湿陷性黄土地区风电场岩土工程勘察技术要点分析

摘要：为保障湿陷性黄土地区风电场建设的顺利进行，岩土工程勘察必须要保证具有较高的准确性和科学性。针对某风电勘察项目，采取了工程地质调查、钻探、探井、室内土工试验等多种技术方法，对岩土层的参数进行统计及选用，并进行黄土湿陷性评价，从而在此基础上对后续的设计施工提出了建议，也为相关地区的项目建设工作提供了参考依据。

关键词：黄土地区风电场岩土工程勘察湿陷性评价

中图分类号：P642

KeyPointsAnalysisofGeotechnicalEngineeringSurveyTechnologyforWindFarmsinCollapsibleLoessAreas

LIZi'an1，2WANGYong1，2

1.NorthChinaEngineeringInvestigationInstituteCo.，Ltd.，Shijiazhuang，HebeiProvince，050021China;2.TechnologyInnovationCenterforGroundwaterDisasterPreventionandControlEngineeringforMetalMines，MinistryofNaturalResourcesofPeople’sRepublicofChina，Shijiazhuang，HebeiProvince，050021China

Abstract：Inordertoensurethesmoothconstructionofwindfarmincollapsibleloessarea，geotechnicalengineeringsurveysmustbehighlyaccurateandscientific.Inthispaper，engineeringgeologicalsurvey，drilling，explorationwell，indoorsoiltestandothertechnicalmethodsareadoptedforawindpowerexplorationproject.Theparametersofrockandsoillayerarecountedandselected，andthecollapsibilityofloessisevaluated.Basedonthis，suggestionsareputforwardforsubsequentdesignandconstruction，andreferenceisprovidedforprojectconstructionworkinrelatedareas.

KeyWords：Loessregion;Windfarms;Geotechnicalengineeringsurvey;Evaluationofcollapsibility

岩土工程勘察是工程建设前期阶段中至关重要的一环，在该工作的加持下，工程项目能够获得更准确的各类地质参数，为后续设计施工等提供参考依据[1-3]。为保障湿陷性黄土地区风电场建设的顺利进行，岩土工程勘察是至关重要的环节，在湿陷性黄土地区条件下，岩土工程勘察技术必须要保证具有较高的准确性和科学性。对于岩土工程勘察技术来说，涉及到了多方面的勘察内容，包括地质地形环境、岩层种类、外观地貌、成分结构、性质特点等，如果不能全面掌握这些信息，会阻碍后续工作的顺利开展[4]。因此，在正式应用岩土工程勘察技术时，首先要做好相关分析和研究工作，制订完善的施工方案，重点把控勘察点间距、深度、地基承载力指标等[5]，确保岩土工程勘察技术在湿陷性黄土地区下发挥出自身应有作用。

某风电场建设项目场区位于山西省南部，海拔为460～950m。项目场区位于公路两侧区域，交通较为便利。场地拟建风机共20座，风机轮毂高度为160m，单机容量为5.0MW，每台风机配置一台箱式变压器。勘察阶段为详细勘察。根据《陆上风电场工程地质勘察规范》（NB/T31030—2022）、《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）（2009年版）的规定，风电场地基等级为一级，场地复杂程度为二级，机组类型为1级，工程重要性等级为一级，综合确定风电场岩土工程勘察等级为甲级。根据区域地质资料，项目场区内露地层岩性主要为第四系上、中更新统黄土。1风电场岩土工程勘察技术方法

1.1工作量布设

本次勘察根据规范相关条款布置勘察工作量，以工程地质调查、钻探取土、探井、标准贯入试验、电阻率测试、剪切波速测试和室内土工试验为主要手段开展工作。

勘探点主要布置在拟建风机位中心点上。风电场场地内共布置钻孔20个，孔深为16～55m。为查明场地内湿陷性黄土厚度，在每个风机点位处布置1个探井，共20个，井深为10～25m。

2.2勘查工作方法

2.2.1工程地质调查

在收集、分析工作区域地质资料的基础上，根据设计部门提供的地形图，对项目区进行工程地质调查。对地貌基本特征、表层土体性质、地表水、地下水等进行相应的调查，初步查明地形地貌、地层岩性、地质构造、地震动参数、不良地质作用、特殊性岩土的类型及分布特征，调查结果满足详勘阶段要求。

2.2.2钻探及取样技术

勘察使用XY-200型工程钻机，钻探方法回转钻进，岩芯管取芯，开孔直径127mm，终孔直径108mm；施工过程中严格控制回次进尺，每回次进尺不大于2m，确保分层精度不低于±5cm，黏土岩芯采取率≥90%，粉土岩芯采取率≥85%。另外，投入60型机械洛阳铲1台，钻探方法全井干作业成井，穿透湿陷性黄土层，孔径500mm。投入背包钻机1台，钻探方法回转钻进，岩芯管取芯，孔径32mm。

本次勘察场地土以黄土状粉土、黄土状粉质黏土、粉土及少量砂土为主，钻孔采集原状土和扰动土试样，原状土样级别为Ⅱ级，扰动土样级别为Ⅳ级。为了评价黄土的湿陷性，在探井中人工挖取原状土，试样级别为Ⅰ级。

2.2.3室内试验

本工程室内试验由具备相应资质的试验室承担，室内土工试验方法严格依照国家标准《土工试验方法标准》（GB/T50123—2019）的规定执行。试验所用仪器经检定合格，并在有效期之内。室内试验项目根据样品种类、土类、基坑开挖深度及其影响范围确定，试验项目有天然含水率、密度、液塑限、饱和快剪、固结试验、湿陷系数、颗粒分析、易溶盐分析、岩石点荷载试验等，可以查明岩土物理力学性质指标及均匀性和地基土腐蚀性。3风电场岩土工程勘察重要参数选取

3.1岩土参数的统计、选用

根据地基土物理力学性质试验指标，结合地区经验提出场地地基岩土体物理力学参数建议值，由于探井土样等级相对更高，原状性保持更好，故其中②黄土状粉土、③黄土状粉质黏土、④黄土状粉土层的指标采用探井土样的试验指标，⑤粉土、⑥1粉砂、⑥2粉砂、⑦1强风化灰岩、⑦2中风化灰岩层的指标采用钻机OJXYGyXQSvPKoB6G9Z8dKA==土样的试验指标，土的常规指标和压缩指标选用平均值，剪切指标选用标准值。各工程地质层岩土参数建议值见表1。

3.2黄土湿陷性评价

本次勘察对场地内分布的②黄土状粉土、③黄土状粉质黏土、④黄土状粉土层黄土进行了湿陷性测试，根据土工试验成果，场地内②黄土状粉土、③黄土状粉质黏土、④黄土状粉土层黄土层大部分样品湿陷系数大于0.015，属湿陷性土，应进行湿陷性评价。

式（1）、式（2）中：Δzs为自重湿陷量，单位为㎜；δzsi为第i层土的自重湿陷系数；Δs为湿陷量，单位为㎜；δsi为第i层土的湿陷系数；hi为第i层土的厚度，单位为m；β0为因场区土质而异的修正系数，本地区属Ⅲ区，取0.90；β为考虑地基土的受力状态及地区等因素的修正系数，基底下0～5m深度内取1.5；5～10m深度在非自重湿陷性黄土场地取1.0，在非自重湿陷性黄土场地取β0；10m以下在自重湿陷性黄土场地取β0；α为浸水机率系数，基础底面下深度0～10m深度内取1，深度10～20m深度内取0.9，深度20～25m深度内取0.6，深度25m以下取0.5。

通过对探井T01-T20的计算，得到场地内累计湿陷量Δs为55.58～773.91mm，累计自重湿陷量Δzs为29.70～493.65mm，湿陷类型除T14为非自重湿陷外均为自重湿陷，湿陷程度为一般～严重，湿陷等级T12、T14为Ⅰ级，T06、T10、T11为Ⅱ级，T17为Ⅳ级，湿陷下限深度为9.5～25.5m。其中探井T01、T05、T07、T08及T14未穿透湿陷性黄土层下限，湿陷量计算时，湿陷土层厚度按该探井揭露的最大厚度计算。本场地部分风机点位处湿陷下限深度大于20m，为大厚度湿陷性黄土场地。

4湿陷性黄土地区风电场岩土工程分析评价

4.1场地稳定性和建设适宜性

拟建场地内未见滑坡、崩塌、泥石流、地震液化及新近活动断裂等不良地质作用与地质灾害，场地稳定性属基本稳定，但场地土具湿陷性，为严重自重湿陷性风机点位时，拟建场地适宜性差；一般为自重湿陷性风机点位时，拟建场地较适宜。

4.2地基基础工程评价

4.2.1天然地基评价

拟建场地分布厚层湿陷性黄土，湿陷程度属一般～严重，所有风机点位场地均存在较大湿陷性，部分点位处湿陷下限深度大于20m，为大厚度湿陷性黄土场地，因此本工程拟建建（构）筑物不宜采用天然地基作为基础持力层。

4.2.2地基处理评价

基础位于②层黄土状粉土中。②层黄土状粉土及以下分布的③层黄土状粉质黏土及④层黄土状粉土均具有湿陷性，湿陷程度属一般～严重，湿陷等级大多属Ⅲ-Ⅳ的自重湿陷性场地，应依据《湿陷性黄土地区建筑规范》（GB50025—2018）相关条文对基底以下湿陷性黄土进行地基处理；地基处理建议采用灰土挤密桩法；地基处理施工质量应满足有关现行国家标准的要求，以处理后的地层为基础持力层。同时需做好场地防水、散水工作，严禁地表水对地基土的浸泡，以免造成地基的不均匀沉降。

4.2.3桩基础

场区土层具有自重湿陷性，除采取结构措施及地基处理外，还可考虑采用桩基础，穿透湿陷性黄土层，以非湿陷性黄土层⑤层作为桩端持力层，桩型选择干成孔（旋挖）灌注桩或预制桩。本项目中风机上部承载力较高，建议选用桩基础。

由于拟建场地湿陷土层厚、湿陷等级高，建议采用干作业成孔（扩底）灌注桩，桩基持力层建议选择⑤层粉土、⑥1层粉砂或⑥2层细砂，桩基施工过程中，做好浅部土层孔壁支护以防塌孔，并要考虑湿陷性引起的负摩阻力影响。对于有砂土地层的风机点位，在施工时需要在开挖后尽快灌注，以防发生窜孔。若采用混凝土预制桩，桩基持力层建议选择⑤层粉土，设计时应充分考虑建筑物对基础荷载要求以便确定桩的类型选择和深度要求。

4.3工程风险与环境因素分析

（1）黄土具有块状结构、垂直节理发育、孔隙大等特点，当其在一定压力和水的作用下发生湿陷时，土体结构会快速破坏，承载力急剧下降，从而对工程施工安全造成严重危害。首先应采取防水措施，其次保证地基处理或桩基施工质量，并且在雨季期间要加强对场区沉降量的监测，以防出现不均匀沉降等工程风险。

（2）开挖深度较大，基坑支护结构失效带来的坑壁整体失稳或局部大变形，因此可考虑采用土钉墙或钢板桩支护等方案进行预防。

（3）建设厂区周围一般紧邻村庄，可能会产生噪音、空气污染等对居民生活的不利影响，同时居民平时的耕地等生产生活，也可能会导致工程建设期间的安全风险增加。

5结语

综上所述，岩土工程勘察技术在湿陷性黄土地区风电场的建设中起着至关重要的作用，尤其体现在针对湿陷性黄土的探井取样、土工试验及岩土工程分析评价等方面。因此，为了保证工程的可行性和安全性，在湿陷性黄土地区条件下进行岩土工程勘察时，需要运用先进且正确的技术手段和方法。在未来的工程实践中，我们也应不断总结经验，不断创新技术手段，不断完善质量管理体系，以应对各种复杂多变的地质环境条件，为岩土工程的可持续发展贡献力量。参考文献[1] 肖乾.岩土工程勘察质量控制与评价方法研究[D].合肥：安徽建筑大学，2020.

[2] 周长安.工程勘察质量信息化管理系统构建与实证研究[D].重庆：重庆大学，2020.

[3] 岳家明，张正鑫，周薇.岩土工程勘察常见问题及其优化措施研究[J].交通世界，2022（18）：170-172.

[4] 韦琼宝.复杂地形地质条件下岩土勘察技术研究[J].中国金属通报，2020（3）：263-264.[5] 庆克伟.某项目岩土工程勘察及参数选用[J].江西建材，2022（8）：100-102.