浅谈建筑工程中岩土工程勘察分析

李哲军

摘要：在建筑工程建设中岩土勘察贯彻整个工程从施工设计到竣工整个过程。本文结合实例以观音阁普天同庆庄园项目展开深入分析，通过对岩土工程地质特征进行研究，为工程建设提供参考。

关键词：建筑工程；岩土勘察；工程地质

1.工程概况

本项目位于惠州市观音阁镇，交通较便利，地理位置优越。根据勘察任务书，该项目总用地面积为14160.00m2，总建筑面积为56890.00m2；研究区及周边现状地形标高28.46m～66.50m，首层地坪设计标高35.00m（±0.00），负一层沿街大门入口标高32.00m。根据建筑物设计总平面布置图、设计经济技术指标以及有关技术标准规定，建筑物主要由地下室、住宅楼、服务配套组成。本项目区域属亚热带季风气候，四季分明，气候温和湿润，冬季多偏北风，夏季多偏南风，阳光充足，雨量充沛，夏长而无酷暑，冬季偶有阵寒的气候特征。气候特点表现为高温、多雨、湿润、霜期短，雨、旱季明显。

2.研究区岩土地质条件

2.1研究区岩土特征

根据地质勘探揭露，研究区岩土层由新至老为素填土、第四系冲积层、第三系泥质粉砂岩、泥盆系砂岩，分述如下：

（1）素填土层

①素填土：黄色，褐色，松散，主要为粘性土组成，含少量碎石、砂砾，不均匀夹植物根系，含砂砾较多，成分不均匀，密实度较差。表层分布，共11个钻孔见有揭露，层厚1.50m～3.00m，层顶埋深0.00m，层顶高程29.62m～33.87m。

（2）第四系冲积层

②淤泥质土：灰黑色，流塑—软塑，主要为粉粘粒夹腐殖质组成，含有机质较多，局部含少量粉细砂，不均匀夹灰黄色软塑的粉质粘土，干强度、韧性高。本层主要在山间凹地、鱼塘处分布，呈透镜体分布，层厚0.60m～5.00m，层顶埋深为1.50m～3.00m，层顶高程25.46m～28.12m。

（3）第三系泥质粉砂岩

③-1全风化泥质粉砂岩：褐色，褐红色，岩体结构基本被破坏，为极软岩，岩芯呈坚硬土状，土夹砂砾状，夹较多强风化岩，风化不均匀，具有遇水易软化、崩解特点。层厚1.00m～ 8.50m，层顶埋深为0.00～7.00m，层顶高程21.46m～59.00m。

③-2-1强风化泥质粉砂岩：褐色，深褐色，岩体结构大部分被破坏，裂隙极发育，岩芯呈半岩半土、土夹碎块状，局部见含砂砾，遇水易软化、崩解，为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚2.80m～18.40m，层顶埋深为0.00～11.00m，层顶高程17.46m～50.00m。

③-2-2强风化泥质粉砂岩：褐色，深褐色，岩体结构大部分被破坏，裂隙极发育，岩芯呈碎块状，极破碎，局部见含砂砾，遇水易软化、崩解，局部手捏易碎，为极软岩，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚2.50m～30.50m，层顶埋深为0.00～ 28.10m，层顶高程17.79m～57.00m。

③-3中风化泥质粉砂岩：褐色，红褐色，粉砂质结构，薄层构造，泥质胶结，为较软岩，裂隙发育，岩芯呈柱状、碎块状，裂隙面较新鲜，局部见含砂砾，揭露岩体整体较破碎，其中泥质粉砂岩岩质较软，含砂砾岩质稍硬，似薄层状穿插发育，岩体基本质量等级为Ⅳ级。揭露层厚2.10m～10.50m，顶埋深为10.30m～40.50m，層顶高程7.11m～28.30m。

（4）泥盆系砂岩

④-1全风化砂岩：灰黄色，岩体结构基本被破坏，为极软岩，岩芯呈坚硬土状，土夹砂砾状，局部夹强风化岩块，风化不均匀，具有遇水易软化、崩解特点。层厚1.00m～ 12.90m，层顶埋深为0.00～2.30m，层顶高程27.85m～66.50m。

④-2强风化砂岩：灰黄色，灰色，岩体结构大部分被破坏，裂隙极发育，岩芯呈碎块状、碎块夹土状，局部夹中风化岩，遇水易软化，局部手捏易碎，为极软岩，岩体破碎，岩体基本质量等级为Ⅴ级。层厚1.50m～26.60m，层顶埋深为0.00～13.90m，层顶高程18.62m～65.00m。

④-3中风化砂岩：灰色，青灰色，局部深灰色，粉细粒结构，薄层状构造，局部含炭质，裂隙发育，岩心呈柱状、碎块状，为较软岩，揭露岩体整体较破碎，岩体基本质量等级为Ⅳ级。揭露层厚2.60m～15.00m，顶埋深为0.00～24.50m，层顶高程9.92m～44.50m。

2.2岩土地震稳定性评价

研究区邻近紫金博罗大断裂，现今仍有活动，以及研究区内发育有次生断裂，三面环山，东侧临近东江河岸等情况，开挖山体形成的人工边坡易产生滑坡、崩塌等不良地质现象，受断裂影响，研究区岩体破碎、节理裂隙发育及结构体块度小等，研究区区域地质构造条件较复杂；上覆20m范围内揭露的岩土层有人工填土、流塑—软塑的淤泥质土，属软弱土，而揭露的全风化岩属中硬土，研究区及岩土层地震稳定性较差，属对建筑抗震不利地段。

根据《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）（2016年版）4.1.8条规定，河岸和边坡边缘等不利地段建造丙类及丙类以上建筑时，除保证其在地震作用下的稳定性外，尚应估计不利地段对设计地震动参数可能产生的放大作用，其水平地震影响系数最大值应乘以增大系数，建议增大系数λ=1.2采用。

3.研究区工程地质评价

3.1研究区稳定性和适宜性评价

据区域地质资料、现场工程地质调查及钻孔资料，研究区附近及钻孔揭露深度范围内见有次生断裂构造通过，揭露的岩体裂隙发育，多呈碎块状，研究区原始地貌类型主要为剥蚀残丘、山间洼地，位于两个地貌单元处，经挖方及局部整平，周边地质环境遭受较大破坏，研究区内未发现有埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石的现象，但揭露的岩土种类较多，工程性质差异较大，岩体破碎，研究区等级为二级，该研究区属对建筑抗震不利地段，根据《城乡规划工程地质勘察规范》CJJ57-2012第8章、附录C，研究区稳定性差，工程建设适宜性差。

3.2地基均匀性和稳定性评价

在钻孔揭露深度内岩土种类较多，各成因类型的岩土层物理力学性质变化大，岩体具有风化不均匀性，岩层风化界线变化较大，岩层界面坡度较陡，为不均匀地基，地基等级为二级，对地基稳定性不利。

①层、素填土：厚度变化较大，为人工堆填，成分较杂，以粘土夹少量碎石为主，研究区表层均有分布，均匀性差，具湿陷性，密实度差。

②层、淤泥质土：流塑—软塑，高压缩性土，微透水性，承载力低，埋深变化较大，透镜体状，其均匀性及稳定性差。

③-1、④-1层、全风化岩：极软岩，呈坚硬土状、含砂砾，研究区局部地段分布，均匀性及稳定性一般。

③-2、④-2层、强风化岩：极软岩，呈半岩半土状，碎块状，研究区局部地段分布，承载力较高，稳定性较好。

③-3、④-3层、中风化岩：较软岩，强度高，工程性质均匀，稳定性好。

4.边坡工程地质评价

4.1人类工程活动

研究区人类工程活动较强烈，主要因研究区工程建设需要，对研究区山体斜坡按一定的坡率进行放坡开挖，根据山体现状标高，人工开挖形成的坡高约3m～28.3m不等，坡度55°～65°，人工边坡坡度较陡，人类工程活动对地质环境影响较大，坡面岩土体裸露，未及时对人工边坡采取有效工程治理措施，易诱发研究区边坡地质灾害的发生。

4.2边坡地质环境评价

研究区地貌单元为剥蚀残丘、山间洼地，地形起伏较大，钻孔揭露深度内，边坡岩土体主要为强-中风化岩，揭露的岩土种类较多，有泥质粉砂岩、砂岩，其强度相差较大，风化不均、节理裂隙极发育，因人工削切斜坡坡面大部分出露为强风化岩体，研究区水文地质条件中等复杂，岩土体在地表水、地下水及其它外力作用下，易诱发滑坡或崩塌地質灾害，研究区地质环境复杂程度中等。

4.3边坡稳定性定性分析与评价

（1）现状稳定性分析

根据各边坡现场工程地质调查，边坡所处地貌类型为剥蚀低山丘陵区，边坡高3m～28.3m不等，坡度约55°～65°，坡长约为390m，边坡体主要为强风化岩，顶部有少量的坡残积土和全风化岩，局部地段坡脚处见中风化岩出露。岩体节理裂隙发育，节理部分为顺层或切层张性裂隙，裂面充填砂泥质，岩体多呈碎块状—散体状，根据现状调查，节理裂隙将岩体切割/包围呈锥形、楔形、菱形、方形，岩体完整性差，现场发现2处小型滑塌现象，滑塌岩性主要为强风化砂岩边坡、及强风化泥质粉砂岩边坡，滑塌边坡坡体高约10m～20m，滑塌宽度约5m～10m不等，后缘高度3m～5m，坡度约45°～50°，规模为小型，致灾形成机制为人工开挖边坡使山体形态的改变，形成高陡边坡，破坏了斜坡岩土体原有的应力平衡条件，改变了坡体的地形条件，且坡体内存在外倾等不利结构面组合，以及边坡在雨水冲刷、潜蚀及重力作用下而引起滑塌，洪雨期间坡面可见面状水流从节理/裂隙中渗出，同时对坡面碎屑状/碎块状岩体形成冲刷破坏，坡体表面可见大量冲沟，对边坡体的不断潜蚀作用，对边坡稳定性不利；结合当前边坡体局部已发生崩塌、滑塌地质灾害现象，边坡当前已处于欠稳定状态。

（2）整体稳定性分析与评价

1）边坡破坏机理分析与评价：边坡坡面主要为强风化岩，节理/裂隙极发育；由于边坡较陡，岩石受强烈风化及剥蚀使其强度降低，并且不断形成碎石块和岩屑，岩块常沿陡斜岩层的节理面裂开，同时雨水大量渗入岩石空隙中，增加了岩体重量，降低岩土体的抗剪强度，在水和其它外力作用下易沿结构面形成软弱带，从而边坡产生破坏，在重力作用下易沿风化界面形成滑坡、或脱离母体形成滑移—倾倒式岩土体崩塌、撒落。

2）边坡稳定分析与评价：根据边坡出露的强—中风化岩体结构面的调查与分析，各边坡坡面岩体主要发育多组走向与坡面走向斜交的结构面，根据已有工程经验，当结构面倾向与坡面倾向相同时，边坡岩体的稳定性决定于结构面倾角与坡面倾角的关系，而多组结构相互切割岩体时，岩体的稳定性取决于结构面组合交线的产状与坡面的关系；根据《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2013）有关规定，现状岩体为破碎、散体状岩体的破裂角θ=45°+φ/2，以及结合已有不良地质作用分析，现场顺坡向破坏性结构面倾角多为45°～50°，经统计分析计算，各边坡产出的岩体稳定边坡角宜小于45°，即岩体放坡坡率宜小于1∶1.0时对边坡的稳定性是有利的。

4.4边坡稳定性计算

（1）边坡体开挖后，边坡出露岩土主要为强风化岩，局部为中风化岩出露，边坡类型属土岩质边坡，为分析边坡破坏的动力学特征和计算边坡体剩余下滑力的大小，选取3条代表性剖面进行边坡稳定性计算，剖面位置详见平面图。边坡破坏形式主要考虑沿岩土体内部最不利方向滑动的可能性和沿岩层界面滑动的可能性，破碎岩体的稳定性计算采用圆弧滑动法（简化Bishop法）。

根据野外调绘的结构面特征，对边坡的稳定性进行赤平投影分析，经统计分析绘制赤平投影图见下图1。

从上图可见：L1、L2、L3与坡面呈小角度相交，对边坡稳定性不利。在结构面组合中，最不利组合是L1与L2组合、L1与L3组合，裂隙交棱线倾角为23°～30°，裂隙切割形成的块体易形成崩塌或小型滑坡，现场局部地段可见已发生滑塌现象，属于较不稳定结构面，对边坡的稳定性影响较大。

（2）根据以上定性及定量分析计算，边坡处于当前稳定—欠稳定状态；而岩体出露的坡面受多组结构面切割，坡面岩体易沿结构面交线或不良结构面产生崩塌、滑移的潜势，且稳定性系数多小于规范规定的最小稳定性安全系数（Fs= 1.35），其呈圆弧破裂时的危险破裂面多在各风化界面处或破碎岩土体形成的牵引式破坏，而呈折线破裂时的危险破裂面多沿节理面破坏，因此须对边坡采取支护结构措施。

4.5边坡发展变化趋势及危害性预测

（1）边坡发展趋势预测

研究区边坡体节理裂隙发育，水文地质条件复杂，裂隙水发育，对边坡体起到不断潜蚀作用，以及边坡体人工开挖后未见有及时支护结构措施，坡面可见雨水及裂隙水混合冲刷形成的大量冲沟，且多处见有滑塌、崩塌等不良地质现象，同时经稳定计算，边坡多处于欠稳定状态，因此通过上述种种情况的分析和判断，在现有影响因素的作用下，边坡体有滑动和变形的趋势。

（2）边坡危害性预测

根据野外地质调查，结合工程规划，边坡与拟建住宅楼距离较近，最小距离约5.0m，一旦边坡失稳，发生滑坡、崩塌等地质灾害，将直接威胁人们的生命和财产安全，造成对社会、经济的不良影响，因此应及时对边坡体采取支护结构措施。

8.结论与建议

（1）研究区原始地貌属剥蚀残丘、山间洼地，研究区邻近紫金博罗大断裂，以及研究区内发育有次生断裂，研究区三面环山，东侧临近东江河岸等情况，开挖山体形成的人工边坡易产生滑坡、崩塌等不良地质现象，受断裂影响，研究区岩体破碎、节理裂隙发育及结构体块度小等，研究区区域地质构造条件较复杂，研究区等级为二级，研究区稳定性差，工程建设适宜性差。

（2）研究区内土体及岩体种类较多，下伏揭露不同时代的工程岩体及各类岩体力学性质差异较大，岩土层界面坡度较陡，性质不均匀，为不均匀地基，对地基基础稳定性不利，地基等级为二级。

（3）研究区土类型综合评定为中软土—软质岩石，研究区类别为Ⅱ-Ⅰ1类，综合评价研究区及岩土层地震稳定性较差，属对建筑抗震不利地段。工程区的抗震设防烈度为6度，設计地震基本加速度为0.05g，设计地震分组为第一组，地震动反应谱特征周期为0.25s～0.35s。工程区建筑抗震设防类别应不低于标准设防类。

（4）拟建建筑物基础类型及地基基础持力层建议详见5.5章节选型分析。

（5）对研究区的山体斜坡应及时采取支护结构措施，保证边坡的稳定性，同时建议提高基础和上部结构的整体性，同栋建筑不宜跨越两个不同时代的基岩体。

参考文献

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