 0 0 0 米，宽4 5 米，道肩宽7 5 米，飞行区等级为4 c 。场 区填方量1 9 0 1 0 7 m 3 ，挖方量1 9 9 x1 0 7 m 3 ，挖填方总量3 8 9 x1 0 7 m 3 ，此外，跑道东南 端净空处理8 9 5x1 0 钳。机场最大挖方高度4 0 6 m ，最大填方高度4 6 6 m ，坡顶与坡脚 最大高差达8 5 8 m 。 为了解决康定机场建设中的工程技术难题，四川甘孜州康定机场建设筹备办公室委 托中国民航机场建设总公司先期开展地基处理及土石方工程试验段的有关试验工作。试 验段由机场工程民航科研基地承担，于2 0 0 5 年1 1 月开始。本文就是以康定机场地基处 理试验段为基础再增加相关试验分析进行的研究。 1 3 国内外研究现状 1 3 1 冰碛土研究现状 冰碛土是在冰川形成时或冰川融化后搬运堆积而形成的的土体。对冰碛土的研究离 2 中国民航大学硕士学位论文 不开对冰川作用的研究。现有的研究资料表明，历史上的冰川主要形成于三个大冰期： 震旦纪大冰期、石炭一二叠纪大冰期、第四纪大冰期。目前所说的冰碛土一般都是指第 四纪冰期间冰期所形成的冰碛物嘲。由于第四纪冰期及其冰碛物对于古气候、古环境、 古人类的研究具有重要价值，故此全世界对于第四纪冰期及其冰碛物进行了很广泛的研 究，形成了一些很有价值的理论和观点。国外对冰川和冰碛物的研究开始的较早，而我 国则起步较晚。我国最早对第四纪冰川及其冰碛物进行研究的是著名地质学家李四光先 生，以后国内陆续有许多专家学者进行这方面的研究。我国还与德国等国家进行了国际 合作，研究青藏高原的第四纪冰川作用。但是国内外的研究大多集中在冰川的形成、分 布以及对气候和环境的影响、冰碛物的成因、冰碛地貌的特点等方面，其研究的重点不 在于土木工程中的应用，故缺少对冰碛土工程特性的研究。 原成都科技大学从1 9 8 5 年开始对瀑布沟水电站黑马料场的冰碛土进行了研究，主要 集中在微观颗粒形貌及排列特征，对高应力和平面应变以及不同应力路径条件下的应力 一应变特性、强度特性进行了试验研究，分析了冰碛土的受力与颗粒破碎特点，得出不 同围压下冰碛土的应力应变特性，不同应力水平下的体应变特性。中国科学院成都分院 山地研究所的何迎红对冰碛土的微观结构进行了分析研究1 7 1 8 1 唧。 国内外专家学者对第四纪冰川及冰碛物进行了大量研究，这些研究所取得的成果对 于冰碛土在机场工程中的应用具有较大的参考价值。但是对于冰碛土在机场工程中应用 来讲，这些都属于基础性的研究，在实际工程中，还需要对其工程特性进行针对性的研 究。 国内外利用冰碛土修建的大型工程主要集中在水利水电工程方面。国外如瑞士、法 国、加拿大、瑞典、美国及奥地利等国在上世纪中期就相继用一定粒径范围内的冰碛土 作心墙填料来修建高土石坝【1 0 1 ，我国的水电行业也有采用冰碛土作为坝体填料的实例， 如瀑布沟水电站【l l 】、西藏巴河冲九水电站1 1 2 l 等。在水利水电建设中，冰碛土最多的是用 作心墙填料，且研究主要集中在防渗性方面。冰碛土在公路、铁路地基处理方面的应用 很少，在机场工程地基处理中的应用更是绝无仅有，可以找到的研究资料很少。黄润秋 等对康定机场地基土特征和形成机制进行了研究【5 】，谢春庆等对康定机场冰碛层水文地 质特征进行了研究 1 3 】。 i 3 2 机场地基处理研究现状 随着建设标准的提高和建设规模的不断扩大，各种建筑对地基的要求也越来越高， 实际工程的需要促进了地基处理在理论和实践上的发展。地基处理的发展表现在很多方 面：在地基处理的目的上，正在从以提高地基稳定性和承载力为目的向解决基础过大沉 降和不均匀沉降为目的的方向发展；在地基处理理论上，复合地基的概念得到越来越多 的应用，复合地基理论得到发展，逐步形成复合地基承载力和沉降计算理论；在地基处 理能力上，地基处理施工机械发展迅速，各种处理方法在理论上和施工工艺上都有了很 大的发展；土工合成材料在地基处理领域得到越来越多的应用；地基处理新方法不断出 现。u 4 3 中国民航大学硕士学位论文 目前，国内外的地基处理工法很多，包括强夯法( 直接强夯、置换强夯、换填强夯) 、 碾压法( 振动碾压、冲击碾压等) 、预压法( 堆载预压、真空预压、联合预压等) 、各种桩 基础( 碎石桩、石灰桩、水泥混凝土搅拌桩等) 、加筋土、土工织物和纤维加固法等， 以及两种或多种处理方法的综合使用。以上所说的每种地基处理方法都有各自的优点， 也都有其特定的适用范围。在实际的工程建设中，要根据工程的要求和地质条件综合考 虑，来确定使用那种处理方法。目前地基处理的发展趋势是多种处理方法的综合应用。 随着山区机场、高速公路、铁路，水坝等工程的大量兴建，涉及高填方地基处理的 工程越来越多。在山区机场高填方工程中，土石方处理量大、施工面积广，出于施工方 便、经济、工期等原因，对于原地基及填筑体的处理普遍采用碾压、强夯等方法，桩基 础等则很少用到。对于部分工程原地基存在的软土、溶洞等不良地质条件，多采用局部 换填、置换、碎石桩等方法进行处理。 在我国已建成的山区高填方机场中，绝大多数填筑体和原地基都采用了强夯和碾压 的处理方法。如三明机场、龙洞堡机场、铜仁机场、攀枝花机场、荔波机场、兴义机场 等地基处理的主要压实方式都是强夯法，广元机场、绵阳机场、九寨一黄龙机场等地基 处理的主要压实方式为强夯和碾压。 强夯是在机场高填方工程中原地基和填筑体地基处理应用最多的地基处理方法。强 夯技术最早于1 9 6 9 年出现在法国，我国于1 9 7 8 年引进，最初用于处理碎石土地基，逐 渐发展到处理回填土、砂土、湿陷性黄土、软土等。强夯法处理地基具有设备简单、施 工速度快、适用范围广、经济高效、处理效果好等特点，目前在我国应用很广。强夯法 施工时的震动会对周围建筑物造成影响，但是在机场地基处理中，由于机场面积大且离 周围建筑物较远，一般没有影响或影响很小，所以强夯法很适合机场地基地处理。 在机场高填方工程的研究方面，中国民航机场建设总公司的李强、魏弋峰等人在总 结九寨一黄龙机场高填方工程设计和科研成果以及其它机场高填方工程经验的基础上， 提出了机场高填方工程的“三面一体控制论”，认为机场高填方是一个系统，这个系统 是由基底面、临空面、交界面、填筑体这四个要素构成【1 5 1 。这一理论主要是针对机场 高填方工程设计而提出的，同时该理论分析了“三面”和“一体”的各自特点，指明了 各自的治理重点。这一理论的提出，增强了对填筑体和原地基处理的针对性，对机场高 填方工程中的地基处理具有重要的指导意义。 1 3 3 地基检测技术研究现状 地基处理的目的是要通过使用各种地基处理方法来满足上部结构对地基稳定性、强 度和变形的要求，丽地基在处理后能否满足要求，则要通过室内试验和原位测试等检测 手段来验证。地基检测主要是通过各种检测手段测得物理力学指标，从而确定地基能否 满足强度和变形要求。目前地基处理的检测手段有很多，常用的有载荷试验、旁压试验、 动力触探、静力触探、干密度测试、波速测试等。每种检测手段都有其优缺点，也有各 自的使用范围。在工程实践中要根据不同的条件选用适当的检测方法。 目前机场、公路、铁路等部门最常用的地基处理方法主要是碾压和强夯，检测项目 4 中国民航大学硕士学位论文 主要是压实度和承载力。压实度的确定是先通过室内标准击实试验测得某一类土的最大 干密度，并测得该类地基土经处理后的干密度，通过计算得到地基的压实度。这种方法 对于检测细粒土的压实情况非常有效，是一种成熟的检测方法。对于山区的高填方工程， 这种方法的使用受到了限制，原因是山区高填方工程中的填料和原地基中经常有大粒径 的块石，有些采用强夯处理的地基中大块石的最大粒径达到8 0 c m ，无论是用标准击实 还是振动台法都无法准确测定其最大干密度，也就无法反映地基土的压实情况。虽然规 范中对于粗粒土的最大干密度作了修正，但是由于大粒径土的含量各不相同，修正的结 果过于笼统。干密度能否用作大块石处理的检测手段，检测的准确性和可靠性如何保证， 是一个非常值得研究的问题。 载荷试验作为检测地基承载力的重要手段，是比较常用也是比较有效的，而且还可 测得地基的变形模量，但是载荷试验比较复杂，试验所用的时间也较长，费用较高，不 能用作大面积施工过程时的常规检测手段。 1 4 研究的内容、要解决的问题及其实用价值 在建的康定机场位于四川省西部山区、青藏高原的东南边缘，地处第四纪冰川堆积 作用形成的地带，场区为典型的冰川地貌，整个场区对机场建设影响最大地层基本都是 第四纪冰期和问冰期形成的冰碛土，土的类型较为特殊。尤其是康定机场场区缝表分布 有一种冰碛块石架空结构( 也简称架空层) ，这种结构中的冰碛块石一般粒径均在2 0 c m 以上，个别大的达到3 m 左右，架空层一般厚度为l m 2 m ，结构松散，孔隙率大，并且 分布较广，在整个场区均有分布。 根据机场高填方工程设计的“三面一体控制论”，“基底面”为高填方工程中的一个 薄弱面。冰碛块石架空结构正处于填筑体与原地基接触的“基底面”上，这一部位如果 处理不好的话会对填筑体的整体稳定产生不利影响。架空层处理是否得当，关系到机场 建设的经济性和工程的可靠性。因此，需要对冰碛块石架空结构进行地基处理和检测的 专门研究。 目前对于冰碛块石架空层的处理方法以及处理结果的检测没有适当的现成方法，需 要通过试验研究来确定。本文主要在调查研究机场原状地基性状的基础上，分析冰碛块 石架空结构的成因、特性及其发展趋势，对架空层的处理与检测进行试验研究，寻找适 当的架空层处理与检测方法及参数，对架空层处理效果进行分析。 本文研究的目标是，深入了解冰碛块石架空结构的成因、特性及其发展趋势，解决 康定机场地基处理中冰碛块石架空层处理方法、处理参数及检测方法的难题。通过本文 的研究，一方面要解决康定机场的工程技术难题；另一方面，通过对康定机场冰碛块石 架空结构处理与检测的系统研究，要加深对普通冰碛土和冰碛块石在地基处理中应用的 认识，为今后的类似工程提供参考和依据。 1 5 研究思路 本文以康定机场试验段为基础，以岩土工程的基本理论为指导，结合已有的类似工 5 中国民航大学硕士学位论文 程的工程经验，通过对试验数据的分析，得出合理结论。 1 、收集相关资料，了解整个机场的概况：机场的地理位置、交通条件、气候条件、 场区的工程地质、水文地质情况等； 2 、查阅文献，了解冰碛土的成因和特性，冰碛土在其它工程中的应用情况及物理 力学性质等； 3 、深入研究冰碛块碎石架空结构的成因及特点，并据此选择合适的处理方法； 4 、进行架空层处理与检测的现场及室内试验研究： 5 、整理实验数据，分析试验结果； 6 、对冰碛块碎石架空结构的处理方法和检测方法进行总结： 7 、总结经验教训，对存在的问题和不足作出客观的阐述并提出建议。 6 中国民航大学硕士学位论文 第二章机场原状地基特性研究 康定机场场区的自然地理条件和特殊地质条件是冰碛块石架空结构形成的基础，为 了研究架空结构的成因、特点及其处理方法与检测方法，必须对场区的地形地貌、地质 构造、水文地质以及气候条件等进行深入的调查研究。( 本章的大部分内容都来自于对 “康定机场工程地质勘查报告”及地基处理试验段试验数据的分析和总结) 2 1 地形地貌特征 康定机场位于青藏高原的东南边缘，受区域构造和第四纪冰期、间冰期冰川作用的 影响，形成了独特、复杂的冰碛地貌。场区东侧为折多山山脉，由燕山期黑云母花岗岩 岩基裸露构成，属侵蚀中高山地，地势陡峻，风化剥蚀强烈。折多山山顶高程一般4 3 0 0 m 4 9 0 0 m ，最高点4 9 1 2 m 。折多山西侧多为古夷平面，沟谷纵横其间，水系发育，山体里平 缓浑圆状，绵延起伏。区内山峰总体走向多呈北西南东向展布。 机场位于折多山西麓的冰碛地貌上，总体地势东高西低，北缓南陡。南段地形起伏 较大。东西向为最大坡度，平均1 4 9 ，最大5 3 。；北段较为平缓开阔，南北向平均坡度 2 4 0 ，东西向平均坡度5 3 0 ，最大坡度4 2 0 。全场区最低标高4 1 6 5 m ，最高处标高4 2 8 1 m ， 相对高差达1 1 6 m 。 图2 - 1场区地形地貌( 在折多山上拍摄) ( 大湖为斯丁错，小湖为小海子) 折多山两侧山麓均为典型的第四纪冰川地貌。由于冰川地质作用的多样性和复杂 性，第四纪冰川堆积作用所形成的地貌具有类型复杂、分布不规则、微地貌单元较多等 特点。由于折多山的山体较窄，并且海拔并不太高，第四纪冰川在该地区的规模较小， 许多大型的冰川地貌如冰斗、冰川谷等，在该地区并未出现。场区内主要分布有冰碛垄 岗、融溶凹地、冰碛台地、阶地陡坎、冰碛湖、刨蚀沟等微地貌。 冰碛垄岗：多见于海螺沟早期冰川前缘，主要为终碛形成，呈浑圆小丘状沿前缘断 续分布，规模不等。一般平行冰川体运动方向长5 m 1 l o m ，垂直冰川运动方向( 长轴方 向) 长为1 5 m 1 6 5 m 。物质组成主要为碎石、角砾及砾砂等，其母岩成分均为黑云母花岗 岩。 融溶凹地：主要分布于海螺沟冰期冰川堆积层上，系冰川消融后，在冰川体间固体 7 中国民航大学硕士学位论文 物质较少的部位形成凹地，地表形态极不规则，大小和深度差异较大。据调查统计，仅 在场区范围就有7 3 个，多呈椭圆形、纺锤形，长轴一般为l o l o o m ，最大达2 7 0 m ，个别 呈圆形，直径2 5 m 3 0 m 。深度一般2 m s m 。个别达7 m 。 冰碛台地：在各冰期和间冰期堆积物上均有分布，形成相对平坦开阔的台地，场地 内分布有7 4 个，最小面积约4 1 6 m = ，最大可达3 4 0 0 0 0 m 2 。在台面上广泛分布约7 1 8 1 9 0 8 的块石，密度极不均匀。 阶地陡坎：常出现在间冰期冰川作用的前缘，陡坎高度一般3 m 4 0 m ，长度从数十 米至数百米。场区可见9 个明显完整的陡坎，平均坡度5 7 0 - 3 8 7 0 。 冰碛湖：沿各冰期冰川前部常出现串珠状的湖泊，系冰川消融后，由融溶凹坑、凹 地滞留地表水、地下水形成。场地内有斯丁错、小海子等典型的冰碛湖，在其周围还分 布有数个大小不等的冰碛湖。与场道最近的斯丁错呈纺锤形，面积约0 。0 7 k n z ，湖底淤积 有0 3 0 m o 4 0 m 的泥砂，为场区最大的冰碛湖。 刨蚀沟：主要见于海螺沟晚冰期堆积区、海螺沟早冰期及南门关冰期堆积区局部， 里纵横交错分布，多见有架空结构的“石河”( 架空结构块石一般厚约l m e m ) 。表现为 较为宽阔的沟谷，在沟谷两边常见零星侧碛堆积物。场区在跑道东北部位和中部靠南端 的部位见有两条规模较大的刨蚀沟，其巨大的冰川刨蚀作用，将早期堆积物刨露于后期 的堆积物中。 2 2 地质构造 康定机场场区地处青藏滇缅“歹”字型构造体系与川滇南北构造带交接复合部位的 鲜水河断裂带的南东段，区内北西和北北东向断裂构造发育，是场区所在地区的主导构 造，场区夹持于二台子断裂与惠远寺断裂之间。场区的地震基本烈度为度。该区自1 9 7 0 年至今，地震活动频率甚低，场区及附近的地震活动更为稀少，大震在主要影响场区稳 定的折多塘一二台子断裂带上重复发生的时间周期约为3 6 5 - - 6 0 6 年，对于机场工程而 言，目前该区处于一个相对平静的安全时段。 康定机场位于一巨型岩基与三叠系浅变质岩接触带附近，该岩基形成于燕山晚期， 岩性为中粗粒黑云母花岗岩，与折多山山体相同，呈北西向展布。地质构造见图2 2 。 ， 4 0 0 0 3 ， 如 图2 - 2康定机场地质构造 2 3 地层分布及工程地质分区 场区内分布的地层主要有第四系全新统植物土、残积粉土层、第四纪晚更新统冰川 堆积的块石、碎石土、砂土及构成场区基底的燕山期呈岩基侵入的黑云母花岗岩，对机 8 中国民航大学硕士学位论文 场工程有影响的地层主要是第四系覆盖层。第四系覆盖层为冰期间冰期冰川混杂堆积的 冰碛物，无层理，分布极不规则。 按场区的地形地貌、水文地质条件、地层成因时代及岩土物理力学性质等进行的工 程地质分区见表2 i 及图2 - 3 。 2 3 1 第四系全新统松散堆积层( q ，) i 、耕植土( 编号) ；灰黑、褐色，湿或饱和，以松散为主。该层很薄，且与下伏 粉土层难以划分，放划分为同一层。该层除了在块石架空区缺失外，在整个场区均有分 布。由于该层富含有机质，作为地基土会影响地基稳定，在施工中应予以彻底清除。 2 、粉土( q 3 e 1 编号) ：灰黑色、褐色，湿或饱和，以松散为主。由花岗岩风化形 成的粉粒为主组成，含粘粒5 2 鼹不等，局部含碎石或角砾，分布不均。砂粒成分多 为石英，碎石母岩成分为花岗岩，粉粘粒级成分多为长石风化的产物。除块石集中的 架空层分布区缺失外，场区内其余地段均有分布。揭露厚度变化大，在南门关冰期冰碛 层上厚度为0 4 m o 9 m ，最大可达2 6 0 m , 而在海螺沟冰期冰川堆积区覆盖厚度一般为 0 1 m 0 4 m 。在地表镶嵌粒径0 3 m 3 2 m 不等的块石，其占面积统计：海螺沟冰期早 期为7 1 8 1 0 6 0 ，海螺沟冰期晚期为1 9 0 8 ，南门关冰期堆积层为零星分布。 2 3 2 晚更新统海螺沟冰期早期冰碛层( q 一) i 、块石( q 3 ”，编号，) ：架空结构，架空层与下伏土层呈半镶嵌接触。块石由黑 云母花岗岩组成，粒径变化范围较大，一般粒径为2 0 c m 2 0 0 c m ，最大粒径可达3 0 0 c m 以上，多呈次圆次棱角状，块石间局部充填少量碎石。架空结构固体体积率8 1 1 5 ， 干密度2 0 5 9 c m 3 ，空隙率1 8 8 5 。该层基本沿地表水流经途径分布，形成石河或石海， 厚度一般为0 m 1 5 m 。海螺沟早冰期冰碛层为场区的主要土层，该层在场区大部分范围 内均有分布。 2 、碎石( q 产1 ，编号。) ：浅黄色或灰白色，中密密实，以密实为主，稍湿饱 水。主要由等粒和似斑状黑云母花岗岩构成。呈次棱角状，多为微风化中风化，一般 粒径1 5 c m 2 0 c m ，约占5 0 6 5 ：粒径大于2 0 c m 的块石约占1 0 ，呈零星分散状。碎 石多里骨架结构，骨架间为角砾、砾砂和少量粉细砂充填。该层在场区广泛分布，厚度 大且稳定，自重固结较好，为主要的土层之一，其n 。动力触探锤击数一般为1 0 3 5 击， 表明密实度高。该层的厚度在场区内分布极不均匀，钻孔揭露最大厚度2 6 5 1 m ，最小厚 度0 4 0 m ，平均厚度6 o o m 。 3 、角砾( q 3 - 1 ，编号。) ：灰白、褐黄色，以中密为主，稍湿或饱水。成分为黑云 母花岗岩，呈棱角状或次棱角状，粒径为0 2 c m 2 c m 粒级约占5 5 7 0 ，粒径大于2 c m 的碎石约占5 1 5 。小于0 2 c m 的成分约占1 0 3 0 ，偶见零星块石。该层多呈不规 则透镜体分布或薄层分布于碎石层中，全场区钻孔中局部揭见，分布极不均匀，一般厚 0 4 m 1 6 0 5 m 。根据n l 。动力触探试验和浅坑对比结果，锤击数一般为5 8 击。 4 、砾砂( q 产1 ，编号。) ：浅灰或黄色，稍密中密，以稍密为主，局部可达中密， 稍湿饱和。由花岗岩风化碎裂岩屑、石英、长石颗粒组成，级配较好，以0 0 5 c m 2 c m 9 中国民航大学硕士学位论文 粒径为主，含量约6 0 7 0 ，次为粉粒、细砂，少量的角砾。场区仅局部分布，呈极不 规则状见于碎石层中，其n ，。动力触探锤击数一般为3 6 击。钻孔揭露最大厚度3 6 m ， 最小厚度0 2 0 m ，平均值为i 4 9 m 。 表2 1 工程地质分区表 分区 亚区或子区 架空结构块石分布区( i1 ) ：为冰川刨蚀沟，呈宽平“u ”形。常与地表水体 南门关冰 的分布范围一致。由架空结构或局部镶嵌接触的花岗岩块石构成，其间有“潜 期堆积区： 流”地表( 下) 水。该区块碎石结构松散，厚0 2 m 一1 4 m 。为不良地基，应考 位于场区 虑专门处理。 北段和南冰碛层受地下( 表) 水影响分布区( i2 ) ；为冰川刨蚀沟，地形宽缓。主要由 i 区 段填方区 碎石、角砾和砂组成。饱和。c _ = 3 8 - 8 5 7 ，均值3 0 1 。天然级配较好。厚度范围 地形平缓，o m , - g m ，一般厚6 m 一8 m 。 地层结构 冰碛层无地下( 表) 水影响分布区( i3 ) ：地处南部高填方区，为低缓的山丘 简单。 或平坦的台地。钻深1 5 m 内未见地下水。主要由碎石、角砾和砾砂构成， c , 。= 1 6 2 2 3 5 ，天然级配较好，土质均匀，承载力较高。植物土厚0 2 m 一- o 8 m 。 块石分布区( l - 1 ) ：主要分布在9 - 1 3 剖线跑道以东地段的地 表层，其周围均为地下水溢出带，呈散流状迳流。地形呈沟槽 挖方区( i t l ) ：分 状，由架空结构或镶嵌结构的块石组成，结构松散，厚度 布在场区东侧。 0 3 m 1 2 m 。 由冰碛台地、融 海螺沟冰溶凹坑、冰碛陡 冰碛层受地下( s t ) 水影响分布区( i i i - 2 ) ：主要分布于9 - 1 3 期早期冰 坎组成，地形起 剖线、5 剖线以东地段，主要为碎石、角砾和砾砂，土质均匀， 川堆积区： 伏大，地表坡度 承载力较高 场区主要 6 0 l o o 。冰碛层无地下( s t ) 水影响分布区( i i1 o ：分布于场区北部， 地层分布 跑道东侧，为缓坡或小山脊，碎石、角砾为主，总体上级配较 区，地貌单 好，承载力较高。 元构成复 架空结构的块石区( i i 2 i ) ：分布在斯丁错以北和1 6 , - 1 8 剖线一 区杂，地形起 带。呈冰碛台地或冰川刨蚀沟，较平坦，有地表( 下) 水，由 伏大，地面 架空结构或半镶嵌接触的块石组成，结构较松散。为不良地基， 多有灌木 需专门处理。 分布。该区 土层构成 填方区( 2 ) ：冰 冰碛层受地下( 表) 水影响分布区( i i2 2 ) ：由碎石、角砾和局部 简单，但分 川刨蚀沟、融溶 砂土构成。广泛分布，埋藏较浅，承载力高，土质均匀。层厚 布极不均 凹坑、冰碛陡 o m - - g m , - - 般6 m 一7 m 中部o m 一1 6 m ，一般7 m l o m 。主要的 问题是地下( 表) 水发育，地表水最大迳流量6 8 2 m 3 s ，地下 匀。 坎、冰碛台地等 水2 5 7 m 3 d 。应注意其浸泡软化、潜蚀作用。 冰碛层无地下( 表) 水影响分布区( 2 - 3 ) ：多处于斜坡填方区， 稍湿。地形变化大，星融溶凹坑和冰碛陡坎。主要由碎石、角 砾和局部的砾砂组成，承载力高。广泛分布粉士，厚度 0 2 m - o 6 m 。根系发育，物理力学性能差。 海螺沟冰 期晚期冰 区分布于机场土方区外边坡稳定性好，未见崩塌、滑坡等不良地质现象。 j i i 冰碛层 分布区 5 、中砂( q a ，编号。) ：浅灰或黄色，稍密，稍湿。大于0 2 5 m m 的粒组约7 0 7 5 ，含2 m m 8 m m 的角砾约1 0 1 5 ，局部夹厚约2 0 c m ，粒径2 0 c m 4 0 c m 的碎石薄层。 1 0 凶母求隧蟹兹鼷菇氍震馨赠旨 凶梧求蜃醴*僻v卜嗣姒悻喽臀鼍凶仅臀踩为畔霹髫埔l0口埘母求管醯*擀v卜霉猷卺器釜凶仅骅躁鼍醉霹馨瓣-10目 凶梧求悼嚣钕驿界最畔霹馨嫩l0茸凶培求俘醯繁秣v卜霉暾佟琶f整蛞凶辍躁鼍啐震馨赡i，l凶培求罾舔*僻v卜嗣似噬强茜凶椒辙躁蛞卧霹馨嫩l茸 凶妊求博嚣椒辍器菇噼霹鹱嫩_l：目 凶船焱售进*懈v卜写if烈悻嗵强婚蹈莳求证l h 凶器求蜃醯繁僻v卜舞似喽疆蛞躁为彬lj怔l h 凶求峰舞骥h凶霹霹晕设磷 z 匝 凶梧求博卷霉姆制器躁兹彬lj怔。h 崔f器苗踬鼍彬lj证鼯似嚣i；台詈f馨蕾鼷蛞畔绽骣璐嚣：!露似鬈i；毋隧舀为器兹謦爨馨嶷螺墙瞰餐。台 导匝 枞搿牮扑书臀扑k蟮瞰哑哥 中国民航大学硕士学位论文 2 3 3 晚更新统南门关冰期冰碛层( q ，“1 ) 1 、块石( q 3 “1 ，编号。) ：岩性为黑云母花岗岩，块石间呈架空结构，块石与下伏 土层呈半镶嵌接触。块石一般直径2 0 c m 8 0 c m ，最大可达l o o c m 2 0 0 c m ，多呈次棱角 状，下部充填碎石，固体体积率6 4 2 4 ，空隙率3 5 7 6 ，干密度i 6 3 9 c m a 。该层在场 区主要分布于北端9 啕剖面线以北和5 5 号剖面线以西的低缓沟中，以石滩形式出 现。渗透性极好，为地表水体主要迳流通道，一般厚度0 2 0 m 1 2 0 m 。 2 、碎石( q 。h 1 ，编号：) ：灰白、褐黄色，中密密实，稍湿或饱和。由等粒或似 斑状黑云母花岗岩、片麻状花岗岩等组成，以次棱角状为主，亚圆次之，中等风化，局 部强风化。粒径以2 c m 1 5 c m ，约占5 5 ，为骨架颗粒。粒径大于2 0 c m 的块石呈零星分 布，含量小于5 。碎石间多以角砾、粉细砂和粉粒充填，自重固结较好。主要分布于场 道北段和中段至南段西侧的平缓台地中。钻孔揭露最大厚度1 9 9 5 m ，最小厚度0 4 4 m 。 3 、角砾( q 3 k 1 ，编号。) ：灰白或黄灰色，中密，稍湿或饱和。成分为花岗岩，形 状以棱角状为主，亚圆次之( 图3 - 4 ) 。粒径0 2 c m 2 c m 的含量约占6 0 ，其余为碎石、 粉细砂、粉粒约占4 0 。该层为南门关期主要土层，密实度较高，自重固结较好，钻孔 揭露最大厚度1 6 5 5 m ，最小厚度0 3 0 m ，平均厚4 1 9 m 。 4 、砾砂( q 3 k 1 ，编号，) ：褐黄色，稍密中密，稍湿饱水。由花岗岩风化碎裂 岩屑、石英、长石颗粒组成。以0 0 5 c m 2 c m 粒径为主，含量约5 0 6 5 ，其间多以粉 粒、粉细砂充填。角砾和碎石含量约占2 0 3 0 ，呈极不均匀分布。该层主要揭见于场 道区北端，厚度变化极大，钻孔揭露最大厚度2 1 5 m ，最小厚度0 3 0 m ，平均厚3 1 8 m ， 其n 。动力触探锤击数一般为3 6 击。 5 、中砂( q 。墙1 ，编号。) ：浅灰色，以稍密为主，饱水。以石英颗粒为主，含少量 岩屑和粉细砂，由花岗岩风化、完全崩解形成单矿物颗粒为主，呈亚圆形或次棱角状。 一般粒径0 0 5 c m o 2 c m ，约占5 0 6 0 ，大于0 2 c m 的砾砂和粗砂含量约占4 0 4 5 ， 含少量粉粒。场区仅在局部钻孔中揭见，一般厚2 3 0 m - - , 4 1 0 m 。 6 、粉细砂( q 3 1 ”，编号。) ：褐黄色，稍密中密，稍湿，呈透镜体分布。 2 4 岩土的物理力学特征及参数取值 2 4 1 原位测试 1 、标准贯入试验：场区砂土层分布较少，且多位于地下水位以下。通过钻孔取芯 可见，砂土中普遍含少量角砾或碎石，故标贯试验每阵锤击数均较高，不能完全代表砂 土的实际密实度，经贯入试验取芯，剔除碎石影响后的标贯击数统计值见表2 2 。 2 、超重型动力触探试验( n 1 2 0 ) ：分布于场区的碎石、角砾、砾砂层为构成场地的 主要地基土层，采用超重型动力触探试验来研究该土层的性质。为正确解释动探曲线和 准确进行工程地质力学分层，在n l 成果的基础上，配合钻探采取原状土芯和浅坑，确 定该场地的碎石土的物理力学性状，超重型动探试验结果见表2 3 。 1 2 3 、载荷试验：对场道区分布的碎石、角砾和砂土等主要的地基土层，用原位载荷 试验测定其承载力和变形特性。试验方法是选用j c q 5 0 3 a 型载荷试验测试仪，采用汽 车和堆载重物作反力，测试结果见表2 4 。 表2 2标准贯入试验结果统计表 土 层土层统计 实测击数修正击数 承载力标准变形模量b 名称 编号数n( 击3 0 c m )( 击3 0 e m )值a ( 1 【p a )( 肝a ) 粉土 6 64 51 6 08 中砂 t 52 31 7 32 6 01 2 粉细砂 b 7 2 2 1 6 5 1 8 01 0 ( 2 ) 统计修正按建筑地基基础设计规范( g b 5 0 0 0 7 - 2 0 0 2 ) 的规定进行 表2 3超重型动力触探试验成果统计表 试验土层 指标 碎石角砾砾砂 土层编号 。 。 a ，- 统计数n1 1 3 74 7 34 3 81 8 15 87 1 范围值 6 o 5 0 09 0 5 0 05 0 r 1 8 00 8 1 2 90 8 1 0 00 7 1 3 平均击数 1 4 11 5 09 95 93 95 7 变异系数 0 6 2 8 0 。5 9 50 9 5 0 0 3 6 10 8 1 70 7 5 0 修正系数0 9 4 6 3o 9 2 1 10 8 7 5 3o 9 2 2 50 6 8 8 0 7 4 2 1 修正击数 1 3 31 3 88 65 4 2 74 2 ( k p a )8 3 0 8 4 06 6 0 4 2 0 2 1 03 1 0 e o ( m ) a )5 55 64 42 81 4 2 2 表2 4载荷试验统计表 试验点编 土层名称成因时代工程地质区号 容许承载力变形模量 号 ( k p a ) ( 肝a ) 载1碎石 q l 一3 7 0 03 0 载2碎石 q 产1i - 3 6 5 02 6 载3碎石如1 “i2 6 0 02 5 载4角砾 q 3 q h6 5 02 0 载5角砾如1 “i2 6 6 02 0 2 4 2 室内试验 1 、颗粒分析：在场区范围内对碎石、角砾采取了1 4 件颗粒分析试样，其中7 件为 中国民航大学硕士学位论文 大体积颗分样。试验结果见表2 5 。 表2 5 颗粒分析结果表 样 取样 颗粒分析结果( ) 时代品土样名取样 o 0 7 5 2 0 2 0 0 4 0 0 成因 编 称 深度 地点2 2 0 ( m ) 0 0 7 52 2 0 04 0 06 0 0 号 儡1 一k l碎石0 3 o 8试24 62 4 o3 1 04 0 5 q ，1 碎石 0 3 1 7试31 1 52 5 52 4 o2 8 o6 05 o l 【j 角砾0 1 0 6试46 o4 6 o4 2 55 0 儡1 d l 【 碎石0 4 o 7试5 1 6 0 2 6 0 2 5 o 3 3 o b碎石0 2 1 8试81 0 51 7