对特殊岩土工程地质条件特性分析

对特殊岩土工程地质条件特性分析

李阳

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摘要：在建筑工程中，遇到特殊岩土工程的地质问题是常有的事，由于其特殊性，一方面不仅增加整个工程施工难度，另一方面很容易给工程带来很多安全隐患，因此深受人们的重视。本文结合工程实践，主要针对其特殊膨胀岩土、盐渍土地层为研究对象，详细分析明渠所处特殊岩土层的工程地质条件、破坏机理和相关的影响因素，同时提出相应的工程解决措施，希望能为以后类似工程提供借鉴作用。

关键词：风化岩土；膨胀土；盐渍土；气候条件

0. 引言

我国是属于一个疆域广阔、区域地质条件多样性的国家，随着建筑工程数量的递增，经常会碰到各种类型的特殊岩土工程，比如膨胀土、软土、湿陷性黄土及盐渍土等，由于其不良特性所致，会给工程增加很大的施工难度和安全隐患，因此如何解决特殊岩土地质所带来的问题，对于整个工程顺利开展是非常重要的。本文以我国新疆某一引水渠段工程项目为例，针对该工程中所遇到的膨胀岩土以及盐渍土地层进行研究。

1. 工程概括

本工程引水渠全长达到332千米，其渠线所经路线比较长且地质条件多样性，渠线前段地形为台地和洼地所组成的丘陵，中后段为地势比较平坦的戈壁荒漠地带，而渠后段多为低山、丘陵、洪沟等。由于该引水渠道所经路线大多为膨胀岩土、盐渍土这些特殊岩土地质，在其投入使用期间，这些特殊岩土一直是影响其正常运行的主要问题，为此亟需采取相应的工程措施进行解决，确保该渠道的正常运行。

2. 引水渠道所存在的问题以及破坏机理

经过工程师的实地勘探与研究，可以发现该引水渠道所经路线的地层岩性为第四系的冲洪积低液限粉土、粘贴以及含砂粒石土，渠段则为第三系、白垩系、侏罗系泥质砂岩、泥岩的多元结构，而渠道沿线却为第三系、和白垩系地层中灰绿、紫红色泥岩这种具备膨胀性的地质。该引水渠道在投入使用多年后，由于其特殊岩土地质不良特性影响，明渠出现了比较严重的破坏，直接影响到其正常使用，为此亟需对其进行勘探研究，并采取相应的解决措施，确保其正常运行。

2.1膨胀土工程地质条件与破坏机理

本文取该引水渠道部分破坏严重段为分析对象，经过工程师的实地勘探，该渠道为半挖半填方，其中部为冲洪积扇，地形比较平坦且开阔，只有部分区域存在起伏，渠的两侧存在少量的冲沟发育，是一个半挖半填方渠道。经过研究分析，决定在渠道的左侧堤上距离渠道2.5米与堤下距离渠道12.5的地方布置勘探点。该渠堤填筑料颗粒分析如下表1所示，膨胀率如下表2所示以及其地质横剖面图如下图1所示。

表1 渠堤填筑料颗粒分析表

表2 膨胀率表

图1 渠地质横剖面图（149+800）

从上表1、2以及图1中可以看出该渠道防渗板由于跟下部冲洪基层基本接触，这样就直接导致其层中的粘粒比较高，可以达到30%以上，同时其还存在很多的蒙脱石与伊利石这些特殊岩土，这些特殊岩土由于其吸水膨胀和失水收缩变形的不良特性，加上该区域气候条件比较恶劣的原因，从而容易导致比较严重的不良后果，让渠板出现变形凸胀，甚至破裂后果，一旦渠板出现破裂，渠水就会从该处进入到其下面执层，掏空执层，最后让渠堤板受到严重的破坏，直接影响整个渠道的正常运行。

2.2盐胀土工程地质条件与破坏机理

由于该渠段中部为冲洪积扇，地形倾斜且开阔，部分区域存在起伏，是一个半挖半填方的渠道，经过工程师的实地勘探，决定在渠左侧堤上与堤下两处设置勘探点。该渠堤填土土盐含量如下表3所示。

表3 渠堤填筑料易溶盐含量表

从表3中可以看出该渠段土中易溶盐总量为14.16~15.45g/kg，超过正常数值0.3%，是典型的盐渍土。这种硫酸盐一旦吸水后就很容易发生结晶情况，从而出现体积膨胀等不良后果，最后让渠防渗板出现变形凸起，直至破裂，渠水由破裂处进入板下执层，使其掏空，最后影响整个渠道正常运行。

3. 问题分析

我国颁布的《岩土工程勘察规范》中有条文专门对膨胀土进行定义，膨胀土指的就是那些含有大量亲水矿物，且这些亲水矿物会在湿度发生变化时出现体积增大明显、变形，最终出现比较大应力的岩土。

从图1中可以看出渠堤上部填筑料主要包含紫红色泥岩、砂砾岩风化残积碎屑物等，从表1、2中看出这些岩土的亲水粘粒含量高且易溶盐量大，是属于中等膨胀土，水一旦进入其中就很容易让土体出现体积增大、变形等不良后果。因此该渠段就是属于比较典型的膨胀土、盐渍土的特殊岩土地质。

通过对该渠段岩土的分析勘探，可以看下该渠道所经路线大多为膨胀土、盐渍土这些特殊岩土，该区域地质条件比较复杂，不仅很大部分为白垩系第三系泥岩、泥质砂性，而且还包含了大量的蒙脱石、伊利石及硫酸钠等，这些岩土的膨胀性非常大，甚至超过了原岩土，一旦遇水，就很容易出现体积膨胀、凸起变形等情况，最终造成渠防渗板出现断裂。经过工程师结合各个方面因素进行分析研究，最终得出该渠道受到严重破坏的渠段原因是其板下垫层料不符合相关规定要求，在施工过程中，施工人员没有让防渗板跟原土充分接触以及垫层厚度不足，为了贪图方便，就直接将原渠道开挖的废料拿来充当做垫层料，这种废弃料中含有大量的亲水粘粒含量高及易溶盐量大的岩土，一旦被用作垫层料，在日后使用中一旦遇水就很容易让防渗板面出现膨胀、变形凸起、破裂不良后果，最终引致渠水到执层，让渠板受到严重破坏。

4. 工程解决措施

4.1按照相关规范要求，选择最佳厚度、相对密实度以及易溶盐含量岩土去将原先垫层料置换掉，最大程度避免出现渠防渗板出现破裂，渠水下渗情况；

4.2经过工程师对该渠道的实地勘探与研究，决定对于那些含盐量特别高的挖方段，使用防渗效果更佳的条石来替换岩土垫层料；

4.3由于泥岩、砂质泥岩的透水性比较差，因此针对这些区域的渠道底部，可以采用排水管的方法，让渠水顺利排出，避免渠水积存对渠底板造成破坏；

4.4由于该渠线所经路线地形比较复杂，不仅存在大量的特殊岩土地质，而且还会多处的复式渠坡段，加上该处存在大量的积雪，一旦出现积雪融水，水就很容易顺着坡下渗到堤肩板下，为此可以针对这部分的复式段渠堤采用以下解决措施：运用土工膜进行覆盖，直至到防渗处为止；在渠顶肩与马道间不要用砂石料进行垫道，可以改用防渗性更佳的40~50厘米厚的粘土。

5. 结语

综上所述，本渠道所经路线不仅长且地质条件复杂，这就为地质勘探工作增加了很大难度，经过本次工程师实地勘探以及结合各方面相关资料等，发现了之前该渠道在施工过程中，相关工作人员没有严格按照规定要求进行，原工程师未做好相关的地质勘探工作与设计工作，这些各方面的因素都是导致该渠道出现部分渠段硂凸起开裂情况的原因。为此做好相关的地质勘探工作是非常重要的，施工人员必须严格按照相关规定要求进行施工，提高整个渠道的施工质量和使用寿命。

参考文献：

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