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本论文通过对株洲市区的地形地貌、地层岩性、岩土的物理力学性质、水文地质条件及建筑条件等进行研究,进而根据这些条件进行工程地质分区,总结了各区的工程地质特点及存在的主要岩土工程问题。然后对各主要岩土工程问题分别进行分析研究。
株洲市区主要处于株洲盆地内,盆地内上覆土层主要为湘江冲积物及枫溪港、建宁港、白石港、霞湾港四条溪流的冲积物。河流冲积物中可作为多层建筑物浅基础持力层的主要为粘性土,对粘性土承载力的研究具有十分重要的意义,所以本文把对粘性土的研究作为株洲市区的第一个主要岩土工程问题,通过对粘性土的成因、分布、野外特征及其物理力学性质进行系统的统计分析与研究,得出粘性土的力学性质与其沉积时代密切相关,粘性土的力学指标随着时代由新至老,均呈增长趋势。网纹土因其特殊的结构和较好的地层组合而具有较高的承载力,是一般多层建筑和小高层建筑浅基础良好的持力层。
株洲盆地的下伏基岩为白垩系(K)泥质粉砂岩和砾岩(俗称红层),红层作为株洲市区建筑物(高层建筑)大口径桩基的主要持力层,其承载力问题是主要的岩土工程问题之一,按照目前有关规范确定红层的承载力严重偏小,与原位静载试验成果不符,若按此设计基础,必然会造成很大的浪费。如何做到科学合理地确定承载力,不仅是理论问题,而且有着极大的经济价值,关系着建筑工程的技术经济性及安全性。承载力的影响因素很多,需要从地质体本身入手,才能研究其变化规律。本文以红层风化特征研究为基础对其工程性质进行研究,并通过对市区各地岩样试验及静载试验结果进行统计分析,对红层的风化带划分、物理力学性质、地基承载力、强度机理、破坏方式以及评价方法进行系统分析研究,采用综合分析方法对红层承载力进行评价。
株洲市区除湘江外,还有枫溪、建宁、白石港、霞湾四条溪流流经市区,在湘江低级冲积阶地(Ⅰ、Ⅱ级阶地)及四条溪流冲积阶地和古河道上广泛分布新近沉积土层,新近沉积土层一般上部为软塑-可塑状的粉质粘土层,下部为松散状态的砂土层。承载力很低,性质很不均匀,不能直接作为建筑物基础持力层;以往建筑物基础形式主要采用人工挖孔桩基础和其他桩基础类型。不但基础费用较高,而且因上覆土层松软,地下水位埋藏浅,桩基础施工难度大,施工工期较长。很有必要寻找其他地基处理方案。如何选择经济上合理、技术上可行的地基处理方案,具有十分重要的经济效益和社会效益。正是基于这一目的,本文通过实例(六○八研究所单身公寓地基处理)分析研究松软土层的工程特性和本地区的岩土工程经验;介绍了一种具有施工简单易行,施工工期较短,地基处理费用较省等优点的砂石桩挤密法地基处理方案,砂石桩挤密法对处理本地区(主要为南华地区)的松软土层效果很好,经地基处理后,原来松散状态的砂土呈稍密-中密状态。承载力显著提高,标贯击数平均值从6.2提高到20.2,提高225%。粉质粘土的固结速度显著加快,一次瞬间加荷情况下,10天时间固结度就可达到97%。通过上部结构施工过程中的沉降观测资料显示,最后一次(完成屋面结构预制板安装及现浇板砼浇筑)观测点沉降量为0-2.0mm,建筑物基础沉降已基本趋于稳定,说明粉质粘土的固结度的计算基本真实、可靠。复合地基承载力、基础沉降量,建筑物局部倾斜等方面都满足设计和规范要求。
在株洲市区的枫溪、建宁、白石港、霞湾四条溪流冲积阶地上分布有大量水塘、洼地、古河道等,因而这些地段分布有软土(淤泥质土),由于软土的分布使得这些地段的工程地质条件较差,给工程建设带来困难。处理不当易产生工程质量及安全事故,所以软土作为一种特殊性土,也是株洲市区主要岩土工程问题之一。本文对软土的分布、厚度、结构特征及力学性质进行了分析研究,指出软土对工程建设的危害。并提出相应的处理措施。
填土作为一种特殊性土主要分布在Ⅱ1区、Ⅲ区和Ⅳ区,对于填土地基,当采用桩基础时,应注意填土地基的负摩阻力问题和填土地基的稳定性问题。在工程设计中应对这些问题予以考虑并采取相应措施,避免事故的发生。当采用强夯地基处理方案处理填土地基时,填土前应对沟底的地表水进行排干,并清除淤泥质土。强夯参数选取时应选择合理的夯击能、点夯间距、夯击遍数、最后两击夯沉量,并控制填土的含水量,防止出现“橡皮土”的现象;填土厚度较大时,应进行分层夯实。
株洲构造盆地内大部分地段,包括冲积土平原区(Ⅰ区)和软岩低缓丘陵亚区(Ⅱ2区)的地势较平坦,地势起伏不大,但盆地边缘及盆地内砾岩分布区(Ⅱ1区)属于高丘陵区,地形起伏较大,且在株洲构造盆地的边缘,地质构造很发育,受构造影响,基岩岩体较破碎,风化程度较高,基岩上覆残积土、全风化带厚度较大。在遇不利地质条件组合及工程建设开挖削坡情况下,容易形成滑坡。所以滑坡是株洲市区的主要不良地质作用。本文通过对滑坡的分布、规模、滑坡性质及特征进行分析研究;总结出滑坡形成的主要因素及治理措施。
岩溶作为Ⅴ区的一种不良地质作用,也是株洲市区主要岩土工程问题之一。通过对岩溶的分布、岩溶发育的特征、发育规律进行分析研究,总结出针对不同地貌单元的岩溶地基,分别采用不同的处理措施。
综上所述,本论文先对株洲市区进行工程地质分区。在此基础上对株洲市区主要的建筑物基础持力层的承载力、松软土层地基处理方案、软土和填土的特征和处理措施、不良地质作用(滑坡和岩溶)分别进行分析和研究;旨在使株洲地区岩土工程勘察更加全面、规范。为合理制定岩土工程设计方案,正确处理岩土工程中出现的各种问题提供依据,对节省基础投资,充分挖掘和利用基础持力层的潜力,加快基建速度,具有十分重要的意义。