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1、整平场地水位上升引发的问题1工程概况内蒙准格尔大型选煤厂在土丘斜坡上,南高北低,高差51m,地面坡度10%。北端点岱沟,季节性水流,东西两侧都有冲沟,西侧冲沟下游出露下降泉,水量不大。东侧冲沟紧邻场地东边界,两沟雨季时由南向北流入点岱沟,沟深坡陡。1990年平整场地,西冲沟全部填埋,下游泉水处用块石做成盲沟将水引出,回填时不慎将盲沟出水口堵死。东冲沟上游填平,中有公路通过,将沟截断。场地整平成六个平台,最低点岱沟为铁路站线,第二平台高出20m,布置9个产品煤筒仓。二至六平台高差顺序为4m、4m、6m和6m。边坡做成1:1.5。第三平台布置浓缩池等,第四平台主厂房,第六平台布置双
2、排9个原煤筒仓。极大的改变了原始地形地貌平整后长550m,宽300m。两组大型储煤圆筒仓,是高、重、大构筑物。第六平台上9个原煤筒仓,双排,单仓直径22m,高56.4m,至配煤车间总高69m,单仓容量16000吨,包括自重总荷载292000kN。箱形基础,扩大直径至25m,埋深6m,基底压力595kPa。第二平台9个产品煤筒仓,单排、单仓直径15m,高35m,加配煤车间总高47m,单仓容量3200~4500吨。包括自重总荷载109000kN。片筏基础,扩大直径至18m,埋深4m,基底压力430kPa。2勘察设计与施工按20~25m间距勘探,114探井保证取样原状。三轴、直剪、压
3、缩、高压固结等。旁压、静探、标贯等原位测试三组载荷试验,最大加荷1200kPa和1000kPa,超过建筑荷载一倍多。原煤仓基底为Q2黄土状粉质粘土③,厚8.8m;其下虽仍为Q2,但含水量较高,饱和,土质较差,厚度不均,最厚者13m,有的为0,一般8~9m,下部是第三系红色粉质粘土,厚者8~9m,有的缺失,一般6~6m。基岩为二迭系上石盒子组的强风化泥岩。产品仓基底下为Q3黄土状粉土②,厚3.3~6.0m,一般4.3m。其下为Q2黄土状粉质粘土③,含水量较高,饱和,土质较差,厚0~5.7m,一般4.0m。基岩与原煤相同。原煤仓水位地面14m以下,产品仓地面8m以下。水位变化很大,
4、有的未见水。一般基岩突出处无水,考虑内蒙干早,地下水不会太大影响。勘察重点是持力层和下卧层的饱和土。地基承载力以载荷试验为主,结合多种室内及原位测试数据,进行理论计算和经验公式取值。原煤仓持力层③的地基承载力为350kPa,深宽修正后取值600kPa。产品仓持力层地基承载力在460kPa以上,取值450kPa,都满足上部荷载要求。下卧层饱和土③未做载荷试验,但室内试验和原位测试数据齐全,承载力标准值250kPa。饱和土力学性质有所降低(20~30%),但验算满足要求,余地不大。变形验算,压缩模量采用探井原状土试验数据,并与载荷试验的变形模量对比。原煤仓最大沉降24.9cm,最大
5、倾斜率为0.0036产品仓计算沉降和最大倾斜为8.78cm和0.0009,都满足要求。1990年7~8月两组煤仓相继开工,检验基底土性质,与勘察成果一致。基础出地面后设立观测点,开始沉降观测。1991年5月产品仓竣工,1991年8月部分原煤仓竣工。一年后,1992年8月实测原煤仓平均沉降2.5cm,倾斜0.00045;产品仓为1.7cm和0.00047。尚未装煤,仓体自重占总重约45%和55%,实测沉降约为预估沉降的50%,并已趋向稳定,认为这将是一项成功的岩土工程。3事故的发生与发展1993年末,一级平台高20m的边坡上,沿岩面大量渗水,冬季冻成冰砣,开冻后大量渗水。1994
6、年3月,局部边坡突然塌滑。长约120m,坡顶裂缝距产品仓仅20m,裂缝宽140mm,最大落差200mm。4月中旬裂缝宽600mm,落差510mm。措施:仓北15m处打两排嵌岩护坡桩80根。坡脚处做42根抗滑桩,边坡刷缓1:1.75,全部护砌。后在边坡下打水平泄水孔及筑盲沟排水,坡脚砌筑重力式毛石混凝土挡土墙,至1995年4月滑坡基本稳定。产品仓自1993年后沉降加速,至1995年1月,空仓沉降4.3cm,超过空仓预估沉降4.13cm,且仍在延伸,趋势不稳定。补充勘察发现水位普遍上升1.5~2.0m。持力层Q3黄土状土②下部饱和。原下卧的饱和土层位提高2.0~2.5m。持力层含水
7、量略有增加,液性指数由<0增至0.12。抗剪强度降低了约四分之一,压缩模量降低了40~50%。地基承载力仅330kPa,满足不了基底压力450kPa的要求。软弱下卧层验算不能通过。当时尚未装煤。原煤仓补充勘察,也发现水位普遍上升1.5~2.5m,饱和土层位提高了3.0~3.5m,最高处距基底仅4m。软弱下卧层验算不能通过。计算沉降达58.3cm,超过允许值(40cm)。且倾斜多处超过1%,个别达2%,两组筒仓补勘结论:必须加固,否则不能装煤。全场区水位都有不同程度上升,普遍上升2m左右,最多