合肥市“滨湖中心”人造山体项目岩土工程勘察

李卫卫

浙江华东建设工程有限公司杭州310014

摘要：根据合肥市“滨湖中心”人造山体项目工程特点，大规模的堆载使地基土产生剪切破坏，山体会产生沉降，山体下土体会向山体两侧不断挤出，并在山体两侧产生地面隆起，山体易产生滑移破坏。针对人造山体所存在的岩土工程问题，本文对合理选择勘察方法及为设计提供准确、可靠的设计参数进行阐述。

关键词：沉降；隆起；滑移破坏；岩土工程

1工程概况

滨湖中心是滨湖新区的核心地段，为省政府所在地。根据滨湖中心项目整体规划，拟在滨湖中心北面填筑一座人造山体公园。拟建山体采用碾压粘土填筑，表面为厚1.5m的种植土。其中主峰高39m，坡度1:3.0，南北两坡脚各设置3排直径1.2m的钻孔灌注桩，桩长35m，桩间距2.5m，排距5m；西侧峰高34m，坡度1:3.9，东侧峰高22m，坡度1:5.7，南北两侧坡脚各设置2排直径1.2m的钻孔灌注桩，桩长35m，桩间距2.5m，排距5m。拟建山体基底压力最大值为600kPa。

2勘察方法

本次勘察采用工程地质测绘与调查、钻探取土、室内土工试验，并结合现场标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验、单孔剪切波速测试和浅层平板载荷试验等原位测试相结合的勘察手段进行。

2.1野外勘探及原位测试

本次勘察野外勘探主要采用了工程地质测绘与调查、钻探取土并结合现场标准贯入试验、重型圆锥动力触探试验、双桥静力触探试验、单孔剪切波速测试和浅层平板载荷试验等原位测试相结合的手段进行。

2.2室内土工试验

本次勘察针对本工程特点，除进行了室内常规土工试验外，还进行了颗粒分析、标准固结、高压固结、静止侧压力系数、渗透试验、三轴固结排水剪、自由膨胀率、膨胀率、收缩系数、膨胀力、水质简分析等特殊项目试验。

三轴固结排水剪用于确定地基变形参数（E～μ模型参数和E～B模型参数）；合肥地区分布的粘土具有膨胀性，自由膨胀率、膨胀率、收缩系数、膨胀力是确定膨胀土工程特性的指标。

3勘察成果分析与评价

3.1场地土层概况

拟建场地位于安徽省合肥市滨湖新区，场地地貌单元属南淝河侵蚀堆积的二级阶地，上部为第四系冲洪积沉积物，下伏基岩为古近系古新统定远组（E1d）泥质粉砂岩。

3.2工程地质分析与评价

人造山体方案设计主要参考行业标准《碾压式土石坝设计规范》（DL/T5395-2007）和国家标准《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）。根据规范要求，人造山体需进行抗滑稳定计算和变形计算，抗滑稳定计算包括山体边坡稳定计算及包括地基在内的整体稳定性计算。抗滑稳定计算采用极限平衡法，采用考虑条块间力的简化毕肖普法；变形计算采用有限元法，本构模型设计采用考虑围压影响的E～B本构模型。

3.2.1地基土承载力的确定

设计拟挖除表层填土，以②层粘土为天然地基持力层，堆载人造山体。本次勘察采用浅层平板载荷试验以确定②层粘土的地基土承载力特征值。

通过现场试验及室内资料分析，按《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）有关规定，四点地基土承载力特征值平均值为247kPa〔(270+240+210+270)/4=247〕，极差为60kPa，未超过平均值的30%(74kPa)，故本工区可取四点地基土承载力特征值平均值为本工区地基土承载力特征值(247kPa)。

②层粘土地基土承载力特征值不能满足设计要求，可先打人造山体抗滑灌注桩，以②层粘土作为人造山体的天然地基持力层，分层碾压填筑山体。设计需进行人造山体的变形计算和抗滑稳定性计算。

3.2.2地基变形计算参数（E～μ模型参数和E～B模型参数）

人造山体的变形计算设计采用有限元法，本构模型设计采用考虑围压影响的E～B本构模型。本次勘察根据三轴固结排水剪实验来确定各土层的地基变形参数（E～μ模型参数和E～B模型参数）。

本场地的本构模型参数详见下表3.2-1“E～μ模型参数表”和3.2-2“E～B模型参数表”

E～μ模型参数表

3.2-1

层号土层名称三轴CD剪-E、μ模型参数cφR_fKnGFDkPa°───②粘土2623.10.871260.460.360.155.35③-1粘土2422.10.811950.240.410.302.05③-2粘土2222.20.802220.150.390.105.84④-1粉质粘土夹粉土2323.30.77580.950.310.101.23④-2含粘土粉砂835.40.792210.430.210.158.58④-3含砂粉质粘土3826.30.783050.840.240.154.36

E～B模型参数表

3.2-2

层号土层名称三轴CD剪-E、B模型参数φ₀△φR_fKnK_bmkPa°───②粘土36.916.80.871260.46400.24③-1粘土40.532.10.811950.24710.13③-2粘土39.823.30.802220.151850.18④-1粉质粘土夹粉土39.79.30.77580.95310.33④-2含粘土粉砂48.912.00.792210.43550.36④-3含砂粉质粘土47.114.60.783050.84850.41

3.2.3抗滑稳定计算参数

人造山体抗滑稳定计算采用极限平衡法，设计采用考虑条块间力的简化毕肖普法。本次勘察根据常规土工试验提供各土层的天然重度及直剪固结快剪的峰值抗剪强度参数用于设计进行人造山体抗滑稳定计算。

3.2.4膨胀土对人造山体的影响

合肥地区分布的粘土、粉质粘土具膨胀潜势，膨胀土具有显著的吸水膨胀和失水收缩的变形性能，即使在荷重作用下仍能浸水膨胀，产生膨胀压力，同时膨胀土还具有胀缩变形的可逆性，在吸水膨胀、失水收缩后，有再吸水再膨胀、再失水再收缩的特性，在膨胀力及其反复收缩变形条件下，易造成建筑物结构发生开裂。本次勘察取四组土样进行土的膨胀性测试，依据国标《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）判别，拟建场地②层粘土、③-1层粘土具有弱膨胀潜势。拟建场地大气影响深度为3.4m，大气影响急剧层深度为1.5m。

人造山体在设计施工中，宜采用分段快速作业法，施工过程中不得使地基土暴晒、泡水，雨季施工应采取有效防水、排水措施，尽量保证基底土层含水量不发生显著变化，大气影响深度（3.4m）以下土层可以不考虑膨胀力的影响。

4结语

合肥人造山体的勘察，针对不同的设计要求采用了多种勘察手段相结合的方法，取得了丰富的地质资料，为设计提供了准确、可靠的设计参数，为下一步施工图设计提供依据。

对土体的变形计算中，非线性的弹性模型得到了广泛的应用，长期以来，邓肯-张模型作为土体非线性弹性模型的代表，在土工计算中发挥了重要作用。因此，为设计提供准确的邓肯-张模型参数就成了勘察工作的重中之重。

参考文献

[1]《合肥市“滨湖中心”人造山体项目岩土工程勘察报告（详勘阶段）》（2012.06）浙江华东建设工程有限公司

[2]国标《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2011）中国建筑工业出版社

[3]国标《膨胀土地区建筑技术规范》（GBJ112-87）中国计划出版社

[4]《邓肯模型参数敏感性分析》（2002.12）华北水利水电学院学报