地下水位升降对砂砾地基土密实度的影响分析

所属栏目:矿业论文 发布日期:2011-05-23 17:14 热度:

  摘要:沈阳市区砂砾土分布非常广泛,很多建筑物基础都建在砂砾土地基上。砂砾土的密实度关系到其地基强度和变形指标大小,而地下水位的升降变化能改变砂砾土的密实度。本人以在实践中的工作成果,在定性和定量方面做一些简单的分析。
  关键词:地下水位、砂砾土、密实度。
  
  一、 引言
  沈阳市区为河流冲积物堆积地貌,浑河是城市的内河,第四系覆盖层很厚,一般50米以上。地基土为粘性土、砂土和碎石土。
   八十年代至九十年代由于城市大量抽取地下水资源,地下水位普遍很低,一般在18-25米,个别处(铁西工业区)30米。二十世纪以来,城市管理部门严格控制地下水资源采掘,同时加强了地面水资源利用,地下水位逐年回升。到2003年~2004年,市区地下水位一般为约8米,到2005年时个别地区约5米。在岩土工程勘察中,我们发现一个现象:在地下水位上下波动约2米左右范围内,砂土层(包括碎石土)中经常出现相同的土层中土的密实度相对降低,这在2000年以前是很少见到的情况。正确分析认识这种现象的存在,可以提高我们的工作质量,提高我们的工作经验和效率,更好地指导我们以后的实际工作。
  二、地下水位升降对砂砾地基土密实度的影响分析
  分析的方法我们采用了现场重型动力触探(N63.5)测试方法,该方法连续性强、可比性高,操作性也简单,相对其它方法(如标准贯入测试)准确性高。下面我们以沈阳市区几个实际施工勘察报告为例加以分析(见表1)。
  从表格数据中可以分析出有如下特征:
  1、同一场地相同的砂土层中,中密状态的砂土层内(主层)一般都夹有稍密状态的同一类砂土层(夹层)。如华诚阳光项目中密状态的④砾砂层内(主层)夹有稍密状态的④1砾砂层(夹层)。
   2、重型动力触探(N63.5)测试击数值相差很大,一般约差45-55%。如军区干休所高层住宅项目③1砾砂(夹层)重型动力触探(N63.5)击数标准值=6.8,③砾砂(主层)N63.5击数标准值=13.2,击数值相对低51%。
  3、密实层(主层)内局部夹有稍密层(夹层)砂砾土出现的位置在6.3-10米之间,也就是地下水位附近。如家具城地下停车场项目稍密砂砾土层分布范围在5.3-8米,地下水位也在5.3米,与地下水季节变化活动范围一致。
  4、出现这种情况的区域在市内各区都有:如大东区、铁西区、皇姑区等。
  
  表1
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  军区干休所项目地层结构图
  
  出现上述情况的原因,我们分析认为有如下因素:
  ⑴、和地下水位上升有关:沈阳市区80年代至90年代地下水位常年在地表20米深度以下,政府管理部门控制地下水开采量以后,现地下水位逐年上升,到2004年地下水位已升至地表下10米以内。地表浅部的砂砾土内常驻应力较深部的砂砾土常驻应力相对降低,土颗粒易在水动力作用下产生相对位移,使土的结构发生变化,土的密实度也相应降低。
  ⑵、和地下水位年季节变化有关:稍密砂砾土层出现的位置都在地下水位线附近,在地下水位年季节变化1-3米范围,季节性地下水补充量的大小变化使地下水动力时大时小,时弱时强,地下水动力使土受到机械潜蚀,细小的颗粒被水冲刷走,使砂砾土层中的孔隙度增大,致使土的密实度降低。
  ⑶、和土的颗粒组成有关:从上表可以看到,受到机械潜蚀的土类多为粗颗粒砾砂土或圆砾土,这类土透水性好,粗颗粒间空隙大,细小的颗粒易被水冲刷走,致使土的密实度降低。
  
  三、结语 
  ⑴、砂砾土层中含有地下水是普遍的自然现象,查明地下水的活动变化规律对砂砾土的密实度影响有着重要意义,它可以使我们在勘察成果中准确评价受地下水影响范围内砂砾土的密实度、特征值和变形特征设计指标。
  ⑵、在地下水机械潜蚀作用过程时,土颗粒中细小的颗粒冲刷走,使砂土的空隙度增大,密实度降低,降低的幅度为一个级别。同时相关联的承载力特征值(低35-50%)、变形模量(低36-50%)、内摩擦角(约低9%)等指标也相应降低。
  ⑶、地下水位升降变化时发生的机械潜蚀作用很有普遍性,沈阳市多家勘察单位在勘察工作中都有发现,其它城市也有这种现象存在。
  ⑷、认识地下水位活动变化规律对砂砾土的密实度影响可以指导我们实际勘察工作中的侧重点,有针对性的工作,从而使我们提出的工程勘察报告能真实的反映场地岩土工程地质条件。
  ⑸、在对有地下古河道、暗滨、渗漏区等地点勘察时,应注意砂砾土的密实度变化和其它可能的不良地质作用。
  沈阳市区现正地铁施工降水,地下水位比正常时下降很多(约降4-8米左右),当地铁施工完成后,地下水位会回升,那时在岩土勘察工作中要注意地下水位回升对砂砾土的密实度影响。
  
  参考文件:
  岩土工程勘察规范GB50021-2001;
  建筑地基基础设计规范GB50007-2002;
  建筑地基基础技术规范DB21-907-2005;
  工程地质手册
  中国煤田地质杂志

文章标题:地下水位升降对砂砾地基土密实度的影响分析

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