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关于禹门口提水东扩工程管线湿陷性黄土基础两个修正系数取值的探讨

2015-07-25

山西水利科技 2015年1期
关键词:陇东陷性黄土

冯 彬

(山西省水利水电勘测设计研究院 山西太原 030024)

1 工程区湿陷性黄土的特性

禹门口提水东扩工程途经山西省运城的新绛和临汾的襄汾、侯马、曲沃、翼城。供水线路经过的主要地貌单元为山前洪冲积倾斜平原区、汾河河谷、漫滩及Ⅰ~Ⅲ级阶地。湿陷性黄土主要为汾河两岸Ⅲ级阶地(右岸:三泉水库~龙香,宽度10.95 km,地面高程440~479 m;左岸:北庄~西梁,宽度27.32 km,地面高程443~505 m),阶地分布面积大,阶面宽广,地势平坦,由北向南微倾,阶面冲沟发育,沟多宽而浅,呈较开阔的“V”字型。Ⅲ级阶地广泛分布新生界第四系上更新统洪冲积(Q3pal)地层,厚度6~14 m。其岩性组成为淡黄、黄褐、淡红色低液限粉土和低液限黏土(二者属黄土状土),土体结构较疏松,具大孔隙和垂直节理。

在禹门口提水东扩工程管道供水线路的湿陷性黄土的评价中,汾河两岸Ⅲ级阶地的土层沉积成因类似,岩性及颗粒组成接近,土体结构、孔隙及垂直节理基本类同。场地湿陷性评价按《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)执行,采用公式(4.4.4)、公式(4.4.5)对湿陷性黄土场地自重湿陷量的计算值Δzs和湿陷量的计算值Δs进行计算。公式(4.4.4)中因地区土质而异的修正系数β0的取值按照《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)的附图A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》中分区Ⅱ陇东-陕北-晋西地区与Ⅳ1山西-冀北地区的分区界线在汾河右岸的Ⅲ级阶地中划分,因此就出现了两种β0的取值。在同一Ⅲ级阶地中场地自重湿陷量的计算值相差较大,根据场地自重湿陷量的计算值及场地湿陷量的计算值,在同一竖井中判定湿陷性黄土场地的湿陷类型及湿陷等级的结果为β0的取值为1.2时湿陷性黄土地基的湿陷等级为Ⅲ级(严重)湿陷性场地;β0的取值为0.5时湿陷性黄土地基的湿陷等级为自重Ⅱ级(中等)湿陷性场地。详见表1。表中竖井编号7、8、9为分区界线的西侧Ⅱ陇东-陕北-晋西地区;表中竖井编号11及12以下的为分区界线的东侧Ⅳ1山西-冀北地区。

表1 β0值对湿陷性黄土湿陷等级判定的影响表

2 对规范中几处修正系数取值的认识

在认真地学习了《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)的有关条款和附图及条文说明。对规范中几处的修正系数取值有几点看法与认识。

2.1 对分区界限的认识

《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)附录A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》中Ⅱ陇东-陕北-晋西地区与Ⅳ1山西-冀北地区在山西沿吕梁山脉分界,其图中吕梁山脉(界限)整体偏东,特别在隰县以南到新绛、河津均与山脉走势不符,偏向东南。关系到局部场地β0的取值是1.2与0.5的区别。β0为湿陷性黄土场地自重湿陷量计算公式中因地区土质而异的修正系数。

2.2 对修正系数β0的认识

从《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)条文说明中第4.4.4的解释来看:山西、河南、河北等地区自重湿陷量的实测值通常小于计算值,其表4.4.4所列河津铝厂的实测值与计算值的比值为0.53,也证实了这一点。《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)附录A《中国湿陷性黄土工程地质分区略图》中Ⅱ陇东-陕北-晋西地区与Ⅳ1山西-冀北地区在山西沿吕梁山脉分界,其图中吕梁山脉整体偏东,特别在隰县以南到新绛河津均与山脉走势不符,偏向东南。工程所在地属于山西-冀北地区,为Ⅳ1类地区,根据《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004第4.4.4条的说明地质分区应属于其它地区,β0应取值0.5。由山西省水利水电科学研究院在工程区北庄村自重湿陷量的实测值74.2 mm与计算值198.0 mm(修正系数为1时)的比值为0.37,与β0为0.5接近。故该地区β0取0.5是适宜的。

2.3 对修正系数β的取值认识

《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.5条1款中的β取值:

1)基底下0~5 m深度内,取β=1.5;

2)基底下5~10 m深度内,取β=1.0;

3)基底下10 m以下至非湿陷性黄土层顶面,在自重湿陷性黄土场地,可取工程所在地区的β0值。

根据3)的规定,如果工程区在《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.4条规定的3)关中地区和4)其他地区不存在异议,但在1)陇西地区、2)陇东-陕北-晋西地区就存在β0>β值的问题。计算的湿陷量较大。

2.4 对湿陷系数取值的认识

《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.5条的2款中在自重湿陷性黄土场地,累计至非湿陷性黄土层顶面止。其中湿陷系数δs(10 m以下为δzs)小于0.015的土层不累计。(10 m以下为δzs)这句话应该明确解释。其意思是否可以理解为在自重湿陷性黄土场地,基底下10 m以下至非湿陷性黄土层顶面在计算湿陷量时如果湿陷系数小于0.015且自重湿陷系数大于0.015时,应用自重湿陷性系数参与计算,若湿陷系数大于0.015且自重湿陷性系数大于湿陷系数时,应采用自重湿陷性系数参与计算。

3 几点体会和建议

1)湿陷性黄土分区中Ⅱ陇东-陕北-晋西地区与Ⅳ1山西-冀北地区在山西沿吕梁山脉分界,应自离石、隰县、午城到河津的禹门口为好。

2)《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.5条的1款中,在自重湿陷性黄土场地基底下5~10 m深度内、基底下10 m以下至非湿陷性黄土层顶面,β取值在第4.4.4条规定的1)陇西地区、2)陇东-陕北-晋西地区可统一取1或均取β0。

3)《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)第4.4.5条的2款中,其中湿陷系数δs(10 m以下为δzs)小于0.015的土层不累计。其意思是否可以理解为在自重湿陷性黄土场地,基底下10 m以下至非湿陷性黄土层顶面在计算湿陷量时,如果湿陷系数小于0.015且自重湿陷系数大于0.015时,应用自重湿陷系数参与计算;若湿陷系数大于0.015且自重湿陷性系数大于湿陷系数时,应采用自重湿陷系数参与计算。

4)规范中是否应该明确规定β0和β的取值方法。

4 结语

《湿陷性黄土地区建筑规范》GB50025-2004第4.4.4条和第4.4.5条中β0和β的取值均写了在缺乏实测资料时,可按下列规定取值。当然在《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)勘察一章中4.3.1测定黄土湿陷性的试验三种方法中(Ⅰ)室内压缩试验,(Ⅱ)(Ⅲ)为静载荷和试坑浸水试验。从顺序看室内压缩试验在一般工程的黄土湿陷性评价应该做为首选。(Ⅱ)(Ⅲ)静载荷和试坑浸水试验在其次。大部分工程在普遍缺乏实测资料时,β0和β只能依据规范取值,唯有切实地按照工程的实际情况对β0和β取值,才能合理地对工程的工期、造价等做出评价。

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