（采矿工程专业论文）高填方建设场地若干岩土工程问题研究.pdf

广西大学学位论文原创性声明和学位论文使用 学位论文原创性声明 本人声明：所呈交的学位论文是在导师指导下完成的，研究工作所取得的成果和相关 知识产权属广西大学所有。除已注明部分外，论文中不包含其他人已经发表过的研究成果， 也不包含本人为获得其它学位而使用过的内容。对本文的研究工作提供过重要帮助的个人 和集体，均已在论文中明确说明并致谢。 论文作者签名： 1 千 韵幻。) ，f ，年占月心日 学位论文使用授权说明 本人完全了解广西大学关于收集、保存、使用学位论文的规定，即： 本人保证不以其它单位为第一署名单位发表或使用本论文的研究内容； 按照学校要求提交学位论文的印刷本和电子版本； 学校有权保存学位论文的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务； 学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文； 学校可以公布论文的部分或全部内容。 请选择发布时间： 百即时发布口解密后发布 ( 保密论文需注明，并在解密后遵守此规定) 论文作者签矽翩签名锄芦划戽月订日 同 随着我国经济建设的飞速发展，各种工程建设项目越来越多。由于土地 资源与环保等因素的影响，工程建设项目场地选址越来越困难从而使得项目 不得不选在地理环境偏僻的山区丘陵地带。由于山区地形地貌复杂，这些建 设工程都将不同程度地遇到高填方与高挖方问题，有的甚至形成6 0 - - - 7 0 米的 高填方。因此，对高填方场地所产生的岩土工程问题进行研究具有重要的理 论意义及实际工程指导意义。 针对高填方回填土采用不同于以往的强夯方法一分层强夯法，本文论 述了高填方采用分层强夯法处理的地基具有更好固结性和整体稳定性。同时 论述了强夯置换法处理高填方地表下深厚淤泥质土层的原理和处理效果，并 较为系统地总结出一套适合强夯法高填方地基处理的施工工艺。 本文还对高填方区域形成的高填方边坡稳定性及相应的边坡软基处理两 个问题进行了较为系统的分析，结合工程实际，说明了各种高填方边坡的计 算方法并对边坡的稳定性进行了数值计算；对本实际工程采用水泥搅拌桩及 高压喷喷桩加固边坡下淤泥质软土地基的效果进行了分析并给出了处理后复 合地基的凝聚力、内摩擦角及承载力等参数，从而验证了该治理措施的可靠 性和合理性。 关键词：高填方分层强夯法边坡稳定性软基处理 i 之e s e a r c ho ns e v e r a lg e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n g p r o b l e m s0 nh i g hf i l lf i e l d a b s t r a c t w i t ht h ei n c r e a s i n gd e v e l o p m e n to fc h i n a ，t h ev a r i o u sp r o je c t sa r ec o n s t r u c t e d m o r ea n dm o r e t h ec o n s t r u c t i o np r o j e c ts i t es e l e c t i o n sb e c o m em o r ed i f f i c u l tt o c h o o s et h e nm a k et h e mi nr e m o t em o u n t a i nf o o t h i l l sd u et of r o mt h ep o i n to fl a n d r e s o u r c ea n de n v i r o n m e n t a lf a c t o r s u n e q u i v o c a l l y ，t h ec o n s t r u c t i o np r o j e c tw i l l m e e tw i t hh i g hh i g h f i l lc o m p l i c a t i o n s ，e v e nf o r m6 0t 0 7 0m e t e r sh i g h , j u s tb e c a u s e t h ec o m p l e xm o u n t a i n o u st e r r a i n t h e r e f o r e ，h i g h f i l l f i e l d g e n e r a t e db y t h e g e o t e c h n i c a le n g i n e e r i n gp r o b l e m r e s e a r c h e sh a v eb e e ne s s e n t i a la n di m p o r t a n tf o r t h e o r e t i c a la n dp r a c t i c a le n g i n e e r i n g b a s e do nu s i n gh i g h - f i nb a c k f i l ls o i lc o m p a c t i o nm e t h o di sd i f f e r e n tf r o mt h e p a s t _ _ t h el a y e r e dd y n a m i cc o m p a c t i o nm e t h o d p r o v e dt h a tt h e s t r a t i f i e dd y n a m i c c o m p a c t i o nm e t h o df o rh i g h - 6 l lp r o c e s s i n gf o u n d a t i o ni sm u c h b e t t e rs t a b i l i t ya n d c o n s o l i d a t i o n t h i sp a p e re x p o u n d st h ed y n a m i cc o m p a c t i o nm e t h o df o rh i g h f i ll s u r f a c ed i s p l a c e m e n to fd e e pm u d d ys o i l a n dc o n c l u d eas e to fs u i t a b l ef o r d y n a m i cc o m p a c t i n gp r o j e c t ，s y s t e m a t i c a l l y a l s o ，f o rh i g h - f i l lr e g i o no fs l o p ea n d t h ec o r r e s p o n d i n gs o f tf o u n d a t i o nt r e a t m e n ta r ea n a l y z e d c o n c l u d em e t h o d sf o r h i g h f i lls l o p es t a b i l i t yt h r o u g ht h em a t h e m a t i ca n dt h e ns l o v et h es o f tf o u d a t i o n o fs l o p ew i t hc e m e n tm i x i n gp i l ea n dh i g hp r e s s u r ej e tg r o u tp i l e ，a n a l y z et h e b e a r i n gc a p a c i t ya n dc o h e s i o n ，f r i c t i o na n g l eo ft h ec o m p o s i t ef o u n d a t i o nt ov e r i f y t h er e l i a b i l i t ya n dr a t i o n a l i t yo ft h ec o n t r o lm e a s u r e s k e y w o r d s ：h i g h f i l l ；l a y e r e dd y n a m i cc o m p a c t i n g ；s l o p es t a b i l i t y ； s o f tg r o u n dt r e a t m e n t 目录 摘要i a b s t r a c t i i 目录i v 第一章绪论1 1 1 选题依据及研究意义1 1 1 1 高填方分层强夯1 1 1 2 高填方边坡2 1 1 3 坡底搅拌桩旋喷桩加固地基2 1 2 本文研究的主要内容3 第二章高填方场地基本概况4 2 1 地形地貌及地质构造4 2 2 岩土的分布和性质4 2 3 水文地质条件5 2 4 岩土参数的统计和选用6 2 5 岩土工程分析和评价7 第三章高填方分层强夯9 3 1 工程概况9 3 1 1 分层强夯方案主要参数的选择9 3 2 高填方分层强夯法加固机理1 2 3 2 1 强夯法概述1 2 3 2 2 高填方强夯方法1 2 3 2 3 分层强夯法加固地基的机理1 3 3 3 针对高填方深层淤泥区实施强夯置换1 4 3 3 1 强夯置换的提出1 4 3 3 2 强夯置换法的工作原理1 4 3 3 3 强夯置换设计依据1 5 3 3 4 强夯置换加固方案1 5 3 4 强夯效果的检测方法1 6 3 4 1 强夯效果的检测数量与方法1 6 3 5 小结：1 9 第四章高填方边坡治理工程2 1 l v 4 1 4 2 4 3 4 3 1 北段边坡坡面治理2 8 4 3 2 西段边坡坡面治理2 8 4 3 3 坡面截排水工2 9 4 4 小结2 9 第五章高填方边坡坡底软基加固处理一3 0 5 1 北段边坡软基加固处理部分3 0 5 2 西段边坡软基加固处理部分3 0 5 3 水泥搅拌桩设计原理3 l 5 3 1 水泥土搅拌桩复合地基啪1 3 1 5 3 2 初步设计单桩竖向承载力特征值r a 公式3 l 5 3 3 水泥搅拌桩复合地基抗剪强度的确定3 3 5 3 4 施工工艺3 4 5 4 高压旋喷桩设计原理3 5 5 4 1 高压旋喷桩桩复合地基3 5 5 4 2 初步设计单桩竖向承载力特征值r a 公式3 6 5 4 3 高压旋喷桩复合地基抗剪强度的确定3 7 5 4 4 施工工艺3 8 5 5 质量检验3 9 5 5 1 地基处理工程检测方法的选择j 4 0 5 5 2 丌挖检查4 0 5 5 3 静载试验4 0 5 54 岩芯取样( 钻芯法) 检验4 1 5 5 5 低应变法4 2 5 5 6 高应变法4 6 5 6 小结4 9 第六章结论5 0 v 参考文献 致谢” 攻读学位期间发表的学术论文 v i r i 强 随着人类工程建设活动范围的扩大和环保意识的增强，越来越多的大型工程建设项目 选址在地理环境偏僻的山区丘陵地带。由于山区地形地貌复杂，常形成高填方场地。山 区高填方工程的施工难度大，加之对这种工程特殊性的认识不足，工程质量不易保证，如 传统的大面积集中回填然后进行的长桩基础不但投资过大而且产生的不均匀沉降问题明 显；一般的强夯加固治理中施工参数基本上靠传统加固经验来确定缺乏应变能力，给实际 的高填方工程带来预料不到的危害，如回填土自重应力引起的自身压缩和地基沉降变形过 大，导致建设工程常常因工后地基的不均匀沉降或失稳等问题而无法正常使用，甚至完全 破坏。此外，高填方场地的建设中还存在一些弄不清楚的问题如：回填土的处理对高填方 边坡稳定的影响；高填方边坡坡底的软土地基的处理；高填方边坡的坡面治理形式等 等。因此针对高填方场地的特性进行深入的研究，弄清其失稳机理以寻找合适治理方案， 具有重要的现实意义和工程应用价值。 1 1 1 高填方分层强夯 强夯法，又称动力固结法，是2 0 世纪6 0 年代术由法国梅那( m e n a r d ) 乜1 技术公司首先 创建的。即重锤从某一高度自由下落对地基产生巨大冲击波及冲击能，土体产生瞬间形变， 从而土中孔隙压缩，夯锤周围产生裂缝，形成排水通道，迫使土中孔隙水和气体迅速排出， 并使土颗粒的土骨架重新排列达到固结，改善地基土抵抗振动液化的能力，降低压缩性， 使之具有良好的力学性能从而提高地基承载力，是一种有效的地基加固方法，适用于处理 杂填土、碎石土、杂填土和素填土。作为一种地基加固技术，由于具有良好的经济实用性 且加固效果显著、施工设备简单等优点，因此广泛使用在我国基础设施建设中。 近年来，强夯法的研究主要集中在对回填土加固地基的强夯研究和高能级的强夯技术 研究。而对于强夯法控制的高填方特别是利用开山填谷的非均匀块石回填的软土地基 强夯加固机理和施工措施的研究甚少。 本论文依托广东省重点建设项目，结合华润水泥( 封丌) 有限公司6 x 4 5 0 0 t d 熟料水 广西大学硕士学位论文高填方场地若 - t - 岩土工程f * l 题研究 泥生产线场区内地基处理工程，为保证高填方区开山土石渣堆填而成的地基的强度和稳定 性，采用分层强夯法提高地基的密实度，控制总沉降量。由于本工程为开山土石渣堆填的 高填方，其强夯加固机理、施工措施和工后效果目前尚未深入研究，为提高高填方建设场 地地基处理的理论水平，研究高填方强夯是很有必要的。因此，本文对山区斜坡高填方强 夯的固结特性、施工方法、及工后效果( 承载力【3 l 和变形特性等) ，进行较为深入的探讨， 既具有理论意义，又具有重要的工程应用价值。 1 1 2 高填方边坡 天然边坡的稳定性主要由边坡内部自然形成的岩体中不连续面( 如节理、层面、断层、 等) 的产状和工程地质情况所决定的。其边坡破坏的首要因素，在于坡体中存在各种形式的 结构面。不同的结构面决定了不同的破坏过程，因此形成了不同类型的破坏机制。 而经人工处理的回填土组成的高填方边坡，无论在构成材料上还是在分析结构面的应 力上都有着本质的区别。由于国内外对高填方系统研究较少，可供参考的资料有限，缺乏 全面彻底的试验研究，甚至没有统一的“高填方”标准。所以目前对高填方的研究主要涉 及高填方边坡的稳定分析及支护措施等。高填方边坡工程是高填方场地工程建设的重要组 成部分。高填方边坡发生破坏失稳是一个复杂的过程，由于组成高填方边坡回填土的处理 工艺不同，造成破坏模式的不同。因此必须应采用不同的分析方法判定稳定状态来确保治 理方案的可靠性。定量分析【4 】：以计算稳定系数作为判断的基准。其极限平衡法是发展相 对成熟的方法，且被相关规范中列为分析边坡稳定性的基本方法，它基于摩尔一库仑强度 准则，根据高填方边坡内部产生的抗滑力和下滑力之间的关系来评判稳定性。其中有代表 性的方法是瑞典条分法( o r d i n a r y ) 、毕肖普法( b i s h o p ) 、简布( n j a n b u ) 等。随着计算 机技术的发展，各种算法都已程序化。 1 1 3 坡底搅拌桩旋喷桩加固地基 由于高填方边坡处于软基之上，回填之前需先对坡下的软基进行加固处理，以保证回 填后高填方边坡的稳定性。对高填方边坡下的软基处理应格外谨慎，采用的处理方法既能 满足上部高填方边坡的承载力的要求又须严格控制加载后的地基变形情况。这使得处理后 的地基不但竖向承载力达到要求、而且要应该具有一定的抗拉强度并能增加工后地基土中 的排水通加速土体固结。以往的软基处理方法如强夯法、钻( 冲) 孔长桩都因排水不畅、 2 广西大学硕士学位论文龠填方场地若干菇k 匕工程问题研究 沉降差异和造价过高等因素而不适用。“加筋法”为这一难题指明了方向，“加筋法 最初 使用在混凝土的坝体工程上，不但利于排水而且增加了混凝土坝表面的抗拉强度。本工程 借鉴了“加筋法”在软土地基中设置由水泥搅拌或高压旋喷形成的低强度等级混凝土桩， 在原地基土中“加筋”。它与桩间土形成复合地基。这种地基比强夯处理后的地基具有更的 刚性和抗拉强度，而且比之灌注桩节省费用，形成地基可较好的发挥桩间土的作用，而且 具有较好的经济效益。 其实高压旋喷桩是软土地基土体加固相对成熟的一种方法。它利用钻机通过旋转钻杆， 用一定的压力将预先配置好的浆液冲击土体，从而“复合土”凝聚固结，形成一定强度的复 合地基。水泥搅拌桩【5 ，6 】是利用水泥作为固化剂，经过特制的搅拌机械，将软土和固化剂强 制搅拌，利用搅拌过程中软土和水泥之间所产生的一系列物理化学反应，使软土硬结成具 有整体性和一定强度的复合地基。可以解决特殊施工环境的软基处理问题，在岩土工程建 设中正发挥着越来越重要的作用。， 1 2 本文研究的主要内容 本文结合某大型高填方建设工程从强夯、边坡和边坡下软基处理三个方面较为系统地 阐述了高填方场地常见的岩土工程问题。介绍了实际某工程所处的地质环境条件、边坡类 型、软基加固方法，然后运用极限平衡理论对高填方边坡进行了稳定性分析，在此基础上 论述了高填方边坡的支护治理和坡底的软基加固处理方法。本文主要内容如下： ( 1 ) 以工程实践为依据，归纳了高填方分层强夯的加固机理和施工措施。 ( 2 ) 运用极限平衡法和计算软件对边坡稳定性进行分析并介绍治理措施。 ( 3 ) 讨论了水泥搅拌桩、高压旋喷桩加固后的复合地基荷载传递规律。 离填方场地若干岩土工程问题研究 第二章高填方场地基本概况 2 1 地形地貌及地质构造 某大型工程建设场地位于广东省肇庆市封开县长岗镇拟建的华润水泥( 封开) 有限公 司6 x 4 5 0 0 f f d 熟料水泥生产线的场区内，场地原为山地且地形复杂，属丘陵地貌类型。场 区位于粤西封开县，主要的区域构造形变为封开德庆复背斜，其中的都城背斜又称郁南 背斜是这个复背斜的核心，核部为震旦系，翼部为寒武系，由两个次级背斜和一个次级向 斜组成，两翼倾角3 0 7 0 0 ，轴面近于直立。郁南背斜西北侧与封开倒转背斜相连，东南侧 依次有大雅山背斜、龙虎山向斜、罗沙倒转背斜、罗定江向斜等。 2 2 岩土的分布和性质 场地土层自上而下为素填土层( q m l ) 、冲积层( q a l ) 、寒武系八村群粉砂岩夹板状页 岩、石英砂岩( b c a ) 。现将所揭露土层分述如下： 、素填土层( q m l ) 素填土( 层序号1 ) ：褐黄、褐红色，松散，稍湿湿，主要为人工新近堆填的残积土 组成，遇水易湿陷。该层位于地表，3 个钻孔均有揭露，揭露厚度0 5 0 2 9 0 m ，平均1 3 3 m ； 层顶标高：3 8 3 8 3 9 4 3 m ，平均3 8 7 9 m 。 、冲积层( q a l ) 粉质粘土：浅灰、灰黑色，可塑，局部呈软塑，主要由粉粘粒组成，含较多粉细砂， 局部夹细砂薄层。3 个钻孔均有揭露，揭露厚度2 7 0 5 0 0 m ，平均4 1 3 m ；层顶标高：3 6 5 3 3 8 0 5 m ，平均3 7 4 5 m ：层顶埋深：0 5 0 2 9 0 m ，平均1 3 3 m 。本层取土样5 组；进行标贯 试验6 次，其实测击数n = 4 7 击，平均5 7 击：校正击数n = 4 0 6 2 击，平均5 3 击。 根据现场标贯试验及土工试验，结合地区经验，建议本层土承载力特征值f 酞= 12 0 k p a 。寒 武系八村群粉砂岩夹板状页岩、石英砂岩( b c a ) 。 、寒武系八村群粉砂岩夹板状页岩、石英砂岩( b c a ) 根据岩石风化程度不同可分为3 个亚层。 ( 1 ) 全风化粉砂岩( 层序号6 1 ) ：浅灰、灰褐色，岩石矿物风化剧烈，矿物成分完 4 广西大掌硕士掌位论文高填方场地若干岩土工程问题研究 全变化，岩芯呈坚硬土状，夹强风化原岩碎块，岩芯遇水易软化、崩解。3 个钻孔均有揭 露，揭露厚度2 5 0 6 3 0 m ，平均4 6 3 m ；层项标高：3 2 7 8 3 3 8 3 m ，平均3 3 3 2 m ；层顶埋 深：5 2 0 5 6 0 m ，平均5 4 7 m 。本层取土样3 组；进行标贯试验6 次，其实测击数n = 3 5 4 9 击，平均4 3 o 击；校正击数n = 3 0 1 3 8 7 击，平均3 5 6 击。根据现场标贯试验及土工 试验，结合地区经验，建议本层承载力特征值f 酞_ 4 0 0 l ( p a 。 ( 2 ) 强风化粉砂岩( 层序号6 2 ) ：浅灰、褐黄、灰褐色，岩石矿物风化强烈，矿物 成分显著变化，岩芯多呈半岩半土状，局部呈碎石状，岩石碎块用手可掰断，岩芯遇水易 崩解。3 个钻孔均有揭露，揭露厚度4 9 0 7 3 0 m ，平均6 0 8 m ；层项标高：2 6 4 8 3 1 3 3 m ， 平均2 8 6 9 m ；层顶埋深：8 1 0 1 1 9 0 m ，平均1 0 1 0 m 。本层进行标贯试验5 次，其实测击 数n = 5 2 7 8 击，平均6 0 6 击；校j 下击数n = 4 1 1 6 0 1 击，平均4 7 4 击。根据现场标贯 试验结合地区经验，建议本带承载力特征值乎6 0 0 k p a 。 ( 3 ) 中风化粉砂岩( 层序号6 3 ) ：褐黄、灰褐色，砂质结构，层状构造，裂隙发育， 岩芯呈块状，局部呈碎块状，锤击易碎，局部夹强风化岩块。场区内共2 个钻孔有揭露， 揭露厚度0 9 0 2 1 0 m ，平均1 5 0 m ；层顶标高：2 0 9 5 2 6 4 3 m ，平均2 3 6 9 m ；层顶埋 深：1 3 0 0 1 7 6 0 m ，平均1 5 3 0 m 。根据地区经验结合场地初勘地质资料，建议本层岩石天 然湿度单轴抗压强度标准值氐= 10 m p a ，承载力特征值 15 0 0 k p a 。 2 3 水文地质条件 本区属南亚热带地缘季风气候，北回归线从境内穿过，全年温湿多雨。根据封开县气 象站历年气象检测资料，本区年平均气温2 0 0 9 ，最高气温3 9 4 ，最低气温3 4 。年 平均降水量1 4 8 0 m m ，年最大降水量2 1 3 4m m ，年平均相对湿度 8 2 ，室外风速冬季为 2 4 州s ，夏季为1 8 州s ，大气压力冬季为1 0 1 9 5 k p a ，夏季为1 0 0 4 5 k p a ，主导风向为北东 方向。 、地下水位 工程区域旁存在地表流水，因此地下水水位基本与该地表水的水位保持一致。在土方 回填后，在毛细作用下，地下水水位会有不同程度的上升。勘察期间实测钻孔稳定水位为 0 10 2 0 5 m 。 、地下水类型 本场地在钻探深度范围内浅部地下水主要为第四系浅部土层中的孔隙水，属于潜水类 广西大学硕士学位论文高填方场地若- - t 蔗k t 工程问题习 宅 型。孔隙潜水主要分布在浅部土层中，其补给来源主要通过临近地表径流及大气降水渗透 补给，其排泄方式主要通过地面蒸发、植物蒸腾的形式进入大气。场地浅部软弱土层主要 为粉质粘土层，含水量较高。下部坚硬土层主要为原岩风化层，其含水量较小。地下水腐 蚀情况：统计结果为p ( s o 匀- ) = 3 5 4 - - 4 7 3 m g l ，p ( h c 0 5 ) = o 5 5 2 o 4 8 3 r e t o o l l ：p ( c i 。) = 8 3 6 - - , 1 1 7 0 m g l ；p ( e c 0 2 ) = 8 1 0 - - 。1 0 6 3 m g l ，p h 2 5 6 2 - 5 4 3 。 、场地环境类别 根据国家标准岩土工程勘察规范【7 1 ，结合本工程场地的环境地质条件，场地环境 类别为i i 类。按地层渗透性地下水类型为b 类( 弱透水层中的地下水) ，地下水对混凝土结 构无腐蚀性，对钢筋混凝土结构中的钢筋无腐蚀性，对钢结构具弱腐蚀性。 2 4 岩土参数的统计和选用 、标准贯入试验实测击数统计，场地各岩土层标准贯入试验【8 1 数据汇总统计表。 表2 - 1 标准贯入试验数据汇总统计表 t a b2 1t h es u m m a r ys h e e td a t a so fs t a n d a r dp e n e t r a t i o nt e s t ( s p t ) 、取值标准 标准贯入试验击数n 值按国家标准岩土工程勘察规范第1 0 5 5 条的条文说明规定， 勘察报告应提供不作杆长修j 下的n 值，应用时再根据情况考虑修j 下或不修f ，用何种方法 修讵。但以杆长修正值查阅广东省标准建筑地基基础设计规范相应规定的地基土承载 力。 、土的物理力学参数 根据室内土工试验结合临近场地钻探资料及以往在封丌地区的工程勘察经验【9 l ，该场 6 离填方场地若- t - 岩土工程问题研究 地土的主要物理力学性质指标统计表2 2 。岩土参数的标准值根据国家标准岩土工程勘 察规范 7 1 第1 4 2 4 条的规定，统计修正系数计算公式中的j 下负号按不利组合考虑。 表2 - 2 土的主要物理力学性质指标统计 t a b2 - 2s t a t i s t i cd a t a so fm e c h a n i c sp h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c s !茎量!兰兰耋兰二三篓三二兰量篓三三兰三三二兰兰二三薹鐾芝二薹耋三一 2 5 岩土工程分析和评价 、场地稳定性与适宜性评价 场地物探测试表明场地不存在较大规模的断裂构造破碎带，在钻探过程中也未揭露到 不良地质构造迹象( 如断层角砾、断层泥、断层破碎带等) ，因此从整个场地看，场地上部 软弱土层稳定性稍差，但场地基底稳定。 、地震烈度及场地类别 根据钻探揭露，结合本工程的具体情况，按国家标准建筑抗震设计规范【】第4 1 1 条规定，建筑场地划分为对建筑抗震不利地段。 、场地土的类型 按国家标准建筑抗震设计规范【0 1 第4 1 - 3 条规定，场地土的类型划分为中软土 软弱土。 、建筑场地类别 7 广西大掌硕士掌位论文高填方场地若- t - 岩土工程问题研究 在场地范围内随机选择2 个钻孔进行土层等效剪切波速计算，其等效剪切波速分别为 2 0 8 4 8 m s 、1 7 8 2 2 m s 。覆盖层厚度在5 1 5 m 之间，按国家标准建筑抗震设计规范规 定，建筑场地类别划分为i i 类。 、抗震设防烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组 按国家标准建筑抗震设计规范附录a o 1 7 条，抗震设防烈度为6 度。设计基本地 震加速度值为0 0 5 9 ，设计地震分组为第一组。 、场地设计特征周期 按国家标准建筑抗震设计规范第5 1 4 条规定，设计特征周期值为0 3 5 s 。 、地基土评价 地基土( 岩) 承载力建议值：按国家标准及相关规范，在计算、查表的基础上并参照 了地区经验值之后确定了该场地的地基土承载力，具体见表：地基土承载力数据一览表。 表2 - 3 地基土承载力数据 t a b2 - 3b e a r i n gc a p a c i t yd a t a so ff o u n d a t i o ns o i l 十( 岩)状态及风建议氐 稳定坡角直接剪切 与砼基底建议e o建议e s丫 m 层号 坡高 摩擦系数( m p a ) ( m p a )( k n m 3 ) c ( k p a ) ( o ) 名称化程度 ( k p a ) 坡高 e 譬1 = 7 3 8 。所以回归方程显著。 从上述拟合分析中可以得出，静载荷试验和标准贯入试验得出的地基土承载力是有 关联性的。 i i i 、土工取样试验 现场使用工程钻机，在设计深度进行取芯钻进。并在实验室进行土工试验。土工取 样主要在回填土中进行，测试指标主要有地基土的含水量、压缩模量、抗剪强度、渗透 系数及孔隙比等指标。取样点主要布置在拟建建筑物基础的部位。 图3 - 7 土t 取样试验 f i g 3 - 7d r i l i n gs a m p l i n gt e s t 表3 - 4 地基处理前后土的土要物理力学参数 t a b3 - 4c o m p a r et ov a r i a t i o np h y s i c a lp r o p e r t yo fc o m p a c t i n g 地层名称( 层 号) 箨鎏萎 含水 孔隙比 笔： 量 ” 压缩 系数曩霎 凝聚力 内豸擦薹塞柰晏 a 1 2a 1 2 e sck ( )e 0 ( m p a - i ) ( m p a 1 ) ( m p a ) ( k p a ) ( 。) ( c m s ) 素 强夯前 3 6 20 9 8 00 5 0 7 3 9 11 6 51 2 0 填 0 8 2 4 0 2 x1 0 5 土 强夯后3 1 4 7 0 8 0 1 7 41 1 5 31 8 6 42 2 6 篓 强夯前 2 9 80 8 2 4 。7 4 粘- i - 强夯后2 5 9 l o 6 7 “” 3 5 小结： 0 4 9 43 7 61 7 3 1 3 4 o 1 71 1 0 91 9 5 4 2 5 2 3 7 2 3 4 4 12 1 3 2 1 3 2 4 9 8 24 0 1 2 1 7 0 x 1 0 5 本章节对高填方分层强夯的应用范围、加固机理、施工设计、做了较详尽的介绍和 研究。 1 9 9 ； 鹚 傩 m 0 m 6 ) 磁 朋 仉 0 9 叭 毖 限 前 后 夯 务 强 强 风粉梦螂惴砂岩 广西大掌硕士掌位论文 高填方场地若干岩土工程问题研究 分析目前高填方强夯的技术发展水平，并运用了不同于以往的高能级强夯方法一 分层强夯法进行加固。分析了高填方分层强夯设计的几个主要设计参数从而指导大面积 施工。这几个主要参数包括：有效的加固深度、夯击能量的确定、两遍点夯的间隔时间、 夯点距离等。同时归纳了分层夯击前后土的物理力学性质变化。 高填方场地若干岩土工程问题研究 第四章高填方边坡治理工程 4 1 高填方边坡工程概况 本工程位于封开县长岗镇西江西岸，主要构造形迹为封开德庆复背斜，其中的都城背斜 又是这个复背斜的核心，核部为震旦系，翼部为寒武系，由两个次级背斜和一个次级向斜组成。 两翼倾角3 0 7 0 0 ，轴面近于直立。郁南背斜西北侧与封丌倒转背斜相连，东南依闪为大雅山 背斜，龙虎山向斜，罗沙倒转背斜，罗定江向斜。本场区建设场地原为山地，地形复杂，属丘 陵地貌类型。边坡场地位于丘陵谷地低洼地段，按规划要求为回填土形成的高边坡，平面呈“l ” 形，纵长约5 9 0 m 。按方向位置可分为北、西两段边坡，平面坐标分别见下表。 表4 - 1 边坡区域地理位置坐标 t a b4 1c o o r d i n a t eo fg e o g r a p h i c a lp o s i t i o t n 注：广西水文地质上程地质勘察院岩土：i ：程勘察报告( 2 0 0 8 ) 1 2 2 j 北段拟回填坡顶高程5 2 5 6 1 o m ，考虑散水条件按4 放散水坡，形成高差3 2 5 4 1 5 m 的 高回填方边坡，西段拟回填坡顶高程5 2 5 m ，形成高差3 0 0 3 4 o m 的高填方边坡。北段大部分 地段已回填并进行强夯加固处理，厚约4 0 7 o m 的填土下为软弱淤泥土，厚度o 5 0 9 2 0 m ，平 均厚度4 o m ，层顶标高1 3 0 5 2 5 8 9 m ，之下为硬塑状砂质粘土。西段现为沟谷缓坡，地层主 要为硬塑状砂质粘土，坡脚沿线地段则分布一层淤泥质软土，该层淤泥土直接出露于地表，厚 度4 5 0 1 0 o m ，软土下为硬塑状砂质粘土。边坡及附近周边地段地下水位埋深较浅，现水位埋 深约1 o 7 o m ，处于淤泥质软土层项附近。据勘察资料，该地下水对混凝土结构无腐蚀。 为防止高填边坡于软弱土层中发生深层滑移失稳破坏，并提高软土地基承载力，保证回填 后高填方边坡的整体稳定，确保建于高填方地段的建构筑物、道路、地下管线等的安全，需对 广西大掌硕士掌位论文高填方场地若干岩土工程问题研究 该边坡软土地基采取加固处理，并对高回填土边坡坡面进行防护。 4 1 1 各岩土层的物理力学性质统计表 表4 - 2 勘察报告推荐的岩十参数 t a b4 - 2s u g g e s t e dd a t a so fs o i lf r o ms u r v e y 表4 - 3 各十层其它物理力学性质指标建议值表 t a b4 3s u g g e s t e d p r o p e r t yo fo t h e rp h y s i c a lc h a r a c t e r i s t i c s 表4 - 4 标贯试验统计表 t a b4 - 4s t a t i s t i cs t a n d a r dp e n e t r a t i o nt e s t 单位：击 u n i t ：t i m e 层号 土名 蚍攀粕挈质掌性瓣躺瓣耀纺矛 项目 最人值 最小值 平均值 标准差 变异系数 标准值 9 7 2 8 5 o 1 7 4 o 3 5 4 4 9 3 6 5 7 4 6 9 1 8 3 9 1 4 3 o 3 7 3 4 1 3 3 8 9 0 2 9 6 0 2 5 8 1 2 3 3 1 0 2 1 8 3 3 8 2 0 2 l 1 7 2 3 4 3 18 2 6 9 3 5 9 o 1 3 2 5 9 6 7 9 2 5 2 4 1 6 8 9 4 0 2 2 3 8 9 4 4 7 1 7 o 3 7 2 广西大学硕士学位论文 高填方场地若干差k 匕工程问题研究 表4 - 5 淤泥软十有机质试验结果 t a b4 5d a t ao f s i l ts o i lo r g a n i cc o n t e n tt e s t 4 2 高填方边坡的稳定性分析及评价 4 2 1 计算原理及公式 边坡的稳定性分析方法很多，目前国内外基本采用极限平衡法来分析边坡的稳定性。极限 平衡方法的选择主要是根据假定的滑动面形状来决定的。比如： 、假定破坏面为圆弧形的边坡瑞典条分法和毕肖普法( b i s h o p ) 来计算 、假定破坏面为平面形的边坡平面破坏计算法计算； 、复合形破坏面的滑坡可以采用简布法【2 3 1 ( j a n b u ) 或者s p e n c e r 法计算； 、结构相对复杂的岩体滑坡可选择s a r m a 方法来计算； 、折线形破坏滑动面的滑坡可以采用传递系数法也可以用简布法( j a n b u ) 来计算。计算方 法的选择、假设破坏面的形状是边坡稳定计算的关键直接影响计算的结果。在极限平衡法所包 括的各种方法中，每种方法都有其特定的公式和使用条件，当然每种方法所涉及的假设因素各 有不同。但是使用的前提条件都是相同的，即 ( 1 ) 、二维极限分析的基本单元是单位宽度的分块滑体且破坏面要满足摩尔库仑准则。 ( 2 ) 、稳定系数f ( 安全系数) 的定义为破坏面上的最大抗滑力与下滑力的比值； ( 3 ) 、作用在滑面上的垂直应力盯与实际滑面上的抗剪强度s 存在如下关系： s = c + 仃t a n ；或者s = c + ( 仃一) t a n 式中：c ，c 分别为滑动面的粘结力和有效粘结力； 矽，分别为有效内摩擦角和滑动面的内摩擦角；为滑动面的空隙水压力；仃为滑面上的有 效应力。 计算步骤为：从边坡中取出一单元的隔离体，并从作用在隔离体上的假定力或已知力出 发，算出单元隔离体为了维持自身平衡所需要的土的抗剪强度，然后与估计的土的抗剪强度比 较，得出稳定系数值。 高填方场地若- t - 岩土工程问题研究 圆弧法【2 4 1 求解边坡的稳定系数是当前国内外公认的计算方法。我国相关规范中也建议边坡 分析采用瑞典条分法，多年来累计了许多经验。但是孔隙水压力较大时，计算的稳定系数就会 比其他较严格的方法小的多。由于回填土都是经过强夯处理的，孔压较小适用于本工程的计算。 高填方边坡失稳的特征主要是表现为局部滑动失稳，而在局部滑动中主要考虑填方体的圆 弧滑动。本文采用圆弧滑动法计算时，按该边坡工程安全等级属一级，其边坡稳定稳定系数取 1 3 0 。则通过收集资料分析得出两段边坡的荷载组合如下： 北段边坡荷载组合：( 1 ) 永久荷载；( 2 ) 汽车荷载、坡顶堆载及其引起的侧压力；( 3 ) 常 水位时的浮力和静水压力。 西段边坡荷载组合：( 1 ) 永久荷载；( 2 ) 汽车荷载、坡顶堆载及其引起的侧压力；( 3 ) 最不利水位时的浮力和静水压力。在影响边坡稳定性的范围内对各种荷载及大小进行确认如 下： 表4 - 6 厂区边坡顶堆场及储库荷载 t a b4 - 6l o a dd i s t r i b u t i n go fs l o p es u r r o u d i n g 边坡瑞典条分法： 式中： k l w e c 、平 总应力法-【=：!：-!等tzs， 整个滑体剩余下滑力计算的稳定系数； 单个土条的滑动面长度( m ) ，l = b s e e o ； 条块重力( k n ) ，浸润线以上取重度，以下取饱和重度； 条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角( 度) ： 单个土条的粘聚力( k p a ) 和内摩擦角度。 有效应力法k = 至i 兰篁蓦甚兰若等毫亳学 高填方场地若干岩土工程问题研究 式中： k l w u d o a c 、q 整个滑体剩余下滑力计算的稳定系数； 单个土条的滑动面长度( m ) ，l = b s e c o ； 条块重力( k n ) ，浸润线以上取重度，以下取饱和重度； 条块所受到的浮力( k n ) ； 条块所受的渗透力( 1 ( n ) ，据孔隙水压力梯度场积分得出； 条块的重力线与通过此条块底面中点半径之间的夹角( 度) ； 条块的渗透力与水平线的夹角( 度) ； 单个土条的粘聚力( k p a ) 和内摩擦角度。 4 2 2 理正软件计算边坡稳定性 通过理正岩土工程计算软件啪1 对剖面未加固软土边坡整体稳定性分析： 计算项目：剖面复杂土层土坡稳定计算一加固前 计算简图】 【控制参数】： 采用规范：通用方法 计算目标：稳定系数计算 滑裂面形状：圆弧滑动法；( 不考虑地震和水的作用) 【计算条件】 圆弧稳定分析方法：瑞典条分法 土条滑动方向重与切向分力反向时：当下滑力对待 稳定计算目标：自动搜索最危险滑裂面 条分法的土条宽度：2 0 0 0 ( m ) 搜索时的圆心步长：2 0 0 0 ( m ) 搜索时的半径步长：2 0 0 0 ( m ) 最不利滑动面： 2 5 广西大学硕士学位论文 高填方场地若干岩土工程问题研究 滑动圆心= ( 8 3 6 2 ，1 3 5 8 8 ) ( m ) 滑动半径= 2 2 8 2 7 ( m ) 滑动稳定系数= 0 6 0 4 通过采取圆弧滑动法对拟高回填边坡的整体稳定性验算结果可知，如不对边坡软土地基进 行加固处理，则高回填边坡稳定系数为0 6 0 4 0 6 6 4 ，边坡未回填到设计标高前即会发生整体 滑移失稳。 在利用理正岩土工程计算软件对剖面加固软土边坡整体稳定性分析： 计算项目：剖面复杂土层土坡稳定计算一加固后 【计算简图】 。 【控制参数】： 采用规范：瑞典圆弧法 计算目标：稳定系数计算 滑裂面形状：圆弧滑动法；( 不考虑地震和水的作用) 【计算条件】圆弧稳定分析