伊宁市北部第三系泥岩的承载力确定及工程应用

伊宁市北部第三系泥岩的承载力确定及工程应用

安小锐彭满华马骏

（中船勘察设计研究院有限公司，上海，200063）

【摘要】：结合新疆伊宁市北部地区某工程，根据地区经验、岩土特征、现场原位测试、室内岩土试验等手段，综合确定第三系泥岩的承载力，对第三系泥岩作为基础持力层的工程应用进行分析，为本地区同类工程积累一定的经验。

【关键词】：第三系泥岩；承载力；工程应用

Engineering application and determination of the tertiary mudstone bearing capacity in the north of Xinjiang Yining City

An Xiaorui Peng Manhua Ma Jun

(China shipbuilding industry institute of engineering investigation and design co.,ltd ShangHai 200063)

【Abstract】Combined with the project in the north of Xingjiang Yinning city, the bearing capacity of tertiary mudstone was determined by local experience,geotechnical properties, in-situ testing and laboratory test. The engineering application of tertiary mudstone which was used as bearing stratum was analyzed. Some experience for similar projects was supplied for this region.

【Keywords】tertiary mudstone; bearing capacity; engineering application

1 前言

工程位于伊宁市北部地区，属山前剥蚀丘陵区，地形起伏较大，工程场地需整平，整平后场地分为多个阶梯平台，部分开挖，部分回填，场地主要的地层分布依次为：①层人工填土，主要为开挖的第四系风积黄土和第三系泥岩；②层为原表层第四系风积黄土；③层为第三系微风化泥岩。

工程主要建筑物为工业厂房，设计地基承载力300～650kPa，由于填土的不均匀性及黄土的严重自重湿陷性，均不适宜作为建筑地基基础的持力层。考虑以③层泥岩作为各拟建物的基础持力层，根据场地地层分布特征，局部区域开挖后泥岩出露地表，可直接作为拟建建筑物基础持力层；厚填土区，考虑采用人工挖孔桩。因此，查明场地内泥岩的工程特性是十分重要的。

本文根据现场钻探的岩石特征、现场动力触探、岩石室内抗压试验等手段综合确定场地内泥岩的承载力，为工程设计提供较为准确的设计参数。2 泥岩的物理力学性质

经过现场勘探及查阅区域地质资料，该场地内泥岩为第三系泥岩，属半成岩，具有成岩时间短，岩相变化大，胶结程度差，岩体强度低，易风化等工程地质特征，此外，温度、湿度、地下水等环境因素的变化对其工程性质的影响非常明显。

现场开挖山体形成的泥岩出露边坡，极易风化破碎，钻探岩芯置于自然环境下亦极易风干开裂，强度大大降低。在现场勘探过程中对该层进行了动力触探试验，室内进行了单轴抗压试验，取得了大量的数据对比资料，现将各测试成果介绍如下：

动力触探试验

本次在泥岩进行了非连续的重型动力触探试验，在不同深度段内获得了182个动探数据，最大值为71击，最小值为15击，平均38.5击，修正后的平均值为33.8击。

岩体单轴抗压强度试验

本次在泥岩范围内采取了15组岩样，进行了自然、干燥及饱和状态下的单轴抗压强度试验，试验结果统计见下表1：

表1 岩石单轴抗压强度

干燥单轴

抗压强度 fr(MPa) 自然单轴 抗压强度 fr(MPa) 饱和单轴 抗压强度 fr(MPa) 最大值 9.10 4.62 1.01 最小值 2.74 1.06 0.27 平均值 5.08 2.22 0.46 标准值

2.98

1.82

0.23

通过上述数据可知，饱和单轴抗压强度平均值为0.46MPa ；在饱和状态下，抗压强度仅为天然状态下的约21%，强度降低较大。现场勘探过程中，岩芯呈长柱状，完整性较好，锤击声哑，有凹痕，浸水后可捏成团。该场地泥岩属于极软岩，其软化系数约为0.09，属软化岩石。 3 泥岩承载力的确定

3.1天然地基 方法一：根据新疆维吾尔自治区工程建设标准《新疆实施国家2001~2004（岩土工

程）系列规范细则》J10983-2007［1］

第4.0.2条，软质岩石承载力特征值可参照下表2确定。

本场地第三系泥岩完整性较好，风化程度为微风化。参照上述标准，其承载力特征值应为1000~1500 kPa 。

表2 岩石承载力特征值（kPa ）

强风化 中等风化 微风化 软质岩石

200~500

500~1000

1000~1500

方法二：本场地内泥岩为极软岩，根据

《工程岩体分级标准》GB50218-94［2］

，先根据公式（1）求得岩体基本质量指标(BQ)，再评价其承载力。

BQ=90+3R c +250K v （1） 式中：R c —岩石饱和单轴抗压强度

K v —岩体完整性指数 当R c ＞90 K v +30时，应以R c =90 K v +30和K v 代入计算BQ 值。

当K v ＞0.04R c +0.4时，应以K v =0.04R c +0.4和R c 代入计算BQ 值。

现场钻探岩芯完整性较好，因此K v =0.75＞0.04 R c +0.4=0.42；取K v =0.42代入公式，则BQ=90+3×0.46+250×0.42=196＜250

根据上述计算结果，判定岩体基本质量分级为Ⅴ级，其对应的承载力标准值小于500kPa ，考虑基岩形态影响时，其承载力标准值应小于400 kPa 。该结果较地区经验值偏小。

方法三：根据现场动力触探试验确定，本次在泥岩中进行了非连续重型动力触探试验，修正后平均击数为33.8击。

目前执行的国家规范及行业标准对动力触探判定岩石承载力均无相关标准。参照

《建筑地基基础设计规范》GB5007-2011［3］

，重型动力触探击数与碎石土容许承载力0σ（kPa ）的关系见表3：

表3 N 63.5与承载力的关系

N 63.5

3

4

5

6

8

10

12

14

16

σ

140

170

200

240

320

400

480

540

600

N 63.5 18

20

22

24

26

28

30

35

40

σ

660

720

780

830

870

900

930

970

1000

求得泥岩承载力为960kPa 。该数值与地区经验值1000～1500 kPa 较为接近。

方法四：根据《建筑地基基础设计规范》规定，对完整、较完整和较破碎的岩石地基承载力特征值，可根据室内饱和单轴抗压强度按公式（2）计算：

rk r a f f ⋅=ψ （2） 式中：a f —岩石地基承载力特征值（kPa ）；

rk f —岩石饱和单轴抗压强度标准值

（kPa ）。对黏土质岩，也可采用天然

湿度的试样，本次计算采用天然抗压强度；

r ψ—折减系数，根据岩石完整性，此处取0.5；

计算结果a f =0.5×1820=910kPa 。该结果较地区经验值稍低。

综合上述四种方法计算结果，最终推荐该场地泥岩作为天然地基的承载力特征值为1000kPa 。设计实际使用时，宜以现场静载荷试验结果为准。

3.2桩基

对基岩埋深较深区域，考虑采用桩基。

试

验

项 目

试 验 成 果

风 化

程 度

岩

石 类 别