成都粘土工程地质问题与

目录一、成都粘土的分布特征二、成都粘土的工程地质特征三、成都粘土的主要工程地质问题四、基坑工程的变形破坏一、成都粘土的分布特征

成都粘土广泛分布于成都断陷盆地东侧台地上,尤其成都市东郊,新都新店子以南,洛带、龙泉驿一线以西,呈“地毯式”披盖在Ⅱ级及以上的各级阶地及丘陵内部一些封闭、半封闭的洼地里,甚至见于海拔560m的夷平面上，总面积达数千平方公里。且其多为岛状零星分布,多直接覆盖于白垩纪红色砂泥岩之上,而在另一些地方则上覆于雅安砾石层之上。其厚度也因地貌的影响而变化较大,但在垂直面上没有明显的沉积间断,一般厚度2～7m,但在成都东郊的龙潭寺及成都理工大学一带,其厚度可达20m左右。在成都粘土中虽无化石发现,但就地形发育史而言,常覆于雅安期红壤之上,以及根据C14测定其年龄值为16960±210a左右,表明成都粘土形成于更新世晚期。二、成都粘土的工程地质特征1、地质特征(1)宏观地质特征:成都粘土在平面上大面积分布于成都市东郊至龙泉山麓,沉积厚度不等,但在垂直剖面上没有明显的沉积间断。一般厚2～7m,最厚可达20m左右。成都粘土由一套红黄色粘土组成,根据土层颜色、裂隙发育程度、包含物的差异,自上而下大致分为三层:

①上层灰黄色、褐黄色粘土,粒度较粗,结构较疏松,质较纯,强塑性,含较多的有机质。此层为淋滤层,网状风化裂隙发育,裂面光滑,常夹有灰白色粘土薄膜及条带。含较多铁、锰质豆石(Ø<3mm)及钙质结核(Ø=5～20mm)。稍湿—潮湿,坚硬—可塑状态,厚0.5～3m。②中部黄色、红黄色粘土,结构致密,局部具花斑状结构,土质均一,强塑性,微含砂粒。裂隙发育,间距小于0.5m,延伸较长,隙壁有灰白色粘土,粘土细腻,滑感很强,裂面有擦痕,具蜡状光泽。层内含少量钙质结核(Ø=5～15mm)。③下部棕黄色、黄红色、灰白色粘土,团块状灰白色粘土增多,与黄红色粘土构成花斑状结构。裂隙极发育,裂面延伸较长,隙间常夹有灰白色粘土条带,裂面光滑,可见擦痕,蜡状光泽,有滑感。该层含较多钙质结核,厚1～3m。(2)成都粘土的物质组成:成都粘土的矿物成分主要为伊利石(水云母),次为蒙脱石;此外,还有少量高岭石、绿泥石和石英。在不同层位、不同颜色的粘土中,各种粘土矿物的相对含量有一定的差异。其中,灰白色粘土中蒙脱石含量较高。成都粘土的pH值为7.3～7.9,呈弱碱性,有利于生成伊利石、蒙脱石等粘土矿物。(3)成都粘土的粒度成分:

成都粘土中,砂粒占2%～6%,粉粒占24.5%～34.5%,粘粒占60.8%～73.0%。2成都粘土的物理力学特性:

三、成都粘土的主要工程地质问题成都粘土地区滑坡极为发育,且路堤边坡外鼓、路肩坍滑、雨季路面翻浆冒泥等塑性变形更为常见;成都粘土作为建筑物基底填料,则常见墙体开裂等变形现象。成都粘土的颗粒级配、矿物成分及化学成分都表明,成都粘土颗粒细,亲水性强,膨胀性弱到中等,一般为Ⅱ级胀缩性地基土;成都粘土裂隙发育,沿裂隙分布有亲水性很强的蒙脱石粘土,加之地下水沿裂隙渗流,为蒙脱石膨胀提供了丰富的水源。粘土体积膨胀,强度明显降低,变形量增大,易塑易滑性增强,所以成都粘土地区极易产生上述易塑、易滑等地质病害。成都粘土的矿物组成、结构构造,及其下伏地层的岩性,是决定成都粘土易塑易滑特性的内在依据;而人为工程活动及气候、地貌等因素,则是产生变形破坏的外部条件。四、基坑工程的变形破坏4.1基坑的变形4.2基坑的破坏4.1基坑变形现象一.墙体的变形墙体水平变形当基坑开挖较浅，还未设支撑时，不论对刚性墙体(如水泥搅拌桩墙，旋喷桩桩墙等)还是柔性墙体(如钢板桩，地下连续墙等)，均表现为墙顶位移最大，向基坑方向水平位移，呈三角形分布(图1(a))，随着基坑开挖深度的增加，刚性墙体继续表现为向基坑内的三角形水平位移或平行刚体位移，而一般柔性墙如设支撑，则表现为墙顶位移不变或逐渐向基坑外移动，墙体腹部向基坑内凸出(图1(b))。图1墙体水平位移润扬长江公路大桥北锚碇基坑壁位移实测资料墙体竖向变位

在实际工程中，墙体竖向变位量测往往被忽视，事实上由于基坑开挖土体自重应力的释放，致使墙体有所上升。有工程报道，某围护墙上升达10cm之多。墙体的上升移动给基坑的稳定、地表沉降以及墙体自身的稳定性均带来极大的危害。特别是对于饱和的极为软弱的地层中的基坑工程，更是如此。当围护墙底下因清孔不净有沉渣时，围护墙在开挖中会下沉，地面也下沉。在开挖深度不大时，坑底为弹性隆起，其特征为坑底中部隆起最高(图2(a))、当开挖达到一定深度且基坑较宽时，出现塑性隆起，隆起量也逐渐由中部最大转变为两边大中间小的形式(图2(b))，但对于较窄的基坑或长条形基坑，仍是中间大，两边小分布。二.基坑底部的隆起图2基底的隆起变形

根据工程实践经验，地表沉降的两种典型的曲线形状如图3所示。图3(a)的情况主要发生在地层较软弱而且墙体的入土深度又不大时，墙底处显示较大的水平位移，墙体旁边出现较大的地表沉降。图3(b)的情况主要发生在有较大的入土深度或墙底入土在刚性较大的地层内。墙体的变位类同于梁的变位，此时地表沉降的最大值不是在墙旁，而是位于离墙一定距离的位置上。

三.地表沉降图3地表的沉降曲线形式

地表沉降的范围取决于地层的性质、基坑开挖深度H、墙体入土深度、下卧软弱土层深度、基坑开挖深度以及开挖支撑施工方法等。沉降范围一般为(1～4)H，日本对于基坑开挖工程，提出图4所示的影响范围。基坑变形过大将导致基坑失稳破坏。图4基坑开挖变形的影响范围(a)砂土及非软粘土时的影响范围(b)软粘土时的影响范围(入土在良好地层的情况)(c)软粘土时的影响范围(围护墙入土在软弱地层的情况)润扬长江公路大桥北锚碇基坑地表沉降曲线图4.2基坑破坏现象当由于设计上的过错或施工上的不慎，往往造成基坑的失稳。致使基坑失稳的原因很多，主要的可以归纳为两个方面：

一是因结构(包括墙体、支撑或锚杆等)的强度或刚度不足而使基坑失稳；

一是因地基土的强度不足而造成基坑失稳。基坑的破坏主要表现为以下一些形式：由于管设计油放坡燥太陡跨，或备雨水弄、管愿道漏末水等浆原因腿导致愿土体全抗剪现强度出降低现，引爹起基懂坑边顾土体决滑坡散，如台图5余所示范。一.窄放卡坡开浅挖基纱坑图5放坡沿开挖粮基坑袍破坏误形式9m刚性娇挡土纺墙为钢水泥宜土搅雕拌桩圈、旋散喷桩踏等加尖固土扩组成单的宽傍度较类大的净一种脏基坑甜围护边形式盒，其厉破坏散方式毕有如巴下几哄种：由于温墙体短的入物土深颈度不觉够、舞或由就于墙舒底土雾体太功软弱浊，抗寄剪强泡度不丙够等期原因职，导挖致墙跌体及宪附近惊土体戒整体依滑移堆破坏知，基环底土岸体隆概起，泳如图管6(仆a)赵所示兵；由于累基坑告周围弱打排桑土桩鹅或其锄它挤省土施训工、层基坑瓣边堆勉载、胶重型作施工辉机械差行走扯等引扮起墙疗后土杀压力准增加佛、或非者由澡于设跟计抗握倾覆芽安全愚系数梳不够共，导灿致墙守体倾港覆，群见图德6(蛇b)资；二.机无组支撑与刚性悦挡土浴墙基肿坑图6刚性厕挡土赞墙基国坑破朱坏形完式当设沙计抗乳滑安殃全系结数不柔够、鞠或者概墙前垮被动捷区土商体强之度较产低时很，导舞致墙输体变供形过百大或棵整体尚刚性洋移动弯，见帽图6破(c陆)；当设炒计挡脏土墙疫抗剪讨强度义不够胞，或胃由于粗施工早不当点造成油墙体培的抗霉剪强俊度达芹不到遮设计衔要求半，导胶致墙遗体剪考切破战坏，罩见图世6(置d)怜。图6诸刚赛性挡腾土墙这基坑喷破坏吩形式柔性接围护听墙是辫相对刷于刚架性围互护墙轰而言斤的，蜂包括桑钢板摇桩墙每，钢赠筋混予凝土论板桩步墙，伏柱列议式墙骑，地遥下连起续墙耳等，接其主戴要破摩坏形掌式如裳下：当挡算土墙讯刚度迅较小奏时，继会导猾致墙劫后地犬面产尺生较追大的开变形棚，危或及周诞围地逝下管组线、枯建筑退物、垮地下亲构筑会物等该，见语图7黑(a梅)；当挡状土墙罪强度愧不够伴、而袖插入堂又较粒深或商插入移较好精的土腐层、币在土可压力满的作依用、怀会导泪致墙去体折选断、缠见图这7(恋b)协。三.剖无惧支撑座柔性锐围护侨墙围圾护基障坑图7无支制撑柔岸性围锻护墙语基坑那破坏载形式由于洲施工惯抢进手度，睬超量猴挖土孩，支目撑架念设跟酬不上薯、使亭围护境墙缺枯少大角量设来计上灰必须西的支爆撑，哑或者乏由于至施工召单位赞不按靠图施锡工，乔抱侥文幸心支理，围少加武支撑隆，致机使围滥护墙均体应少力过怨大而逝折断寄或支蕉撑轴尾力过划大而熄破坏距或产宾生危其险的炒大变忍形，炼见图个8(宿a)弊；由于校支护略体系塌设计翁刚度糠太小刊，周笔围土搭体的侄压缩舒模量炉又很吩低。赖而产菜生很仪大的敬围护束墙踢麻脚变译形，粥见图破8(涝b)笑；四.膏内丛支撑它基坑图8内支兄撑基渠坑的喊破坏排形式(a吉)缺定支撑及或超虹挖；(b面)围巨护墙相的位捎移非姨常大模；在饱冠和含注水地车层(样特别塔是有双砂层庭、粉翠砂层素或其俭他的守夹层夫等透抗水性亏较好邪的地仍层)昌、由详于围掏护墙片的止粱水效畏果不蛮好或笛止水稿结构垦失效屿，致裕使大灶量的陆水夹怠带砂耽粒涌馒入基济坑，坦严重脊的水抱土流脱失会暖造成柴支护太结构图失稳警和地贫面坍胳陷的摔严重检事故罪，还昨可能呀先在韵墙后滴形成绑洞穴哪而后狭突然古发生晋地面玩坍陷舱，见投图8誓(c娱)；由于膨支撑订的设窄计强酷度不棵够或叛由于怀支撑气架设凶偏心兄较大盟达不刑到设组计要灯求而具导致琴基坑烂失稳焦；有淋时也很伴随击着基锋坑的邪整体游滑动列破坏任，见易图8迷(d换)；图8意内渠支撑滨基坑桶的破那坏形鱼式—稿—(钉c)养漏砂拖导致仁失稳龟；(乏d)定支撑顶失稳受；由于滋基坑匹底部示土体月的抗位剪强党度较摘低，打致使辈坑底铜土体笑产生旷塑性肥流动应而产黑生隆陆起破嘱坏见江图8倒(e剥)；图8功内布支撑贸基坑滨的破熟坏形风式—单—(疑f)增突涌目破坏在隔向水层杯中开嘴挖基揭坑时词，当退基底晶以下赔承压蜓含水榜层的嫩水头狮压力利冲破藏基坑蕉底部斜土层雅，发恒生坑现底突音涌破极坏，吧见图附8(体f)涂；图8内支状撑基慈坑的头破坏两形式(e盆)底脆部隆断起破圆坏在砂似层或少粉砂阳地层案中开面挖基千坑时织，在暮不打殿井点悼或井论点失派效后锈，会反产生棚冒水越翻砂颗(即惯管涌垒)、萄严重幅时会顾导致嫩基坑舍失稳肆，见惨图8姿(g赏)；在超疤大基脆坑，怎特别蓝是长晌条形档基坑宽(如蛇地铁买车站钢、明况挖法裕施工数隧道劲等)愿内，寺分区迅放坡药挖土认，由叉于放蒸坡较染陡、涨降雨朴或其那它原过因引谣致滑业坡，相冲毁代基坑学内先紧期施瓣工的春支撑闷及立里柱，甲导致杠基坑攻破坏严，见勾图8葬(h春)；图8妇内穷支撑丛基坑宜的破异坏形态式—喘—(朵g)冈冒水皂翻砂辞(管垄涌)遮；——史(h浆)长蚕条形不基坑毒内部赶放坡始破坏蝴引致腊破坏由于内支撑与设计意强度协不够酒，或粮由于昼加支驴撑不哈及时举，可尚由于魂坑内搞滑坡皱，围刊护墙殖自由波面过省大，哭使已后加支谷撑轴柔力过舌大，怎或由近于外较力撞弦击，动或由纯于基串坑外但注浆显、打胸桩、写偏载粪造成怎不对乎称变机形等沟等，挪导致乖围护户墙四迷周向茎坑内烈倾倒胡破坏镜，俗溪称“包却饺子主”，见拼图8巨(i胖)图8件内率支撑堤基坑灯的破恭坏形享式—录—(浅i)侄内倾魔破坏由于胃锚杆父和围洪护墙眉，锚疲杆和我锚碇淹连接据不牢笨、或浙者由举于锚拘杆张普拉不税够、仿太松优弛，嗓或者吉由于爽设计暑上或疏施工雁上原裳因造提成锚希杆强绸度不水够或宝抗拔订力不