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桂林巖溶區(qū)巖土工程分析與評價
發(fā)布時間：2025-05-11 21:23:24
1.4.1 巖土工程分析評價的內(nèi)容和要求
1.4.1.1 巖土工程分析評價的內(nèi)容
巖土工程分析評價是巖土工程勘察成果整理的核心內(nèi)容，它是在各項勘察工作成果和搜集已有資料的基礎(chǔ)上，結(jié)合工程的結(jié)構(gòu)荷載特點和使用要求進行的。巖土工程分析評價的內(nèi)容主要包括：
（1）巖溶場地的穩(wěn)定性和適宜性評價。一般來說，桂林巖溶地區(qū)場地，除了巖溶強發(fā)育地帶及塌陷區(qū)域外，絕大部分區(qū)域的地基巖土層分布較連續(xù)、穩(wěn)定，且未發(fā)現(xiàn)有第四紀新構(gòu)造活動的跡象。據(jù)史料記載，桂林市自公元220年以來未發(fā)生震級大于3.5級的地震，場地區(qū)域穩(wěn)定性較好。
但在漓江一級階地的勘察中，有時發(fā)現(xiàn)有較大范圍的新近塌陷區(qū)域，此外，在市區(qū)東部和西部局部地段有強烈?guī)r溶發(fā)育區(qū)，在這些地段，溶洞、土洞或塌陷異常發(fā)育，基巖中溶洞或成串珠狀分布，這些地段的場地適宜性評價結(jié)果是差或很差，換言之，這類場地是不宜建設(shè)建筑物的場地，因為地基處理的費用很大。
（2）場地巖溶地基均勻性評價。在桂林巖溶地區(qū)，由于石灰?guī)r基巖面有時起伏很大，導(dǎo)致第四紀地層分布的厚度及力學(xué)性能也差異很大，對地基基礎(chǔ)的不均勻沉降、或者對樁基礎(chǔ)的持力層選擇、基礎(chǔ)的穩(wěn)定性都會帶來一定的影響。
（3）根據(jù)野外鉆探、原位測試、室內(nèi)試驗等結(jié)果，結(jié)合本地區(qū)的建筑經(jīng)驗，按照相關(guān)規(guī)范的規(guī)定，提出場地內(nèi)各地層的巖土設(shè)計參數(shù)建議。
（4）預(yù)測擬建工程施工和使用過程中可能出現(xiàn)的各類巖土工程問題，尤其是土洞擴展以及巖溶塌陷問題，并提出相應(yīng)的預(yù)防措施或地基處理方法。
（5）綜合考慮場地工程地質(zhì)條件和建筑物特點以及荷載情況，從安全經(jīng)濟、技術(shù)可行的原則出發(fā)，提出地基與基礎(chǔ)設(shè)計方案以及基坑邊坡支護等各項巖土工程方案設(shè)計的建議。
（6）預(yù)測擬建工程對現(xiàn)有工程的影響、工程建設(shè)過程中產(chǎn)生的環(huán)境變化，以及環(huán)境變化對工程的影響。例如，基坑開挖抽水或樁基礎(chǔ)施工等，是否會誘發(fā)周圍的巖溶塌陷災(zāi)害問題。
（7）場地和地基的地震效應(yīng)評價。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2001）的有關(guān)規(guī)定，對本場地的地基土層的地震效應(yīng)作評價。根據(jù)《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》（GB 50011—2001）的規(guī)定劃分：桂林市抗震設(shè)防烈度為6 度，設(shè)計基本地震加速度值為0.05 g，設(shè)計特征周期為0.35 s，設(shè)計地震分組為第一組。
1.4.1.2 各類巖土工程評價要點
根據(jù)各類工程的類型及特點，其巖土工程評價與分析的具體內(nèi)容，除了上述以外，還應(yīng)該有所區(qū)別地突出以下重點。
1.4.1.2.1 天然地基淺基礎(chǔ)的分析評價
（1）巖溶地基的穩(wěn)定性、土洞及其塌陷的評價分析；
（2）地基土的均勻性；當采用淺基礎(chǔ)時，要注意紅粘土地基的不均勻厚度分析，尤其是基巖表明分布的軟、流塑紅粘土；
（3）地基持力層及地基承載力的建議；
（4）提供地基變形計算參數(shù)，按照規(guī)范對地基進行變形驗算，預(yù)測建筑物的變形特征。
1.4.1.2.2 樁基工程的分析評價
（1）樁基礎(chǔ)的適宜性；
（2）樁基礎(chǔ)類型、樁端持力層的建議；
（3）樁基基礎(chǔ)設(shè)計及施工所需的巖土參數(shù)，樁端土地基極限承載力及樁側(cè)極限側(cè)摩阻力；
（4）分析樁基礎(chǔ)施工中的注意事項，提出相應(yīng)的預(yù)防或處理措施的建議；
（5）評價樁基施工過程尤其是沉管灌注樁對環(huán)境的影響，并提出相應(yīng)建議。
1.4.1.2.3 地基處理的分析評價
（1）地基處理的必要性和可行性分析；
（2）地基處理方法和方案的建議；
（3）針對可能采用的地基處理方案，提供地基處理設(shè)計和施工所需的巖土參數(shù)；
（4）提出地基處理的注意事項，預(yù)測地基處理可能對環(huán)境的影響；
（5）工程需要時可對地基處理進行專門的試驗研究，并提交相應(yīng)的試驗研究報告。
1.4.1.2.4 基坑工程的分析評價
（1）巖土的重度和抗剪強度指標等參數(shù)；
（2）基坑開挖與支護方案的建議；
（3）地下水計算參數(shù)和控制方法的建議；
（4）施工中可能對周邊建筑物、地下管線等產(chǎn)生的影響及采取防治措施的建議。
1.4.1.2.5 邊坡工程的分析評價
（1）地形、地貌形態(tài)，覆蓋層厚度，基巖面的形態(tài)和坡度，不良地質(zhì)作用等；
（2）巖土的類型、成因、工程特性、巖石風化和完整程度；
（3）巖體主要結(jié)構(gòu)面（特別是軟弱結(jié)構(gòu)面）的類型、產(chǎn)狀、延展情況、閉合程度、充填狀況、充水狀況、力學(xué)屬性和組合關(guān)系，主要結(jié)構(gòu)面與臨空面的關(guān)系，是否存在外傾結(jié)構(gòu)面；
（4）地下水的類型、水位、水壓、水量、補給和動態(tài)變化，巖土的透水性和地下水的出露情況；
（5）氣象條件（特別是雨期、暴雨強度），匯水面積、坡面植被，地表水對坡面、坡腳的沖刷情況；
（6）巖土的物理力學(xué)性質(zhì)和軟弱結(jié)構(gòu)面的抗剪強度；
（7）分析邊坡和建在坡頂、坡上建構(gòu)物的穩(wěn)定性，以及對坡下工程和環(huán)境的影響；
（8）最優(yōu)坡形和坡角的建議；
（9）不穩(wěn)定邊坡整治措施和監(jiān)測方案建議。
1.4.1.3 巖土工程分析評價的要求
（1）必須與工程密切結(jié)合，充分了解工程結(jié)構(gòu)的類型、特點和荷載組合情況，分析強度和變形的風險和儲備。
（2）掌握場地的地質(zhì)背景，考慮巖土材料的非均勻性、各向異性和隨時間的變化，評估巖土參數(shù)的不確定性，確定其最佳建議值。
（3）參考類似工程的經(jīng)驗，以作為擬建工程的借鑒，尤其是溶洞土洞及其塌陷問題的分析與處理經(jīng)驗。
（4）對于重大工程和復(fù)雜的巖土工程問題，應(yīng)在施工過程中進行監(jiān)測或者測量工作，并根據(jù)監(jiān)測資料適當修訂設(shè)計和施工方案，即信息化設(shè)計施工。
1.4.2 巖土工程分析評價的方法
對桂林巖溶地區(qū)的巖土工程分析評價，可以采用定性分析評價與定量分析評價相結(jié)合的原則來進行。可在定性分析評價的基礎(chǔ)上，進行定量分析評價。對某些問題則可僅作定性分析評價即可，如工程選址及場地對擬建工程的適應(yīng)性、場地地質(zhì)背景和工程地質(zhì)條件分析、巖土性狀的描述等。定性分析和定量分析都應(yīng)在詳細資料和數(shù)據(jù)的基礎(chǔ)上，運用理論和類似工程的經(jīng)驗進行論證，并宜提出多個方案進行比較。
1.4.2.1 定量分析評價的主要內(nèi)容
（1）巖土體的變形性狀及其極限值，尤其是地基沉降驗算。
（2）巖土體的強度、穩(wěn)定性及其極限值，包括地基和基礎(chǔ)、基坑邊坡等的穩(wěn)定性。尤其是巖溶地基穩(wěn)定性驗算，是否產(chǎn)生巖溶塌陷問題。
（3）巖土體強度及承載能力驗算。
1.4.2.2 定量分析的方法
定量分析可采用解析法、圖解法或數(shù)值法。
目前在巖土工程實踐中，巖土工程問題的計算大多都采用定值法，對特殊工程需要時可輔以概率分析法進行綜合評價。
1.4.2.3 巖土工程計算的極限狀態(tài)
按《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）規(guī)定，巖土工程計算應(yīng)按極限狀態(tài)進行。所謂極限狀態(tài)，是整個工程或工程的一部分，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的功能要求。各種極限狀態(tài)都有明確的標志或限值，按工程使用功能，可將極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)兩類。
1.4.2.3.1 承載能力極限狀態(tài)
承載能力極限狀態(tài)是指結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到最大承載能力或達到不適于繼續(xù)承載的變形極限狀態(tài)，可分為以下兩種情況：
（1）地基的整體性滑動、邊坡失穩(wěn)、擋土結(jié)構(gòu)傾覆、巖溶地基塌陷、滲透破壞等。
（2）巖土體的過量變形或位移導(dǎo)致工程的結(jié)構(gòu)性破壞。由于土體的濕陷、震陷、巖溶塌陷、融陷或其他大變形，造成工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由于巖土過量的水平位移，導(dǎo)致樁的傾斜、管道破裂、鄰近工程的結(jié)構(gòu)性破壞；由于地下水的浮托力、靜水壓力或動水壓力造成的工程結(jié)構(gòu)性破壞等。
1.4.2.3.2 正常使用極限狀態(tài)
這種極限狀態(tài)對應(yīng)于工程達到正常使用或耐久性能的某種規(guī)定限值。在巖土工程工作中常用于評價巖土體的變形、動力反應(yīng)、透水性和涌水量等。屬于正常使用極限狀態(tài)的情況有：
影響正常使用的外觀變形、局部破壞、振動以及其他的特定狀態(tài)。例如，由于巖土變形而使工程發(fā)生超限的傾斜、沉降、表面裂隙或裝修損壞；由于巖土剛度不足而影響工程正常使用的振動；因地下水滲漏而影響工程（地下室）的正常使用等。
1.4.2.3.3 巖土工程計算的要求
一般情況下，巖土工程計算應(yīng)符合下列要求：
（1）按承載能力極限狀態(tài)計算，可用于評價巖土地基承載力和邊坡、擋墻、地基穩(wěn)定性等問題，可根據(jù)有關(guān)設(shè)計規(guī)范規(guī)定，用分項系數(shù)或總安全系數(shù)方法計算，有經(jīng)驗時也可用隱含安全系數(shù)的抗力容許值進行計算。
（2）按正常使用極限狀態(tài)要求進行驗算控制，可用于評價地基巖土體的變形、透水性和涌水量等。
（3）如工程需要，可用反分析方法反求巖土參數(shù)，驗證設(shè)計計算，查驗工程效果。例如，桂柳高速公路的邊坡工程巖土體的抗剪強度指標計算。
1.4.3 巖土參數(shù)統(tǒng)計及選用
目前，桂林巖溶地區(qū)巖土工程勘察中的巖土參數(shù)統(tǒng)計，一般是根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）中的規(guī)定要求，遵循以下規(guī)則：
1.4.3.1 巖土的物理力學(xué)指標
巖土的物理力學(xué)指標，按場地的工程地質(zhì)單元和層位分別統(tǒng)計。桂林巖溶區(qū)主要的巖土層有填土、粘性土、粉土、砂土、卵石以及石灰?guī)r。
1.4.3.2 巖土工程性質(zhì)統(tǒng)計指標
巖土工程性質(zhì)統(tǒng)計指標，根據(jù)工程性質(zhì)、勘察階段和工程設(shè)計要求，分別提供范圍值、計算值（算術(shù)平均值或最大、最小平均值）、樣本數(shù)、變異系數(shù)及標準值。
1.4.3.3 巖土參數(shù)統(tǒng)計
巖土性質(zhì)指標的統(tǒng)計，一般根據(jù)《巖土工程勘察規(guī)范》（GB 50021—2001）中第14.2條規(guī)定，計算平均值、標準差和變異系數(shù)。
1.4.3.4 巖土工程參數(shù)提供
在巖土工程勘察報告中，應(yīng)按下列不同情況提供巖土參數(shù)值：
（1）一般情況下，應(yīng)提供巖土參數(shù)的平均值、標準差、變異系數(shù)、數(shù)據(jù)分布范圍和數(shù)據(jù)的數(shù)量；
（2）承載能力極限狀態(tài)計算所需要的巖土參數(shù)標準值，應(yīng)按上述公式計算。
1.4.3.5 巖土參數(shù)指標的選用
當完成外業(yè)工作和室內(nèi)資料整理工作后，提交的巖土工程勘察報告書，其巖土參數(shù)指標的選用一般符合下列原則：
（1）評價巖土性狀的指標：天然密度、天然含水率、液限、塑限、塑性指數(shù)、液性指數(shù)、飽和度、相對密度、吸水率等，采用指標的平均值；
（2）正常使用極限狀態(tài)計算需要的巖土參數(shù)指標，例如壓縮系數(shù)、壓縮模量、滲透系數(shù)，采用平均值；
（3）承載能力極限狀態(tài)計算需要的巖土參數(shù)：巖土的抗剪強度指標（最好注明試驗方法），采用指標的標準值；
（4）載荷試驗承載力用特征值。
