碎石土的工程地质特性分析

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1、碎石土的工程地质特性分析1.引言土，由于其成分、结构和性质的千变万化，工程特性也各不相同，为了工程的需要，选择各种最能反映土的基本属性又便于测定的指标作为分类依据对土进行分类。虽然我国各个行业部门按各自的行业特点建立的土的分类标准不尽相同，但一般对巨粒和粗粒土则较为一致的按颗粒组成进行分类，《建筑地基基础设计规范》（GB50007-2002）则把土划分为碎石土、砂土、粉土和粘性土四大类。本文以常见的碎石土为主要研究对象，分析其主要工程特性及其影响。2.碎石土参照建设部《土的分类标准》（GBJ145-90）、建设部《建筑地基基础设计规范》（

2、GB50007-2002）、水利部《土工试验规程》（GB237-1999）、《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）等规范，碎石类土属于无机土，粒径d＞2mm的颗粒含量超过全重的50%，按其粒组质量占土样总质量的50%-100%不同百分比及其它成分含量又可进一步细化、定名，各种规范中皆有明确的列表；按棱角磨圆度：圆形、亚圆形、棱角形区别为漂石、卵石、圆砾及块石、碎石、角砾；碎石土的成因有多种类型，其中以冲积、洪积、坡积、残积、物理化学风化等为主，工程上有特殊用途的人工破碎方法也是碎石形成的重要途径；碎石土成分复杂多样，因母岩而异，

3、其中又以灰岩、砂岩、白云岩为常见；按其粒间填充物的主要成分可大致区分为泥卵石和砂卵石；等等。碎石土按不同的指标的众多分类、定名方法，大多可以“望文生义”——单从字面意思就可以略知其状态或属性，便于使用；碎石土与一般细粒组、粗粒组物理力学性质的差异，形成了其独特的工程性质，本篇以卵石（碎石）为主要对象，分析它们对工程建设产生的影响。3.主要工程特性及其对工程的影响碎石土的工程特性主要表现在不均匀性、渗透性、抗剪强度、密实度、沉降变形及承载力等方面，下面就这些特性及其各自对工程建设形成的正面或负面影响分别简明阐述。3.1不均匀性由于碎石土的粒

4、径范围广、成因的多样性等原因，使得碎石土的块体及层厚的不均匀性极强，对工程建设产生了种种影响，主要从以下几个方面阐述：（1）块体大小不一。由于母岩岩性的差异，冲积搬运的距离及在搬运过程中碰撞破裂程度不同，加上物理化学风化环境、程度等的不同，形成的碎石土的粒径也在大范围内变动，其中不乏粒径较大的漂（块）石(d>200mm)，由于冲洪积作用，某些以粘性土为主的土层中含有粒径不一的碎石土也较为常见。当碎石土颗粒级配恰当时，在工程中很有用途：地基处理时可作垫层，作碎石桩、CFG桩等桩的桩身材料等；颗粒均一、大小合适、磨圆度好的（鹅）卵石还用来在游

5、园中铺路，既美化，又有保健功能，近年来市政建设中多有使用等等。论其反面，不均匀性给工程带来的负面影响也不可小视。-第4页-首先是对工程勘察的影响。在基岩山区或含有碎石土地区的岩土工程勘察中，在揭露地层岩性时，要穿过以灰岩、白云岩为主的卵石层，一般常规的合金钻头可以顺利的完成任务（远比穿过粉土、粉砂等土层困难），若卵石层中加杂有大于钻头直径的又有一定厚度的由坚硬岩石形成的碎石土时，如砂岩卵石，就需要用昂贵的金刚石钻头来处理，金钱、时间消耗往往几倍于对付灰岩卵石的；由于经济效益的驱使，在监管不力时施工方极容易放弃艰苦施工，而改由经验来处理，有

6、时还会出现将大块的漂石当成基岩的情况，给工程勘察质量带来极大隐患。这种不利情况目前除了加强设备的先进性之外，似乎鲜有更好的办法来处理。其次是对施工的影响。在某大厦的基坑土钉墙支护施工中，用洛阳铲成锚杆孔时，以粘性土为主的残积土层中含的卵石碎石严重阻碍了洛阳铲正常成孔施工，土钉长度达不到设计要求，造成基坑北侧土钉墙局部失稳滑坡，造成重大经济损失。山东莱芜钢铁集团新建一条生产线，用强夯法对复合地基进行处理，因局部换填碎石料颗粒级配不合理，导致设计方案更改，几万立方石料全部被挖出重新换填，提高夯击能量，由动力夯实改为动力置换，追加的工程费用及工

7、期损失全部由施工方包赔。（2）土层厚度不均匀。与其它土层一样，由于形成历史、过程的差异，造成了大多卵石层厚度的不均，在一个几平方米的小范围内，土层可能就会形成很大的倾斜度，甚至局部严重缺失、以透镜体在土层中出现的情况也屡见不鲜，这种不均匀性很容易导致整个地层的不均匀。在某些低山丘陵区或山前倾斜平原，尤其是上部覆盖有第四系马兰黄土的地区，在（古）河流阶地的陡坡壁上，呈鸡窝状分布的卵石层透镜体很常见，有时一边是黄土，一边是卵石，岩性在垂直面上差异可达数m。在郑西客运高速铁路某段的详勘中就遇到过同一个孔位前后移动不到1m，结果地层层位最大相差1

8、.5m，不得不进行第三次补勘，耗费了很大的人力物力，严重拖延了工期，给后继施工人员心理造成了很大压力。土层的不均匀，容易造成整个工程场地的不均匀，甚至发育成为不良地质地段，大大增加工程的投入；