粉土在饱水状态下易于散化与结构软化

❶ 判断地基液化时什么叫饱和土，为什么饱和土只有粉土和黏土两类，不能有别的吗，比如回填土

在抗震设计规范里，就只有你说的两种土质和沙土，回填土都含有有机杂质，反倒不容易液化。而对于上面三种土质，很容饱含水（最大含水率），而且粉土和黏土饱含水后承载强度降低（软化），一旦遇到有振动，当然会液化，这是不容置疑的。但沙土饱含水后承载力不一定降低（尤其当含砂率达到70%后），但这是有一定条件的，就是不能有流动的空间，否则有承载力也是假的。所以当沙土遇到外围有振动时，因为有流动性特点，也会产生液化效果。

❷ 岩土体的工程地质分类和鉴定

一、岩体

（一）岩体（岩石）的基本概念岩体（岩石）是工程地质学科的重要研究领域。岩石和岩体的内涵是有区别的两个概念，又是密不可分的工程实体。在《建筑岩土工程勘察基本术语标准》（JG J84-92）中给出的岩石定义是：天然产出的具有一定结构构造的单一或多种矿物的集合体。岩石的结构是指岩石组成物质的结晶程度、大小、形态及其相互关系等特征的总称。岩石的构造是指岩石组成物质在空间的排列、分布及充填形式等特征的总称。所谓岩体，就是地壳表部圈层，经建造和改造而形成的具有一定岩石组分和结构的地质体。当它作为工程建设的对象时，可称为工程岩体。岩石是岩体内涵的一部分。

岩体（岩石）的工程分类，可以分为基本分类和工程个项分类。基本分类主要是针对岩石而言，根据其地质成因、矿物成分、结构构造和风化程度，用岩石学名称加风化程度进行分类，如强风化粗粒黑云母花岗岩、微风化泥质粉砂岩等。岩石的基本分类，在本书第一篇基础地质中有系统论述。工程个项分类，是针对岩体（岩石）的工程特点，根据岩石物理力学性质和影响岩体稳定性的各种地质条件，将岩体（岩石）个项分成若干类别，以细划其工程特征，为岩石工程建设的勘察、设计、施工、监测提供不可缺少的科学依据，使工程师建立起对岩体（岩石）的明确的工程概念。岩石按坚硬程度分类和按风化程度分类即为工程个项分类。

在岩体（岩石）的各项物理力学性质中，岩石的硬度是岩体最典型的工程特性。岩体的构造发育状况体现了岩体是地质体的基本属性，岩体的不连续性及不完整性是这一属性的集中反映。岩石的硬度和岩体的构造发育状况是各类岩体工程的共性要点，对各种类型的工程岩体，稳定性都是最重要的，是控制性的。

岩石的风化，不同程度地改变了母岩的基本特征，一方面使岩体中裂隙增加，完整性进一步被破坏；另一方面使岩石矿物及胶结物发生质的变化，使岩石疏软以至松散，物理力学性质变坏。

（二）岩石按坚硬程度分类

岩石按坚硬程度分类的定量指标是新鲜岩石的单轴饱和（极限）抗压强度。其具体作法是将加工制成一定规格的进行饱和处理的试样，放置在试验机压板中心，以每秒0.5～1.0M Pa的速度加荷施压，直至岩样破坏，记录破坏荷载，用下列公式计算岩石单轴饱和抗压强度：

深圳地质

式中：R为岩石单轴饱和抗压强度，单位为MPa；p为试样破坏荷载，单位为N；A为试样截面积，单位为mm²。

对岩石试样的几何尺寸，国家标准《工程岩体试验方法标准》（GB/T50266-99）有明确的规定，试样应符合下列要求：①圆柱体直径宜为48～54mm；②含大颗粒的岩石，试样的直径应大于岩石的最大颗粒尺寸的10倍；③试样高度与直径之比宜为2.0～2.5。

在此标准发布之前，岩石抗压强度试验的试样尺寸要求如下：极限抗压强度大于75M Pa时，试样尺寸为50mm×50mm×50mm立方体；抗压强度为25～75MPa时，试样尺寸为70mm×70mm×70mm立方体；抗压强度小于25MPa时，试样尺寸为100mm×100mm×100mm立方体。

（G B/T 50266-99）的规定显然是为了方便取样，以金刚石钻头钻探，取出的岩心进行简单的加工，即可成为抗压试样。岩样的尺寸效应对岩石抗压强度是略有影响的。

岩石按坚硬程度分类，各行业的有关规定，虽然各自表述方式有所区别，但其标准是基本一致的（表2-2-1）。

表2-2-1 岩石坚硬程度分类

除了以单轴饱和抗压强度这一定量指标确定岩石坚硬程度外，尚可按岩性鉴定进行定性划分。国标：建筑地基基础设计规范（GB50007-2002）按表2-2-2进行岩石坚硬程度的定性划分。其他规范的划分标准大同小异。

表2-2-2 岩石坚硬程度的定性划分

岩石坚硬程度的划分，无论是定量的单轴饱和抗压强度，还是加入了风化程度内容的定性标准，都是用于确定小块岩石的坚硬程度的。岩石的单轴饱和抗压强度是计算岩基承载力的重要指标。

（三）岩石按风化程度分类

关于岩石风化程度的划分及其特征，国家规范和各行业的有关规范中均有规定，其分类标准基本一致，表述略有差异。表2-2-3至表2-2-10是部分规范给出的分类标准。

表2-2-3《工程岩体分级标准》（GB50218-94）岩石风化程度划分表

表2-2-4《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）岩石按风化程度分类表

续表

表2-2-5《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTJ024-85）岩石风化程度划分表

表2-2-6《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）岩体风化带划分表

《港口工程地质勘察规范》（JTJ240-97）、《港口工程地基规范》（JTJ250-98）岩体风化程度的划分按硬质、软质岩体来划分，硬质岩石岩体风化程度按表2-2-7划分。软质岩石岩体风化程度按表2-2-8划分。

表2-2-7 硬质岩石岩体风化程度划分表

表2-2-8 软质岩石岩体风化程度划分表

表2-2-9《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB5037-1999）岩石风化程度分类表

续表

表2-2-10 广东省《建筑地基基础设计规范》（DBJ15-31-2003）岩石风化程度划分表

国家标准《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）对岩石的风化只有第4.1.3条作如下叙述：岩石的风化程度可分为未风化、微风化、中风化、强风化和全风化。未列表给出风化特征，但在岩石坚硬程度的定性划分中（表A.0.1）把不同风化程度的岩石归类到了岩石坚硬程度的类别中。

深圳市标准：《地基基础勘察设计规范》（报批稿）关于岩石风化程度的划分标准，基本采用了《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》GB（50307-1999）的表述形成和内容（表2-2-9），文字略有调整。

纵观各类规范对岩石风化程度的划分，可以看出：

1）除个别规范未列出未风化一类外，岩石风化程度的划分均为未风化、微风化、中等（弱）风化、强风化和全风化。特征描述简繁不一，中等风化与弱风化相对应的风化程度略有差别。

2）风化程度的特征描述，主要是岩石的结构构造变化、节理裂隙发育程度、矿物变化、颜色变化、锤击反映、可挖（钻）性等方面来定性划定。部分规范用波速和波速比及风化系数来定量划定是对岩石风化程度确定的有力支撑。

3）从新鲜母岩到残积土的风化过程是连续的，有些规范把残积土的特征描述放在岩石风化程度划分表中，有一定的道理。国际标准：ISO/TC182/SC，亦将风化程度分为五级，并列入了残积土。从工程角度考虑，残积土对母岩而言已经发生了全面质的变化，物理力学性质和对它的理论研究已属松软土，表中对残积土特征的表述对区别残积土与全风化岩是有现实意义的。

4）国家标准：《工程岩体分级标准》中“岩石风化程度的划分”（表2-2-3）看似简单，规范“条文说明”解释了这一现象，表2-2-3关于岩石风化程度的划分和特征的描述，仅是针对小块岩石，为表2-2-2服务的，它并不代表工程地质中对岩体风化程度的定义和划分。表2-2-2是把岩体完整程度从整个地质特征中分离出去之后，专门为描述岩石坚硬程度作的规定，主要考虑岩石结构构造被破坏，矿物蚀变和颜色变化程度，而把裂隙及其发育情况等归入岩体完整程度这另一个基本质量分级因素中去。

5）上述列表中可以看出，某些规范把硬质岩石和软质岩石的风化程度划分区别开来，而《工程岩体分级标准》中“岩石坚硬程度的定性划分”表（2.2-2）将风化后的硬质岩划入软质岩中。这里有两个概念不可混淆：一是从工程角度看，硬质岩石风化后其工程性质与软质岩相近，可等同于软质岩；二是新鲜岩石中是存在软质岩的，如深圳的泥质砂岩、泥岩、页岩等。

6）相邻等级的风化程度其界线是渐变的、模糊的，有时不一定能划出5个完整的等级，如碳酸盐类岩石。在实际工作中要按规范的标准，综合各类信息，结合当地经验来判断岩石的风化等级。

（四）岩体的结构类型

在物理学、化学及其地质学等学科中对“结构”这一术语的概念是明确的，但有各自的含义，如原子结构、分子结构、晶体结构、矿物结构、岩石结构、区域地质结构、地壳结构等等，岩体作为工程地质学的一个主要研究对象，提出“岩体结构”术语的意义是十分明确的。

岩体结构有两个含义，可以称之为岩体结构的两个要素：结构面和结构体。结构面是指层理、节理、裂隙、断裂、不整合接触面等等。结构体是岩体被结构面切割而形成的单元岩块和岩体。结构体的形状是受结构面的组合所控制的。

事实上，所有与岩石有关的工程，除建筑材料外，都是与有较大几何尺寸的岩体打交道，岩石经过建造成岩（岩浆岩的浸入，火山岩的喷出，沉积岩的层状成沉积，变质岩的混合与动力变质）及后期的改造（褶皱、断裂、风化等），使得岩体的完整性遭到了巨大的破坏，成为了存在大量不同性质结构面的现存岩体。为了给工程界一个明朗的技术路线，不妨以建造性结构面和改造性结构面（软弱结构面）为基础，从各自侧面首先对岩体结构基本类型进行研究，其次将两方面的成果加以综合，即可得出关于岩体结构基本类型的完整概念（图2-2-1）。

（1）以建造性结构面为主的岩体结构基本类型的划分（表2-2-11）

表2-2-11 建造性结构面的岩体结构分类

（2）以改造性结构面（软弱结构面）为主的岩体结构类型的划分（表2-2-12）

表2-2-12 改造结构面为主的岩体结构分类

图2-2-1 岩体结构示意图

（3）由建造性结构面和改造性结构面形成的三维岩体

三维岩体表现出了复杂多变的岩体结构特征，将其综合归纳，形成了较系统的岩体结构类型（表2-2-13）。

表2-2-13 岩体结构类型及其特征

表中表述的岩体结构类型及其特征基本上涵盖了深圳地区岩体的全部结构类型。

（4）岩体完整程度的划分

地质岩体在建造和改造的过程中，岩体被风化、被结构面切割，使其完整性受到了不同程度的破坏。岩体完整程度是决定岩体基本质量诸多因素中的一个重要因素。影响岩体完整性的因素很多，从结构面的几何特征来看，有结构面的密度，组数、产状和延展程度，以及各组结构面相互切割关系；从结构面形状特征来看，有结构面的张开度、粗糙度、起伏度、充填情况、水的赋存等。从工程岩体的稳定性着眼，应抓住影响稳定性的主要方面，使评判划分易于进行。在国标：《工程岩体分级标准》（GB50218-94）中，规定了用结构面发育程度、主要结构的结合程度和主要结构面类型作为划分岩体完整程度的依据，以“完整”到“极破碎”的形象词汇来体现岩体被风化、被切割的剧烈变化完整程度（表2-2-14）。

表2-2-14 岩体完整程度的定性分类表

在1994版的《岩土工程勘察规范》中，未见此表。很明显，此表在《工程岩体分级标准》中出现后，在2001版修订后的《岩土工程勘察规范》中得到了确认和使用。

（五）岩体基本质量分级

自然界中不同结构类型的岩体，有着各异的工程性质，岩石的硬度、完整程度是决定岩体基本质量的主要因素。在工程实践中，系统地认识不同质量的工程岩体，针对其特征性采取不同的设计思路和施工方法是科学进行岩体工程建设的关键。

1994年，国家标准《工程岩体分级标准》（50218-94）给出了岩体基本质量分级的标准（表2-2-15）。在此之前发布的国家标准《岩土工程勘察规范》（GB50021-94），该表是作为洞室围岩质量分级标准的。在2001年修订的《岩土工程勘察规范》（GB50021-2001）中，岩体基本质量分级以表2-2-15的形式来分类，岩体基本质量等级按表2-2-16分类。

表2-2-15 岩体基本质量分级

表2-2-16 岩体基本质量等级分类

（六）岩体围岩分类

地铁、公路、水电、铁路以及矿山工程等行业，均有地下洞室和隧道（巷道）开挖，工程勘察均需对工程所处的围岩进行分类。不同的规范对围岩的分类方法略有不同。

1.隧道围岩

《地下铁道、轻轨交通岩土工程勘察规范》（GB50307-1999）和《公路工程地质勘察规范》（JTJ064-98）规定，隧道围岩分类按表2-2-17划分。

表2-2-17 隧道围岩分类

续表

2.围岩工程地质

《水利水电工程地质勘察规范》（GB50287-99）规定，在地下洞室勘察时，应进行围岩工程地质分类。分类应符合表2-2-18规定。

表2-2-18 围岩工程地质分类

上表中的围岩总评分T为岩石强度、岩体完整程度、结构面状态、地下水和主要结构面产状5项因素之和。各项因素的评分办法在该规范中均有明确规定。围岩强度应力比亦有专门的公式计算。

3.铁路隧道围岩

《铁路工程地质勘察规范》（TB10012-2001）规定，隧道工程地质调绘时，应根据地质调绘、勘探、测试成果资料，综合分析岩性、构造、地下水及环境条件，按表2-2-19分段确定隧道围岩分级。

表2-2-19 铁路隧道围岩的基本分级

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该规范还规定，铁路隧道围岩分级应根据围岩基本分级，受地下水，高地应力及环境条件等影响的分级修正，综合分析后确定。关于岩体完整程度的划分，地下水影响的修正，高地应力影响的修正及环境条件的影响，规范中都有明确的规定。

4.井巷工程围岩

矿山工程中的井巷工程，其功能和结构更为多样，所以井巷工程对围岩的分类更加详尽，各种定性和定量指标明显多于其他标准。《岩土工程勘察技术规范》（YS5202-2004、J300-2004）规定，井巷工程评定围岩质量等级按表2-2-20划分围岩类别。

表2-2-20 井巷工程围岩分类

续表

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5.工程岩体

国家规范：《锚杆喷射混凝土支护技术规范》（GB50086-2001）从工程岩体支护设计和施工的需要出发，给出围岩分级表，与表2-2-20相比，仅少了Ⅵ、Ⅶ两类，主要工程地质特征少了岩石质量指标RQD和岩体及土体坚固性系数两栏，其他完全相同。

（七）岩质边坡的岩体分类

《建筑边坡工程技术规范》（GB50330-2002）对岩质边坡的岩体分类方法，见表2-2-21

表2-2-21 岩质边坡的岩体分类（GB50330-2002）

续表

表2-2-22 岩体完整程度划分

（八）深圳地区岩体分类、鉴定中存在的问题和改进意见

1）深圳地区的建筑工程除大量的房屋建筑外，公路（道路）桥梁、水利、地铁、铁路等均有大量的投资建设，各行业对岩体质量等级的划分在执行不同规范的分类标准。在当前情况下，这一状况将继续下去。但是，对某一岩体的不同分类标准，仅仅是某一行业的习惯性作法。宏观上看不同分类标准的具体内容并无原则性的区别。无论采用哪种标准都不应该影响岩体评价的正确性。

2）岩体工程特性的评价中，岩体的结构分类应该受到足够的重视。尤其是高大边坡、地质灾害评估等岩体结构对岩体稳定起主导作用的工程项目。只有采取多种科学勘察手段和缜密地进行分析，岩体的结构特征才能弄清楚。

3）岩石风化程度的判断，现场工作除很具经验的野外观察和标准贯入试验外，应多采用岩体波速测试方法，使之成为常用方法之一。准确的波速测试结果，可能比标贯试验所得结果更能准确地判断岩石的风化程度。

4）岩石的风化程度是随埋藏深度的增加而减弱的，风化岩石的强度则是随埋藏深度的增加而增加的。为了充分发挥地基承载力，深圳市地基基础勘察设计规范（送审稿）将厚层花岗岩强风化带分为上、中、下3个亚带，其划分方法见表2-2-23。

表2-2-23 厚层花岗岩强风化带细分

需要指出的是，花岗岩的风化规律一般是上部风化严重，随深度增加而减弱，但也有个别情况，有时随深度增加风化程度并无明显变化，故在划分风化亚带时，应视强风化带的厚度和风化程度改变的深浅，也可以划分一个亚带或两个亚带，不可强求一律划分为3个亚带。

龙岗区的碳酸盐类岩石——灰岩、白云岩、大理岩等基本上不存在全风化和强风化层。由于构造的影响或是其他某种原因（如表面溶蚀剧烈），可能岩石的裂隙比较发育，块度比较小。

二、土体

（一）土体的含义及其工程地质分类

土是泛指还没有固结硬化成岩石的疏松沉积物。土是坚硬岩石经过破坏、搬运和沉积等一系列作用和变化后形成的。土多分布在地壳的最上部。工程地质学把土看作与构成地壳的其他岩石一样，均是自然历史的产物。土的形成时间、地点、环境以及形成的方式不同，其工程地质特性也不同。因此在研究土的工程性质时，强调对其成因类型和地质历史方面的研究具有特殊重要意义。

土的工程地质分类有以下特点：①分类涵盖自然界绝大多数土体；②同类或同组的土具备相同或相似的外观和结构特征，工程性质相近，力学的理论分析和计算基本一致；③获取土的物理力学指标的试验方法基本相同；④工程技术人员，从土的类别可以初步了解土的工程性质。

土的工程地质分类是以松散粒状（粗粒土）体系和松散分散（细粒土）体系的自然土为对象，以服务于人类工程建筑活动为目的的分类。分类的任务是将自然土按其在人类工程建筑活动作用下表现出的共性划分为类或组。

合理的工程地质分类，具有以下实际用途：①根据土的分类，确定土的名称，它是工程地质各种有关图件中划分土类的依据；②根据各类土的工程性质，对土的质量和建筑性能提出初步评价；③根据土的类型确定进一步研究的内容、试验项目和数量、研究的方法和方向；④结合反映土体结构特征的指标和建筑经验，初步评价地基土体的承载能力和斜坡稳定性，为基础和边坡的设计与施工提供依据。

土的工程地质分类有普通的和专门的两类。普通分类的划分对象包括人类工程活动可能涉及的自然界中的绝大多数土体，适用于各类工程，分类依据是土的主要工程地质特征，如碎石土、砂土、黏性土等。专门分类是为满足某类工程的需要，或者根据土的某一或某几种性质而制定的分类，这种分类一般比较详细，比如砂土的密实度分类，黏性土按压缩性指标分类等等。应当指出的是，普通分类与专门分类是相辅相成的，前者是后者的基础，后者是前者的补充和深化。

（二）国外土的工程分类概况

近几十年来，国外在土的工程地质分类研究方面有很大进展，工业和科学技术发达的主要国家，都分别先后制定了各自全国统一的分类标准（表2-2-24）。其中英国、日本、德国的分类均以美国分类为蓝本，结合各自国情适当调整、修改而制定的。

表2-2-24 一些国家的土质分类简况

上述各国的土质分类，都采用了统一分类体系和方法，不仅使各自国内对土质分类有了共同遵循的依据，而且体现了国际统一化的趋势，以促进国际交流与合作。

下列美国的统一分类法（表2-2-25）作为样本，以了解国外分类的标准和方法。

表2-2-25 美国的土的统一分类法

续表

（三）国内土的工程分类

1.统一分类法

1990年，国家标准《土的分类标准》（GBJ 145-90）发布，并于1991年8月起执行。在此之前或之后，水利水电、公路交通等行业土的分类标准与GBJ 145-90标准没有明显区别。（GBJ 145-90）土的分类如表2-2-26和表2-2-27所示。

表2-2-26 粒组的划分

表2-2-27 土质分类表

2.建筑分类法

国标《建筑地基设计规范》（GB50007-2002）土的分类方法（简称：建筑分类法）如表2-2-28。这是从早期《工业与民用建筑地基基础设计规范》（TJ7-74）（试行）到《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）一直延续下来的土的分类标准。在TJ7-74规范之前，我国一直沿用前苏联规范（HИTY127-55）。建筑分类法在房屋建筑地基基础工程或类似的工程中广泛运用，这在不少行业规范中得以反映，此分类方法也为广大工程技术人员所熟知。目前深圳除公路、铁路行业外，大多采用此分类标准，并纳入到深圳市的地方标准之中。

表2-2-28 土的分类

（四）土的状态分类

土的状态分类属专门分类。对于某种行业或某类工程，土的状态标准是有所区别的，现以《岩土工程勘察规范》（50021-2001）中规定的最常用的分类标准，对碎石土、砂土、粉土的密实度和对粉土的湿度及黏性土的状态进行分类，见表2-2-29至表2-2-34。

表2-2-29 碎石土密实度按M_63.5分类

表2-2-30 碎石土密实度按N₁₂₀分类

表2-2-31 砂土密实度分类

表2-2-32 粉土密实度分类

表2-2-33 粉土湿度分类

表2-2-34 黏性土状态分类

（五）土的现场鉴别方法

1.碎石土密实度现场鉴别方法（表2-2-35）

表2-2-35 碎石土密实度现场鉴别

2.砂土分类现场鉴别方法（表2-2-36）

表2-2-36 砂土分类现场鉴别

3.砂土密实度现场鉴别方法（表2-2-37）

表2-2-37 砂土密实度现场鉴别

4.砂土湿度的现场鉴别方法（表2-2-38）

表2-2-38 砂土湿度现场鉴别

5.粉土密实度现场鉴别方法（表2-2-39）

表2-2-39 粉土密实度现场鉴别

6.粉土湿度现场鉴别方法（表2-2-40）

表2-2-40 粉土湿度现场鉴别

7.黏性土状态现场鉴别方法（表2-2-41）

表2-2-41 黏性土状态现场鉴别

8.有机质土和淤泥质土的分类

土按有机质分类和鉴定方法，《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的分类方法见表2-2-42。深圳市沿海近岸地区存在大量淤泥或淤泥质土，在上更新统（Q₃）的杂色黏土中，有一层泥炭质土，局部有泥炭层发育。

表2-2-42 土按照有机质分类

（六）土的定名和描述

1.统一分类法定名

1）巨粒土和含巨粒的土、粗粒土按粒组、级配、所含细粒的塑性高低可划分为16种土类；细粒土按塑性图、所含粗粒类别以及有机质多寡划分16种土类。

2）土的名称由一个或一组代号组成：一个代号即表示土的名称，由两个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示副成分（土的级配或土的液限）；由3个基本代号构成时，第一个代号表示土的主成分，第二个代号表示液限；第三个代号表示土中微含的成分。

《土的分类标准》（G B J145-90），对特殊土的判别，列出了黄土，膨胀土和红黏土。对花岗岩残积土并没有特别加以说明。根据深圳有关单位的经验，花岗岩残积土中的砾质黏性土相当于G B J145-90中的含细粒土砾，代号GF；砂质黏性土相当于细粒土质砾，代号GC-GM；黏性土相当于高液限粉土一低液限粉土，代号M H-M L。对淤泥和淤泥质土，G B J145-90分的不细，从工程需要出发，淤泥和淤泥质土的分类宜按建筑行业标准。

2.建筑行业定名

建筑行业定名依照下列几个标准：

1）土名前冠以土类的成因和年代。

2）碎石土和砂土按颗粒级配定名。

3）粉土以颗粒级配及塑性指数定名。

4）黏性土以塑性指数定名。

5）对混合土按主要土类定名并冠以主要含有物，如含碎石黏土，含黏土角砾等。

6）对同一土层中有不同土类呈韵律沉积时，当薄层与厚层的厚度比大于三分之一时，宜定为“互层”；厚度比为十分之一至三分之一时，宜定为“夹层”；厚度比小于十分之一的土层且多次出现时，宜定为“夹薄层”。当土层厚度大于0.5m时，宜单独分层。

3.土的描述内容

（1）当按统一分类法（GBJ145-90）定名时，应按下列内容描述

1）粗粒土：通俗名称及当地名称；土颗粒的最大粒径；巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数；土颗粒形状（圆、次圆、棱角或次棱角）；土颗粒的矿物成分；土颜色和有机质；所含细粒土成分（黏土或粉土）；土的代号和名称。

2）细粒土：通俗名称及当地名称；土颗粒的最大粒径；巨粒、砾粒、砂粒组的含量百分数；潮湿时土的颜色及有机质；土的湿度（干、湿、很湿或饱和）；土的状态（流动、软塑、可塑或硬塑）；土的塑性（高、中或低）；土的代号和名称。

（2）当按建筑分类法（GB50007-2002）定名时，应按下列内容描述

1）碎石土：名称、颗粒级配、颗粒排列、浑圆度、母岩成分、风化程度、充填物的性质和充填程度、胶结性、密实度及其他特征。

2）砂土：名称、颜色成分、颗粒级配、包含物成分及其含量、黏粒含量、胶结性、湿度、密实度及其他特征。

3）粉土：名称、颜色、包含物成分及其含量、湿度、密实度、摇振反应及其他特征。

4）黏性土：名称、颜色、结构特征、包含物成分及其含量、摇振反应、光泽反应、干强度、韧性、异味及其他特征。

5）特殊性土：除应描述上述相应土类的内容外，尚应描述其特征成分和特殊性质，如对淤泥尚需描述臭味、有机质含量；对填土尚需描述物质成分、堆积年代、密实度和均匀程度等。

6）互层（夹层）土：对具有互层、夹层、夹薄层特征的土，尚应描述各层的厚度及层理特征。

❸ 为什么饱和砂土、粉土在地震作用下容易发生液化现象

这个是土动力学的范畴。
砂土、粉土颗粒比较大，黏性比较差，既留不住水，自己也不老实。留不住水，仅剩的那点黏性颗粒就随水流一起冲刷走了，自己不老实，一遇到大的震动它就分崩离析。土动力学那帮苦崽儿好像管这个叫振动液化现象，特征是短时间内构造强度大幅下降。

❹ 德商高速公路鄄城黄河大桥桥基砂土液化综合评判

邢永强

（河南省国土资源科学研究院地质环境所，郑州 450053）

《隧道建设》，文章编号：1672-741X-(2006)-03-0017-04

摘要 德商高速公路鄄城黄河大桥桥位区地震活动频繁，地基饱水的粉、细砂层发育。通过场地液化势宏观和微观判别，对桥区地基进行了液化综合评判，计算了桥区地基液化指数，划分了液化等级；指出砂土液化必须采用多种方法进行综合判别，以提高液化判别的可靠性。

关键词 砂土液化 场地液化势 综合评判

1 引言

地基液化是地震所引起的显著震害之一，地震引起的砂土液化导致建筑物整体失稳等现象越来越受到人们的关注。我国1966～1976年期间先后发生的邢台、海城和唐山3次强地震事件，都伴随着大范围的地震液化，致使建筑物倒塌，造成了严重经济损失和人员伤亡。地基的抗震问题中最突出的是饱和砂土的液化，若能事先准确判别液化，就可在设计中采取适当措施加以预防；如果漏判、误判，将会给工程留下安全隐患。在烈度值较高的地区进行工程建设，液化判别是可液化地基需要解决的首要问题。

饱和砂土的地震液化是基于多种因素共同作用的一个复杂过程，其内因在于砂土质条件，如相对密度、颗粒级配、平均粒径、不均匀系数、渗透系数、塑性指数、粘粒含量、土体结构及超固结比等，即地基土质条件；外因在于动荷条件，如震级大小、幅值、频率、历时及方向等，主要指区域地震条件；媒因即催化因素，埋藏条件（包括上覆地层的排水条件、有效压力及应力历史等）、场地地形地貌、地下水作用、地基与建筑物的相互作用等，主要指场地条件。对于地震液化的评价，实质上就是对上述各种因素在给定条件下可能产生的作用进行全面的估计。本文通过场地液化势宏观判别与微观判别相结合的方法对桥位区的砂土液化进行了比较详细的综合评判，并以此为例，探讨评判中值得研究的问题和方法，以便今后能尽量合理地评价在地震作用下的饱和砂土的液化问题。

2 工程概况

拟建鄄城黄河公路大桥是一座横跨黄河的特大桥梁，地处山东省西南部鄄城县以北，位于山东、河南两省交界处，地理位置在东经115°15′～115°35′，北纬35°35′～36°00′之间，是规划建设的德（州）至商（丘）高速公路的一个重要控制工程，起点桩号K199+150，终点桩号K206+870，全长7.720km，工程投资估算总金额为9.12亿元。鄄城黄河公路大桥的建设，将成为解决拟建的德州至商丘高速公路运输的关键；对改善我国公路交通网，晋煤东运、中原油田的开发等均具有重要意义。

3 桥基场地岩土工程条件

拟建大桥桥位区（以下称评估区）位于黄河中下游，地处黄河冲积平原，属华北平原的一部分；黄河两岸为广阔的河漫滩地，地形平坦开阔，地层地貌总体变化不大，为河漫滩相二元结构。地基土主要以第四系全新统冲积低液限亚砂土为主，夹薄层低液限亚粘土和粉细砂，黄色、黄褐色、灰黄色，粘粒平均含量小于7%，软塑或流塑状，容许承载力80～110kPa。由于地下水位埋藏较浅（0.00～3.00m），上部砂性土、黏性土常处于地下水位以下，土层松散饱和、力学强度较低，工程地质条件较差，压缩性高，结构疏松不均匀，层位、层次变化大，常以互层状、薄层状及透镜体状出现；标贯击数为3～13击，底板埋深25～30m（河南省国土资源科学研究院，2005）。

4 评估区地质构造

评估区位于中国三级阶梯的中后部，区域大地构造上属中朝准地台，地处新华夏系第二沉降带东濮凹陷与鲁西隆起区菏泽断凸的交汇地带，区域地质构造较复杂。评估区处于鲁西隆起的西部边缘，处于断裂强烈活动带，较大断裂主要有：西侧为呈南北向分布的聊兰大断裂，南侧呈东西向分布的郓城断裂，东部呈南北向分布的曹县断裂，范县与鄄城交界处呈东西向分布的范梁断裂，范梁断裂沿鄄城北部伸入范县境与聊兰断裂交会，桥位北岸接该断裂呈现垂直交叉态势。其中，聊兰大断裂为本区的主要控震断裂，该断裂为新华夏系构造体系，生成时间晚、规模大，新生代乃至全新世仍有强烈活动迹象；该断裂使东西两侧菏泽断凸与东濮凹陷落差最大达7 000余m，成为东濮凹陷与鲁西隆起的主要分界断层。西部凹陷区的持续下降，沉积了巨厚的新生代地层，凹陷区与东部相对稳定的鲁西隆起之间产生强大的剪切能，在交界断层上逐渐集聚，促使断层深部撕裂和浅部滑动，成为强震源泉，形成了范县、鄄城、菏泽地震构造带。国家地震局将该地区列为地震重点监视区，对各类工程建设有较大影响。

5 地震活动概况

评估区位于华北平原地震带南端，历史上鄄城、范县及附近地区发生2.0级以上地震部分记录见表1。国家地震局通过分析华北地区历史上发生的地震，得出地震活动具有周期性的规律，活跃期之间为稳定期，其中活跃期如下：

第一活跃期：1022～1068年共46年，后接平静期140年；

第二活跃期：1209～1368年共159年，后接平静期115年；

第三活跃期：1484～1730年共246年，后接平静期84年；

第四活跃期：1815～现在（未结束）。

评估区区域新构造运动强烈，构造上处在华北第二沉降带和第三隆起带过渡带，是华北第4个地震活动期内强震的空白地段。3级以上地震发生频率为23年/次，大部分的强震都集中在断裂带交会的部位。根据本区新构造运动非常活跃的特点，推测本区地震今后仍会频繁发生。

根据国家质量技术监督局发布的GB18306—2001《中国地震动参数区划图》，评估区内地震动峰值加速度为0.20 g，评估区内地震基本烈度为Ⅷ度。

表1 鄄城、范县及附近地震部分记录一览表Table1 The partial earthquake records in Juancheng，Fan county and nearby regions

6 场地液化势宏观判别

场地液化势宏观判别主要考虑下列3个因素：地基土质条件、区域地震条件和场地条件。

6.1 地基土质条件

（1）砂土类型：从唐山和海城地震地表喷砂的粒度分析，七度区液化砂土主要为粉、细砂及部分亚粘土，其平均粒径D₅₀介于0.021～0.170mm之间，不均匀系数U_c介于1.9～3.4之间，而粒径D₅₀小于0.005mm的粘粒含量不大于10%。评估区内粉土的粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率小于7%，不均匀系数U_c介于2.0～3.6之间，具备砂土液化形成条件。

（2）砂土密实度：地震时，松散、饱水的砂土比密实状态下的砂土更易液化。因为饱和砂土受震动作用时产生的孔隙水压力与土的密度有密切的关系，土的密度越小，自由水越多，孔隙水压力就越大。因此，砂土的相对密度是判别是否产生地震液化的定性指标之一。从海城、唐山地震经验来看，砂的相对密度如大于0.55，七度区可不发生液化；由于标贯值N_63.5值越小，表示土越松，其沉降液化量也越大，所以实际工程中，砂土的相对密度一般可根据所得实际土层的标准贯入锤击数N_63.5查得相对密度。评估区内标贯击数为3～13击，砂土的相对密度在0.28～0.58之间。

6.2 区域地震条件

地震强度和历时是产生液化的一个必要条件。研究表明，在一定条件下，地震强度越大，震动历时越长，砂土越容易液化。据宏观经验，液体一般出现在地震烈度大于Ⅵ度地区；按海城、唐山和国外一些震例调查结果，一般可液化区的烈度为Ⅶ度。评估区区域新构造运动强烈，处于范县、鄄城、菏泽地震构造带内，国家地震局将该地区列为地震重点监视区；评估区内地震基本烈度为Ⅷ度，正处于可液化区的烈度值之内。

6.3 场地条件

（1）地质地貌特征：砂土液化的发生与一定的地质地貌特征有着内在联系。据唐山地震时76个液化点和15个非液化点的工程地质资料统计：砂土液化分布较多的地貌单元分别为冲积平原区，Ⅰ级阶地、河漫滩，地层时代为Q_4-新两种。国外学者Youd和Perkins的研究结果表明：饱和松散的水力冲填土差不多总会液化。评估区为全新统，位于黄河中下游，地处黄河冲积平原，由现代河床、Ⅰ级阶地及河漫滩地貌单元组成，具备容易液化的地质地貌特点。

（2）埋基深度及地下水位情况：砂土埋藏深度多数在地表30m范围内，少数大于30m，地下水埋深极浅（0.00～3.00m），根据海城、唐山地震的统计资料表明，地下水位深度3m以内地区易发生液化，因而当地下水位高于液化层层顶或较为接近时，孔隙水动水压力容易产生作用，形成足够的水压，使砂土颗粒处于悬浮状态达到完全液化。

综上所述砂土液化判别结果：评估区区域新构造运动强烈，处于地震构造带内，地震基本烈度为Ⅷ度；区内为全新统，地处黄河冲积平原，由现代河床、Ⅰ级阶地及河漫滩地貌单元组成；粘粒（粒径小于0.005mm的颗粒）含量百分率小于7%，不均匀系数U_c介于2.0～3.6之间，相对密度在0.28～0.58之间，地下水埋深极浅（0.00～3.00m），具备砂土液化形成的区域地震条件、地基土质条件以及场地条件。

7 场地液化势微观判别

有关液化判别的微观方法很多，笔者主要采用标准贯入试验法、剪切波速法和静力触探法对场地的液化势进行判别。

7.1 标准贯入试验法评判

当饱和土标准贯入锤击数（未经杆长修正）小于液化判别标准贯入锤击数临界值时，则判为液化，否则不液化。在地面以下15m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值按下式（建筑抗震设计规范GB50011—2001，2001）计算：

N_cr=N₀［0.9+0.1（d_s-d_w）］（3/ρ_c）^1/2

在地面以下15～20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值按下式（建筑抗震设计规范GB50011—2001，2001）计算：

N_cr=N₀（2.4-0.1d_w）（3/ρ_c）^1/2

将计算结果按

计算液化等级，式中符号意义见文献：建筑抗震设计规范GB50011—2001，2001。

应用该法对场地内6个孔共28个计算点进行液化判别（表2，式中原始数据见文献：河南省交通规划勘察设计院，2005），除埋深在18～20m的4个试验点不液化外，其余各点均液化。该工程液化指数平均值为23.83，判别结果为严重液化。

表2 鄄城黄河大桥饱和砂土液化计算结果（建筑抗震设计规范法）Table2 The result of saturated sand liquefaction at Yellow River Bridge of Juancheng（Regulations on Seismic Design of Building）

7.2 剪切波速法评判

波速法评判即依据土层剪切波速的观测数值，按下列公式（岩土工程勘察规范GB50021—2001，2002）进行计算判别：

当实测剪切波速V_s大于按下式计算的临界剪切波速时，可判别为不液化。

环境·生态·水文·岩土：理论探讨与应用实践

将计算结果按

计算液化等级，式中符号意义见文献：岩土工程勘察规范GB50021—2001，2002。

此方法仅适用于判别地下15m范围内饱和砂土和粉土的地震液化。根据现有的宏观震害调查资料，地震液化主要发生在浅层，深度超过15m的实例极少，故本方法仍有其积极的现实意义。

本次对评估区内进行剪切波速值测试的钻孔共计3个，结果见表3，液化指数平均值为31.83，判别结果为严重液化。

表3 鄄城黄河大桥剪切波速孔饱和砂土液化计算结果Table3 The result of saturated sand liquefaction of shear wave velocity hole at Yellow River Bridge of Juancheng

7.3 静力触探法评判

静力触探法评判是当实测计算比贯入阻力P_s或实测计算锥尖阻力q_c小于液化比贯入阻力临界值P_scr或液化锥尖阻力临界值q_ccr时，应判别为液化土。参数值按下式（岩土工程勘察规范GB50021—2001，2002）确定：

P_scr=P_s0·α_w··α_u·α_p

q_ccr=q_c0·α_w·α_u·α_p

α_w=1-0.065（d_w-2）

α_u=1-0.05（d_u-2）

将计算结果按

计算液化等级，式中符号意义见文献：岩土工程勘察规范GB50021—2001，2002。

应用该法对场地内4个孔共19个计算点进行液化判别，除埋深在17～20m的两个试验点不液化外，其余各点均液化。该工程液化指数平均值为29.76，判别结果为严重液化。

8 综合评价

通过上述评判，显然可以看出，由于不同规范的要求和评判方法的不同，得出的结果存在一定的差异，但判别结果宏观相近。综合上述宏观和微观判定，评估区可产生砂土液化现象是客观的趋势，其主要液化特点：

（1）该场地在Ⅷ度地震烈度时具有液化趋势，液化程度为严重。

（2）可液化层以埋深较浅的亚砂土、细砂和粉砂夹层为主，埋深为2.0～17.0m，主要分布于现代河床和两岸上部砂类土层。

9 几点认识

（1）上述经验法都是结合地震液化的影响因素建立的公式，但考虑的范围和侧重点各不相同，对不同场地的适用程度也不同，且各种方法均有误判，因而有必要采用多种方法进行综合判别，以提高判别结果的可靠性。

（2）上覆非液化土层厚度是影响液化的主要因素，覆盖层越薄越易液化（杨健等，2003），评估区内粉土覆盖层较薄，标准贯入法仅考虑埋深，未考虑上覆地层的岩性和厚度，静力触探则很好地考虑了这一点。

（3）对土质的考虑，标贯法与波速法均是以粒度成分（粘粒含量）考虑粘粒对场地液化影响的，静力触探法则是以反映土的固有特性的I_p对场地液化影响的。因为对土体性质起决定作用的是粘土矿物颗粒含量，液塑限主要反映粘土矿物的成分和含量，而粘粒（＜0.005mm）含量仅反映土中细颗粒的含量（尹兴科等，2004）。从这一点上来说，静力触探法比标准贯入法和波速法更适用于粉土场地液化的判别。

（4）采用标准贯入试验虽然是一个比较简单且适用的现场原位测试方法，但在工程地质勘探中受到多种因素的控制：如钻进方法、标准贯入设备、操作的熟练程度和准确性等；而静探试验人为因素少，试验精度高，结果稳定。为此建议在粉土液化判别时，以静力触探方法为主，综合考虑宏观判别和标贯等方法的判别结果，将液化级别适当调整后，作为粉土液化判别的最终结果。

参考文献

中华人民共和国建设部.2001.GB50011—2001，建筑抗震设计规范.北京：中国建筑工业出版社.

中华人民共和国建设部.2002.GB50021—2001，岩土工程勘察规范.北京：中国建筑工业出版社.

河南省国土资源科学研究院.2005.鄄城黄河公路特大桥工程建设场地地质灾害危险性评估报告.郑州：河南省国土资源科学研究院.

河南省交通规划勘察设计院.2005.鄄城黄河公路大桥初步设计.郑州：河南省交通规划勘察设计院.

刘艳华，尹兴科，席满惠.2004.粘粒和粘土矿物对砂土液化影响的探讨.勘察科学技术，（3）：6～8，26.

杨健，路学忠，陈庆寿.2003.砂土液化影响因素及其判别方法.岩土工程界，6（9）：51～53.

Estimation of Sand Liquefaction about the Foundation of the Yellow River-Bridge in the Project of De-Shang Expressway in Juan County

Xing Yong-qiang

（Scientific Academy of Land and Resources of Henan，Zhengzhou 450053）

Abstract：The research region of yellow river-bridge in the project of De-Shang expressway in Juan county lies in Yellow River flooded area，where earthquakes are active frequently，and the ground developed with saturated silt and fine sand beds.Through the macro and microcosmic discriminating method，we analyses the synthetic discrimination of the foundation，and give the index and level of sand liquefaction.We also suggest that sand liquefaction must be synthetic evaluation by using many methods to improve the dependability of evaluation of liquefaction potential.

Key words：sand liquefaction；liquefaction tendency of site；synthetic discrimination

❺ 土洞地基稳定性的影响因素及定性评价

影响土洞地基失稳的因素有许多，如地基土层组成结构、地下水、地表水、振动、人为因素等，其中地下水和地表水是最关键的因素。

3.1.1 地基土层的影响

3.1.1.1 地基土层组成结构的影响

地基土体的组成结构不同，土体产生渗透破坏的形式及抵抗渗透变形的能力也不同。一般来说，级配良好的松散砂土容易产生潜蚀和管涌破坏，其临界水力坡度相对较低，抵抗渗透变形的能力也相对较低。在相同水力条件下容易产生渗透变形，形成土洞塌陷。级配不好且密实的砂砾土，则不容易产生渗透变形，因而也就不容易形成土洞塌陷。黏性土由于孔隙较小、粒间连接力较强，因此较难产生单个颗粒呈悬浮状态的管涌破坏，而产生流土或接触冲刷破坏，其破坏缘于土体在渗透力作用下抗剪强度不足而发生。因此，土体的抗剪强度不同，其抵抗渗透变形及塌陷的能力也不同。呈软塑状态且黏粒含量低的土，其抗剪强度较低，故抵抗渗透变形及塌陷的能力也较低，较容易产生土洞塌陷。呈坚硬状态且黏粒含量高的土，抗剪强度较高，较难产生渗透变形。表现为临界水力坡度大，产生流土破坏的临界破坏力也较大(当黏粒含量达60%时，临界压强P_c可达到450kPa)，因此也不容易产生土洞塌陷^[35]。

具有混杂结构的覆盖层，表明其抗塌性能较差。这是由于此类结构较松散，且粗细颗粒渗透性能差异大，在其接触面上容易产生接触冲刷而形成土洞和塌陷。当砂卵石层直接覆盖在基岩上时，例如桂林漓江一级阶地常常出现这种地层结构，最有利于地基失稳塌陷的孕育；其次是黏性土、砂卵石层混层结构；再其次是均一的黏性土地层。

3.1.1.2 地基土覆盖层厚度的影响

通过对桂林市西城区大量钻孔资料和地表测绘资料的统计分析表明，覆盖层厚度越小，岩溶塌陷越发育。厚度小于6m区域的塌陷个数占总塌陷个数的74%以上；厚度小于10m区域的塌陷个数占总塌陷个数的99%以上；覆盖层厚度大于10m时，基本上不会发生岩溶塌陷^[35]。

3.1.2 地下水活动的影响^[32]

岩溶地下水的活动主要表现为水位的升降，流速、流量和水力坡降的变化，它可以由降水等自然因素引起，也可以由于人为因素如建筑基坑降(排)水、水库和给排水工程渗漏及灌溉等改变岩溶地下水的水动力条件，加剧地下水的活动。据统计，桂林市80%以上的岩溶塌陷(含土洞塌陷)是在地下水强径流带发生的。对于岩溶塌陷的发育，它是一种十分敏感和活跃的动力因素，其作用主要有以下几种：

3.1.2.1 地下水位下降改变土体性状的作用

地下水位下降对土体性状的改变，主要表现在以下几个方面：

(1)改变土的重度：土的重度随含水量的增大而增大，对一般黏性土来说，土体在饱水之后，重度可增加20%左右。重度增大，塌陷体重量增加，从而加速土洞拱顶垮落。许多的岩溶塌陷发生于久旱雨后，这与地下水位升高，土体重度突然增加有关。

(2)改变土体结构：对于许多红粘土地基，含水量增加时产生膨胀，干燥时收缩，并随之出现垂直裂隙，土体被切割，土体的抗剪强度降低，不利于土洞地基的稳定。同时，土体中出现的垂直裂隙，还有利于雨水、地表水下渗，加快潜蚀作用，使土洞拱顶更易垮落，产生塌陷。

(3)地下水位下降的失托增重作用：岩溶地下水位下降，使其对覆盖层或土洞顶板的浮托力消减，相当于使土体自重增加。其消减值主要取决于水位下降值及土体重度的变化：

Δp=(γ-γ′)Δh

式中：Δp为浮托力消减值；γ为水位下降后原水位以下土体的重度；γ′为水位下降前水位以下土体的浮重度(γ′=γ_sat-1)；

Δh为水位下降值(水头差)；γ_sat土体的饱和重度。

故Δp=[1-(γ_sat-γ)]Δh

对于不透水的黏性土，水位下降后，在毛细作用高度范围内，其重度变化很少，接近于饱和重度。因此，其浮托力消减值约等于消减的承压水头值，为其上限极值，即：

Δp=Δh

对于透水性良好的砂性土，水位下降后土体孔隙中所含的水很快流失，此时其重度接近于干重度。因此，其浮托力消减值的下限极值约为：

Δp=(1-n)Δh

式中：n为土体的孔隙率。

因此，浮托力的消减值随岩、土体岩性结构的不同，变化(1-n)Δh与Δh之间。失托增重作用使盖层或土洞顶板的稳定性降低，在盖层薄而松软、岩溶水位埋深浅的地方，可直接导致土洞地基失稳塌陷。

3.1.2.2 渗透潜蚀作用

岩溶地下水位的下降，使地下水的坡降和流速增大，动水压力增强，从而对岩溶洞隙通道中的松散充填物和覆盖层产生侧向潜蚀、冲刷和掏空作用。在上述作用下，土洞不断向上扩展而导致塌陷。

地下水潜蚀型塌陷形成的整个过程中时间可长可短，长者几年，甚至几十年，短者只需几小时，主要取决于地下水水位变幅、频度、搬运能力、土体矿物成分、土层厚度以及地下岩溶的规模、连通性等。

地下水流的动水压力(渗透压力)p为：

p=J·γ_w

式中：J为水力梯度；γ_w为水的重度。

地下水侧向渗流具有的动能E_f为：

按达西公式：

；V=KJ

式中：M为水的质量；U 为水的实际速度；V为水的渗透速度；K为渗透系数；J为水力梯度；n为岩、土体孔隙率。

由于K、n均为常数，则动能E_f与水力梯度J的平方成正比，其增长很显著。

在工程实践中，常以临界水力梯度J_kp来表征潜蚀起始的临界条件。临界水力梯度是指土颗粒在地下水流作用下从静止变为运动状态时的水力梯度，见本书式(1-6)。此时地下水动水压力与土的浮重度相等，土体处于极限平衡状态。

3.1.2.3 真空负压吸蚀作用

在封闭较好的岩溶、土洞空腔，当岩溶地下水位下降至覆盖层底板以下，由承压转为无压时，在岩溶空腔中的水、气形成了负压，对盖层产生了附加吸力而使其遭到吸蚀剥落并向下迁移。对于上覆土层中所含的水，负压使其增加了向下渗透的附加水头，从而加剧了对土体的潜蚀作用，加速了土体的破坏和土洞的形成与扩展。负压的大小取决于覆盖层的封闭程度和水位的下降速度，在完全封闭的条件下，其理论最大值为一个大气压。应该指出，负压现象是经常可见的，在塌陷的形成中起一定的作用。但由于覆盖层的封闭性往往是相对的，地下水位下降速度一般也较缓慢，因此其作用是有限的。完全由负压吸蚀产生的塌陷只有在岩溶、土洞空腔封闭很好，而上覆土层较薄的条件下才有可能出现。

3.1.2.4 地下水位波动的崩解作用

由于岩溶地区广泛地存在由蒙脱石、伊利石和高岭土等亲水矿物组成的红粘土，地下水易对红粘土产生崩解作用。抽、排水导致地下水具有比自然条件下更大的波动，地下水通过洞、隙开口处的反复升降运动，对覆盖层产生浮托力的反复增减，并使之反复饱和失水，其结果使覆盖土层底部及沿裂隙的土体遭到崩解、散体、剥落而向下迁移，形成土洞并向上扩展。即使在自然条件下，地下水位的波动也能形成土洞，这些土洞除位于基岩面附近外，还多见于水位的季节变动带中。其原因除上述崩解作用外，还与地表水的下渗和潜蚀作用有关。

一般来说，地下水位变幅愈大，频度愈高，土体的崩解率愈大。

3.1.2.5 岩溶地下水位上升的水、气正压力顶托和冲爆作用

岩溶地下水位上升，岩溶空腔中的水、气形成正压，对顶板盖层产生顶托作用，当水位上升幅度大而盖层较薄，顶托力超过盖层强度时，就可使盖层开裂破坏导致土洞地基失稳塌陷。

当岩溶地下水位在连续降雨、停止抽排水等因素影响下急速上升时，岩溶空腔中的气体，若具备封存条件则被压缩形成压缩气团，如顶盖岩土体强度不足，则可冲破顶盖产生气爆，而导致塌陷，并伴有地鸣、冒气、冒水现象。

3.1.2.6 水击作用

岩溶管道中的地下水流经常处于不稳定状态，当岩溶薄顶板突然塌落(如工程爆破或车辆振动所致)或塌陷土体突然落入有水管道，管道中充填物的堵塞或冲决，由于岩溶水局部水流受阻突变可能引起岩溶管道内压力大幅波动和往复传播，使水流速度突然变化，从而有水击压力施加于洞壁，从而产生水击波的水击作用，使与管道相通的洞隙上方覆盖层被击穿而塌陷，可能诱发土洞或溶洞局部顶板进一步塌落，直至使上覆土体亦发生陷落。并伴随有地鸣、冒水、喷沙等现象。参考儒科夫斯基公式，其水击压力以水头值表示为：

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

岩溶区溶洞及土洞对建筑地基的影响

式中：ΔH为水击压力水头高度(m)；v 为水击波速度(m/s)；Δv 为水流速度变化值(m/s)；g为重力加速度(m/s²)；v₀为水中压缩波速度(m/s)，C₀=1425m/s；E为灰岩的弹性模量(MPa)；K为水的弹性系数(MPa)，K=2.07×10³MPa；d/σ为岩溶管道直径与管壁厚之比。

如桂林市柘木镇塌陷，1997年11月11日，柘木镇附近漓江航道进行水下基岩爆破，爆破引起的振动，使位于附近漓江河床上处于临界状态的两处基岩塌陷，诱发1.2级的塌陷地震，震动冲击波形成强大的水击效应，高压水气流沿岩溶管道裂隙系统传递，并向上覆土层挤压扩散，引起喷水喷沙喷气现象，致使部分土洞顶板被掀起，产生塌陷。随着溶洞中水气压力的快速消散，地下水回流，产生负压和真空吸蚀作用，致使另一部分土洞进一步发生塌陷。本次塌陷共产生塌坑40个，影响面积达0.2km²。这是一起典型的由多种诱因而导致的土洞地基失稳塌陷。

3.1.3 地表水的活动

(1)地表水下渗产生的潜蚀作用：地表水的流动下渗进入地基土体中，当土层中地下水渗流的水力梯度大于临界水力梯度J_kp时，土体中的细颗粒在孔隙通道中移动并被携出，土层产生潜蚀破坏并形成土洞或塌陷。

例如桂林工学院教四楼墙体开裂，该教学楼始建于1956年，在1992年，该楼东侧一楼联合教室基础突然下榻，使基础与上部墙体脱离达5cm，形成一个直径4m的凹塌区，墙体由一楼开始至三楼，裂缝宽2～15mm，该教室只好停止使用进行地基处理，其原因是隔壁的厕所与化粪池长期漏水使地基红粘土湿化、软化直至潜蚀流失所致。此外，桂林工学院原图书馆的墙体开裂，也是由于地表池内水渗漏产生潜蚀作用使地面变形。

(2)酸、碱性污水入渗的化学潜蚀作用：酸、碱性工业废水具有很强的溶蚀能力，不但使场地排水设施迅速破坏，造成污水大量集中渗漏，而且入渗污水使土体中的可溶性组分被溶解淋滤，土体结构受到削弱，尤其是对于铁、钙质胶结的红粘土地基，土体强度降低，并加剧了入渗水流的潜蚀作用，形成土洞，导致盖层失稳塌陷。首先是含有各种酸(如H₂SO₄、HCl等)的废水排入地下后，溶解地基红粘土胶结，强度降低；其次是污水中的一些化合物(如H₂S、NH₃等)经过氧化作用后形成酸，增强了污水中的酸性，从而加剧了溶解作用；此外，地表废水(含污水)排入地下后，通过同离子效应或盐析作用，也会促使铁、钙质胶结物的溶解。

例如1983年桂林市第二造纸厂塌陷，该厂排出的酸性废水中pH值小于2.0，Cl^-含量达到61262mg/L，这些废水通过排污沟渗入地下后，在附近钻孔中取地下水分析化验，结果为地下水中pH值小于6.0(区内地下水pH值一般在6.5～8.5 之间)，Cl^-含量在35～65mg/L之间，最高达620.4mg/L。据该厂处理车间勘探资料，施工49个钻孔中有26个孔遇到土洞，一些土洞中充填有酸、碱物质，塌陷即是由于含酸废水下渗，使地下水中pH值降低，对土体中易溶盐的溶蚀作用加强，土洞规模不断扩大而导致塌陷。

(3)河水水位的波动作用：在河水与地下水联系密切的地区，岩溶地下水随河水位的升降而波动。在洪水位迅速下降时，地下水位随之消落，因渗透性的差异，盖层地下水位消落滞后于岩溶地下水位，使两者之间获得最大的水头差，促进了盖层地下水向下伏岩溶水垂向渗透潜蚀作用。同时岩溶地下水位的快速消落还能引起岩溶空间的真压吸蚀作用。

当地下水位缓慢下降时，原充水空间变为充气空间，后因受某种突发因素激发(如暴雨、岩溶突水等)，岩溶地下水位又快速急剧上升，使充气空间受到压缩而产生气爆作用，气爆可能会冲开或冲裂土洞洞腔顶部产生塌陷。

(4)水利工程产生的水压力和渗漏：岩溶地区的水利工程建设如水库等，因水库蓄水后水位上升产生巨大的静水压力，将改变原来地基土应力平衡状态，若地基中存在土洞，此时土洞有可能破坏失稳；水库放水导致库水位快速下降时，也可能在封闭的河道内产生负压力，同样可以导致土洞塌陷。另外，水库渗漏也有可能产生潜蚀、流土等，产生土洞，土洞并进一步扩大将导致塌陷失稳。

3.1.4 人为振动(地震)

人为振动如爆破、车辆和机械振动、建筑施工(如打桩等)对地面的振动作用等，在一定条件下也可诱发土洞塌陷的产生。例如1997年3月17日桂林市中山南路某建筑工地施工，一辆装载建筑用砂的汽车驶入工地，使场地发生直径约5～8m，深约2.1m的塌陷坑；又如桂林市区内有2处在铁路路基下或附近地带，由于车辆往返震动，在原有土洞的基础上引起地面塌陷。

其结果是使土体结构受破坏，抗剪强度降低，造成抗塌力减小，从而破坏土洞原有的平衡条件，促使土洞塌陷的产生。如桂林鲁山水泥厂宿舍区，在场地勘察时，因钻机振动而导致塌陷。一般来说，振动致塌均发生在土洞、溶洞发育地区，主要是起到加速加快原有土洞的破坏，并不会形成新的土洞。

地震产生的地震力，可使土洞盖层的岩土体受到破坏，造成塌陷。其产生的冲击作用，使土体的颗粒之间产生反复的压缩——拉伸和剪切作用，而使岩、土体的结构破坏，强度降低，导致失稳塌陷。此外在粉土、砂土地基中，也容易产生砂土液化，导致地基中孔隙水压力骤然上升，颗粒间的有效应力减小以至完全消失，抗剪强度完全丧失，变成像液体一样的状态，从而导致土洞地基塌陷。

3.1.5 人为因素

(1)人工加载：人工加载使盖层中增加一个附加应力，改变盖层的力学平衡状态，降低其稳定性。当土洞顶板处于接近极限平衡状态时，加载作用往往造成土洞顶板的失稳破坏，导致塌陷。加载直接作用在土洞上面，增加了土洞的致塌力，一旦致塌力大于抗塌力后，土洞发生塌陷失稳。

(2)人工抽水：人工抽水将在抽水井附近形成水位下降漏斗及强径流—排泄带，改变地基中水力坡度和水动力条件，诱发土洞塌陷。例如在砂、土或卵石等互层混合组成的地基中，当进行大流量、大降深抽水时，常因水位下降，地下水流速突然增大，水动能增加，加速地下水对土、砂颗粒的搬运动力，使原来地基中的粘土或粉细砂随水被携带走，在地基中形成细通道或土洞，继而引发塌陷。

此外，已有经验表明，地下水开采强度直接影响着岩溶塌陷强度及塌陷范围。地下水开采量愈大，塌陷数量愈多。

❻ 岩土类型和性质

岩土体是地质灾害的载体，地质灾害一般都是通过岩土体的变形破坏而表现出来的，是地质灾害成生的物质基础。

受地壳运动的控制，“兰—郑—长”工程地段分布有不同年代、成因、物质成份和结构的岩土体，类型复杂多样，工程地质性质各异，它们对地质灾害的形成、分布和活动起着主导作用。岩土体分布出露的特点是：山区、丘陵以岩体为主，而高原、盆地、平原则以土体为主；管线经过地段绝大多数是土体。下面分别就岩体和土体讨论其分布、类型、性质及对地质灾害成生的制约。

（一）岩体

岩体在管线工程地段主要分布于甘肃、陕西段的关山—陇山，山西段的中条山、霍山和太原东山，河南段的大交口镇—观音堂、义马—新安和大别山等地段，湖北、湖南段的大别山和江南丘陵地等地段，总长约300km，约占管线全长的10%。

参考国标《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的规定，先将岩体按坚硬程度分大类，再由岩石的成因类型、岩性和工程性质，将本管道工程沿线的岩体划分为4类7种（表4-1）。现作简要讨论。

1.坚硬岩类

按成因类型划分为岩浆岩、变质岩和沉积岩3种亚岩类。

岩浆岩类管线地段分布于祁连山褶皱带、秦岭—大别山褶皱带和扬子地台。分别有加里东期、华力西期、燕山期侵位的，其中祁连山褶皱带三期皆有，岩性为花岗岩、石英闪长岩；秦岭—大别山褶皱带为燕山期花岗岩；扬子地台为加里东期和燕山期的花岗岩和花岗闪长岩。一般呈岩基和岩株状产出，整体块状构造，致密坚硬，物理力学性质均质，各向同性。应该说其工程性质优良，但在亚热带环境中化学风化强烈。地质灾害一般不甚发育，以小型崩塌为主。

变质岩类在管线地段的祁连山褶皱带、华北地台、秦岭—大别山褶皱带有分布。祁连山褶皱带主要出露于关山—陇山地段，为中元古界陇山群和前震旦系，主要岩性为大理岩、黑云母片麻岩、混合岩、结晶片岩。华北地台出露于山西支干线的中条山、霍山、太原东山，为太古界涑水群和太岳山群，岩性为混合岩化的黑云角闪斜长片麻岩、斜长角闪岩、大理岩、磁铁石英岩、黑云变粒岩、角闪变粒岩等，岩性复杂，风化较强。秦岭—大别山褶皱带出露于大悟一带，为中上元古界红安群含磷的变粒岩、大理岩和石英片岩夹片麻岩，抗风化能力较弱。由于受片麻理、片理及节理的影响，使岩体的工程地质性质呈明显的各向异性和不均一性。地质灾害不甚发育，一般以小型崩滑为主。

表4-1 岩体类型汇总表

沉积岩类在丘陵、山区分布较广，在各大构造单元中皆有，其地质年代自中元古界至中生界早期几乎皆有，岩性复杂多样，主要有：中元古界熊耳群和汝阳群的安山玢岩、玄武岩、石英砂岩，新元古界洛峪群三教堂组的石英砂岩（以上均在河南境内）；上元古界长城系、震旦系的石英砂岩、白云岩、硅质岩、冰碛砾岩等；下古生界寒武系、奥陶系的中厚、厚层碳酸盐岩；上古生界泥盆系的砂岩和碳酸盐岩，石炭、二叠系的中厚、厚层状灰岩和中生界三叠系碳酸盐岩等（上古生界及中生界皆为扬子地台）。按岩性大类可划分为火山喷出沉积岩、碎屑岩和碳酸盐岩三大类。它们的共同特点是，层理构造发育且较厚，抗风化能力较强，但碳酸盐岩具溶蚀性，岩溶较发育，工程地质性质具各向异性。上述这几类岩性分布地段地质灾害一般不甚发育，有小型崩滑和岩溶塌陷（覆盖型岩溶地段）等地质灾害。

2.较硬岩

按成因类型可划分为变质岩和沉积岩两大亚类。

变质岩类分布于祁连山褶皱带、秦岭—大别山褶皱带和扬子地台中，岩性主要是较软弱片岩和千枚岩、板岩。在祁连山褶皱带的管线地段，新元古界长城系变质细砂岩、千枚岩；秦岭—大别山褶皱带信阳群、商城群的云母石英片岩、绿色片岩、绢云石英片岩、浅变质凝灰质砂岩等：扬子地台中元古界冷家溪群和新元古界板溪群的板岩、千枚岩、变质凝灰岩、变质砂岩等。上述各类岩体的共同特点是：片理、千枚理、板理等结构面发育，地面风化较强烈，残坡积层厚度往往较大。岩体具明显的各向异性，力学强度相对较弱。崩塌、滑坡和泥石流等山地地质灾害较发育。

沉积岩类分布于华北地台和扬子地台中，华北地台岩性主要是上古生界和中生界粘土岩、铝土岩页岩、泥质粉砂岩、含煤层；扬子地台主要是泥盆系粉细砂岩、粘土岩、页岩、泥灰岩。它们层理发育、薄层状为主，遇水易软化、崩解，风化也较强烈。由上述岩体组成的丘陵山区，地质灾害较发育，主要有崩塌、滑坡、泥石流和采煤引起的地面塌陷和地裂缝灾害（在山西、河南境内较突出）。

3.软弱岩

这大类岩体主要是沉积岩类，较广泛分布于各大地构造单元中生代晚期和新生代陆相盆地中，地质年代为白垩系、古近系和新近系。由于固结压密程度低，岩体孔隙率高，强度小，变形大。岩性主要是河湖相的砂砾岩、砂岩和泥岩，夹淡水泥灰岩，含石膏、芒硝。岩石一般干单轴抗压强度小于30MPa，而新近系岩石成岩性更差，接近于土体，干单轴抗压强度不足于5MPa，属极软岩。这类岩石遇水易软化崩解，抗风化能力亦低。但这类岩体出露地段地形起伏小，地质灾害不发育，主要有膨胀性岩体的轻度胀缩变形灾害，还存在采空塌陷灾害。

4.软硬相间岩

这大类岩体主要也是沉积岩类，较广泛分布于华北地台和扬子地台的古生界和中生界地层中，一般是两种强度和刚性差异较大的岩性相互成层或间夹；古生界常见的是灰岩与页岩互层，砂岩与泥页岩互层，中生界常见的是砂岩与泥页岩互层。在外力作用下会发生层间错动和脱开，而在地下水等作用下更会泥化而形成泥化夹层，层面间强度降低而成为典型的软弱结构面。所以这类地层组合可以称之为“易滑地层组合”，较易产生滑坡。此外，软硬相间岩层差异风化显著，“上硬下软”组合的条件下，软岩易形成岩龛，崩塌也较普遍。

（二）土体

土体在管线地段广泛分布，约占全长的90%。按地质成因，可划分为残积土、坡积土、洪积土、冲积土、淤积土和风积土等；按粒度成份，可划分为碎石土、砂土、粉土和粘性土。对一些具有特殊成份和结构、工程性质也特殊的土，则可单独划分为特殊土，本管线工程的特殊土有黄土类土、膨胀土、盐渍土和淤泥质土等。这里我们也参考国标《岩土工程勘察规范》（GB50021—2001）的规定，将土体划分为碎石土、砂土、粉土、粘性土和特殊土5大类（表4-2）。以下分别就一般土和特殊土作简要讨论。

1.一般土体

一般土体包括各种成因类型的碎石土、砂类土、粉土和粘性土。

（1）碎石土：

碎石土指的是土中粒径d＞2mm的颗粒质量超过总质量50%的土。根据规定，碎石土可再划分为砾质土、卵（碎）石土和漂（块）石土，它们的粒径分别＞2mm、20mm或200mm的质量，超过总质量50%。一般冲积成因的碎石土分选性和滚圆度较好，位于河床和河流阶地二元结构的下部，而其他成因的则较差。本工程各段情况是：甘肃段砾卵石占45%～70%，粒径一般 20～80mm，呈次圆—次棱角状，一般分布于冲洪和平原表层之下。陕西段分布于渭河及其各支流以及山前洪积扇。河流冲积成因者在河漫滩和河床地段，在渭河干流厚度可达20～40m，结构较均一；而洪积扇区则为大小混杂的砂卵石为主。山西段主要分布于汾河、龙凤河和潇河等山间河谷地段，以砂卵砾石为主，磨圆较好，级配良好。河南段主要分布在伊洛河、沙颍河等诸河流河谷区，以砂砾卵石为主。湖北—湖南段碎石土多分布于低山丘陵斜坡地带，多为残坡积成因，碎石成分随母岩而变化。一般碎石土较疏松，孔隙比大，渗透性强，地基承载力高。

表4-2 土体类型汇总表

（2）砂类土：

砂类土指的是土中粒径d＞2mm的颗粒质量不超过总质量的50%,d＞0.075mm的颗粒质量超过总质量50%的土；根据颗粒级配还可划分为砾砂、粗砂、中砂、细砂和粉砂，一般是冲洪积成因的。此类土在本工程的情况是：甘肃段分布于洪积平原表层土之下，主要由粉细砂、中细砂组成，松散—中密状态。陕西段分布于渭河及支流的漫滩、一级阶地和古河道中，以中细砂和粉细砂为主，常含少量砾石，除河漫滩地段外，砂层均埋藏于细粒土之下，厚度不均一，多呈透镜体状，孔隙度大，渗透性强，中粗砂是良好的地基持力层，而饱水粉细砂则易产生震动液化。山西段分布于黄河、汾河及其较大支流的河床、河漫滩和阶地，一般为砂砾石混合，厚度较大。也有在山前倾斜平原区前缘的洪积砂砾石，与细粒土组成多层结构。河南段分布除了与碎石土相同外，在沙颍河以南淮河平原各河流河漫滩和一级阶地前缘地带，表层之下为中细砂，稍密—中密状态，厚度不稳定。砂类土一般级配较好，渗透性较强，一般是良好的地基持力层，但在地震烈度≥Ⅶ区需关注饱和粉细砂的震动液化问题。

（3）粉土和粘性土：

粉土和粘性土也可称之为“细粒土”，前者是土中粒径d＞0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50%，且塑性指数Ⅰ_P≤10的土；而后者则Ⅰ_P＞10的土。这两类土大量广泛分布于郑州—长沙段洪冲积平原和丘陵地段。具各种成因类型。一般洪冲积成因的土体较密实，孔隙比小，含水量相对较少，透水性弱，强度高，地基承载力高。而丘陵地带的残坡积成因者往往与碎石土混杂，土体孔隙性大，透水性相对较强，在久雨或强降雨时，易产生坡积层崩滑。

2.特殊土

（1）黄土类土：

黄土类土是第四纪时期特殊的大陆松散沉积物，它在世界各地分布广而性质特殊。这类土在我国主要分布于西北、华北和东北地区，面积达60万km²以上，以北纬34°～45°之间最为发育，这些地区位于我国西北沙漠区的外围东部地区，具有大陆性干旱少雨气候的特点。黄土类土从早更新世（Q₁）开始堆积，经历了整个第四纪，直至现今还未结束。按地层时代及其基本特征，黄土类土可分为3类：老黄土、新黄土和新近堆积黄土（表4-3）。老黄土是Q₁、Q₂时期堆积的，分别称“午城黄土”和“离石黄土”，一般无湿陷性；新黄土一般是Q₃时期堆积的，称“马兰黄土”，也有Q₄早期的，具湿陷性，分布面积最广（约占60%）；新近堆积黄土一般是Q₄晚期堆积的，湿陷性不一。各地黄土类土总厚度不一，陕甘黄土高原地区最厚，可达100～200m，河谷地区一般只有数米至30m左右，且主要是新黄土。黄土类土的成因一直是争论的热点问题，但普遍的看法是，风积成因是主要的，也有冲积、洪积、坡积、冰水堆积等成因类型。颗粒成份以粉粒为主，富含碳酸钙，具大孔性，垂直节理发育，具湿陷性等特征者，称 “典型黄土”，而有些特征不明显者则称“黄土状土”。下面讨论一下本管线工程黄土类土的特性。

本管线工程的黄土类土分布于兰州—郑州段（含山西支干线）。不同地段黄土类土的粒度成份和结构有所不同，所以其物理力学指标和工程地质性质也有明显差异。下面我们以Q₃典型的湿陷性黄土为代表作分析。

首先是黄土的颗粒组成，将兰州、西安、太原、洛阳四地作比较（表4-4）。可以看出它们的差异，总趋势是：由西北往东南砂粒和粉粒含量愈来愈小，而粘粒含量则愈来愈大，而粉粒所占比例最大是一致的。所以有人将西部黄土称之为“砂黄土”，而东部为“粘黄土”。 黄土的颗粒组成对其湿陷性有一定影响，即砂粒含量愈多，湿陷性愈强，而粘性愈多则湿陷性愈弱。

表4-3 不同年代黄土的特征

表4-4 湿陷性黄土的颗粒组成单位：%

各地湿陷性黄土的基本物理力学性质指标列于表4-5中。

由西往东的总趋势是：土体的密度和天然含水率愈来愈大，液限和塑性指数也愈来愈大，孔隙比愈来愈小；而三项力学性质指标变化规律则不明显。而且可看出，陇西和陇东地区指标相近似，关中地区与汾河流域也比较接近，而豫西地区与前面的4个地区则又有明显差异。上述规律很重要，因为它与黄土的湿陷性相关的，即自西往东湿陷性逐渐变弱。

管线地段湿陷性黄土的湿陷系数（δ_s），经大量统计后汇总于表4-6中。从表中可看出，湿陷系数陇西地区最大，陇东地区次之，关中地区汾河流域再次之，而豫西则最小；而且高阶地的湿陷系数要大于低阶地。按有关规定，δ_s＞0.015时，该黄土为湿陷性土；δ_s为0.015～0.03时湿陷性轻微，δ_s为0.03～0.07时湿陷性中等；δ_s＞0.07时，湿陷性强烈。所以说，陇西和陇东地区黄土具中等—强烈湿陷性，关中地区和汾河流域黄土具中等湿陷性，而豫西地区黄土为轻微—中等湿陷性。

表4-5 各地湿陷性黄土基本物理力学性质指标

表4-6各地黄土湿陷系数（δ_s）统计表

湿陷性对黄土地区地质灾害的成生和活动关系密切，地基的湿陷变形破坏本身就是黄土地区特殊的地质灾害。此外由于黄土结构疏松，以及大孔性和垂直节理发育，潜蚀地质灾害也很普遍。由于黄土的湿陷和潜蚀特性，还可诱发崩塌、滑坡和泥石流灾害。

（2）膨胀土：

具有明显遇水膨胀和失水收缩的土称膨胀土。这类土在我国主要分布在南方山前丘陵、垅岗和二、三级阶地上，大多数是晚更新世及以前的残坡积、冲洪积和湖积物。从外表看，膨胀土一般呈红、黄、褐、灰白等不同颜色，具斑状结构，常含有铁锰质或钙质结核。土体常有网状开裂，有腊状光泽的挤压面，类似劈理。土层表面常出现各种纵横交错的裂隙或龟裂现象，这与失水土体强烈收缩有关。膨胀土的胀缩特性，主要是土中含有较多的粘粒，一般粘粒含量高达35%以上，而且这些粘粒大部分为亲水性很强的蒙脱石和伊利石等粘土矿物，膨胀收缩能力较强。天然状态下，膨胀土一般致密坚硬，天然含水率较小，所以土体常处于硬塑或坚硬状态，压缩性较低，强度较高；但在浸水膨胀后，强度明显降低，压缩性增大。膨胀土的这种胀缩特性，对工程建设会带来危害。按我国有关规定，凡自由膨胀率δ^ef大于40%者，即可定名为膨胀土，40%≤δ^ef＜65%为弱膨胀土，65%≤f＜90%为中等膨胀土，δ^ef≥90%为强膨胀土。

本管线工程的膨胀土主要分布于湖北境内的黄陂县周港、应城支线和五里桥—贺胜桥—横沟桥一带：在河南境内的平顶山、周口西、郾城—驻马店的沙汝河平原和确山—信阳北的低山丘陵也有零星分布。

湖北境内的膨胀土主要分布于高程30～45m的垅岗和岗间坳沟地带，自然地形坡度平缓。土体时代为更新世，颜色呈棕黄、褐黄、棕红色，土体平均自由膨胀率：周港一带下更新统82%（最大99%），应城支线中更新统62%（最大109%），五里桥—贺胜桥一横沟桥一带上更新统44%（最大72%）。土体胀缩性危害主要导致当地居民低层建筑墙体拉裂破坏，斜坡和水渠边坡坍滑。

河南境内的膨胀土分布于淮河平原边缘的平顶山东和确山—信阳北的低山丘陵，以及沙汝河平原之间的周口和郾城—驻马店地段。土体时代为中、晚更新世，颜色呈棕黄、灰绿、棕红色，干燥时呈硬塑状态，裂隙发育，含铁锰质和钙质结核，平均自由膨胀率43.5%。平顶山以膨胀破坏为主，而信阳多以收缩破坏为主，多发生在干旱季节。

（3）盐渍土：

土中易溶盐含量大于0.5%的土称为盐渍土。由于它发育于地表土层中，与道路、低层建筑等有关，主要是土的腐蚀作用以及盐胀和溶陷作用对工程建设的危害。盐渍土按地理分布可分为滨海盐渍土、冲积平原盐渍土和内陆盐渍土等类型。我国盐渍土主要分布在北方诸省区。盐渍土的形成及其所含盐的成分和数量与当地的地形地貌、气候条件、地下水的埋藏深度和矿化度、土壤性质和人类活动有关；它的厚度并不大，一般分布于地表以下1.5～4m范围内，且由地面至深部含盐量逐渐减少。盐渍土的形成一般是由于地下水埋深过浅（甚至出露地面），蒸发强烈而盐分在地表的聚积所致。

盐渍土的性质与所含盐分和含盐量有关。土中的盐类主要是氯盐、硫酸盐和碳酸盐三类，因此盐渍土也相应地划分为氯盐渍土、硫酸盐渍土和碳酸盐渍土（表4-7）。盐渍土中所含盐分及其数量对土的工程地质性质影响很大。由于土成分的改变，影响了土的结构，从而影响了塑性、透水性、膨胀性、压缩性、击实性等性质。

表4-7 盐渍土的分类

本管线工程的盐渍土主要分布于甘肃段通渭以西、陕西段华县—华阴地段和山西段的永济市东北伍姓湖区（K48～K54）及清徐张花营村—榆次西荣（K451～K464）地段。

甘肃段通渭以西地段河谷平原一级阶地潜水位埋深很浅，经测定，土壤中平均含盐量3.4%，最大可达8%～15%，属硫酸—氯型中—超盐渍土。

陕西段华县—华阴地段的盐渍土是由于黄河三门峡水库淤积和回水，引起潜水位壅高，使渭河南岸赤水河至方山河一级阶地中部成为浸没区，而导致土壤盐渍化。但近年来当地大量开采地下水，潜水位埋深增大，盐渍化已几近消失。

山西段永济伍姓湖区地势低洼（比周边低5～8m），表层土由粉质粘土和粉土组成，潜水位埋深0～3m，土中含盐量1.06%～1.18%，类型为硫酸—氯型，属中盐渍土。清除张花营村—榆次西地段地势较周边略低，表层土为粉土，潜水位埋深0.2～3m，土中含盐量0.44%～1.12%，类型为氯—硫酸盐型，属弱—中盐渍土。硫酸盐结晶膨胀以及腐蚀作用，对管道将有一定危害。

（4）淤泥质土：

淤泥质土是指在水流缓慢甚或静水环境中沉积，有微生物参与作用的条件下，含较多有机质，而疏松软弱的粘性土，它是近代在滨海、湖泊、沼泽、河弯、废河道等地区沉积的未经固结的一种特殊土。从外观看，这类土常呈灰、灰蓝、灰绿和灰黑等颜色，污染手指并有臭味。土中含有大量亲水性强的粘土矿物（蒙脱石和伊利石占多数），有机质含量较多（一般含量 5%～15%），天然孔隙比大于1，天然含水率大于液限。其结构形式常为蜂窝状或棉絮状，疏松多孔，压缩性很强，地基承载力很低。我国淤泥质土的地理分布基本上可分为两大类：一类是沿海沉积的，另一类是内陆和山区湖沼盆地沉积的。前者分布稳定而厚度大，后者常零星分布且厚度小。

本管线工程的淤泥质土主要分布于湖北—湖南段。管道经过长江等13条大中型河流的冲湖积平原低洼地段，有较大范围的淤泥质软土分布，有机质含量大于1.5%，岩性为淤泥、淤泥质粘土和淤泥质粉土，呈软塑—流塑状，天然含水率多大于35%，最高达133%，孔隙比1～2.02，最高达3.12，压缩系数一般大于0.5MPa^-1，最高可达3.68MPa^-1，凝聚力一般9.8～29.4k Pa，内摩擦角6°～15°，地基承载力，天然状态下一般为25～55k Pa，常导致建筑物过量沉降和不均匀沉降。很显然，这类土体对管沟开挖影响较大，常导致沟坡坍塌挤出而不易成形。此外，对场站地基稳定性也有影响。

❼ 　区域环境工程地质评价

4.3.1区域稳定性分析

黄河三角洲是在基底构造甚为破碎、济阳凹陷的一个次级负向构造单元上发育形成的。由于区内东北部位于北西向的燕山——渤海地震带及北东向的沂沫断裂地震带的交汇部位，因而与新构造运动有关的构造地震异常活跃。据山东省地震局1985年10月布设的东营—垦利、陈家庄—河口的现代形变及牛庄—新刁口的两次a径迹测量结果，埕子口断裂、孤北断裂、陈南断裂、胜北断裂和东营断裂的现代活动都有显示，说明区内的区域稳定性较差。区内新生代以来的断裂活动表现为具有继承性脉动活动的特点。尤其是5号桩，桩西至海港一带位于上述两条活动断裂地震带的交汇复合部位，新生代以来断陷幅度最大，历史上曾发生过3次7～7.5级地震，区域稳定性差。根据以上的地震预测，影响烈度一般都在Ⅶ度以上，5号桩一带为Ⅷ度。根据我国建筑规范规定，一切建筑物都应设防加固，以保安全。

区内饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件。在历史地震发生时，曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响：土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

由于黄河三角洲地质体物质组成主要是粉砂，且孔隙度较高，加之形成期堆积速率快，造成地质体中含水量高。随着时间推移，在上覆沉积物挤压下，孔隙中水逐渐被挤压，造成地质体压缩，导致地面下沉。根据1988年在黄河海港地区实测，该地区压实下沉速率可达6cm/a，因此由于地面下沉所引起的海面相对上升则更加剧了海岸侵蚀。

另外，近几十年来的人为活动加剧了本区地面沉降的发展，如：建筑地基承载力不足引起的土体压缩，地下水、石油、卤水的开采所引起的含水层、储油层压缩等。

由此可见，黄河三角洲地区环境工程地质问题颇多，本节将对直接影响东营市经济发展和规划的地表下25m土体工程地质类型及其物理力学性质、工程地质性质的区域性变化等进行深入研究。

4.3.2土体的工程地质分类及工程地质特征

区内小清河以北为黄河三角洲平原，小清河以南多为山前冲洪积平原，基岩埋深在数百米以下，表层均为第四系松散沉积物，鉴于一般工业与民用建筑物地基持力层一般均在15m以上，一般中高层建筑物持力层一般在25m以上的特点，下面仅以0～25m的土体为对象，进行分析和研究（图4-6）。

图4-6地表土体类型示意图

1.土体的岩性与结构特征

（1）土体岩性分类

区内0～25m深度内的地层多为第四系全新统地层，其沉积环境受黄河和海洋交互或共同影响，形成了以细颗粒为主的地层。所表现出的岩性以粉土最为广泛，其次为粉质粘土、粉砂、粘土，局部有细砂，其主要岩性特征见表4-6。

表4-6黄河三角洲0～25m地层岩性分类及主要特征表

（2）土体结构特点

区内土体结构无单层结构，多为多层结构，（多层结构是指一定深度内由3层或3层以上的地层构成），这也是区内的沉积环境所决定的，该区濒临渤海，是河流的最下游段，河道游荡较频繁，古地貌特点反复变化，携带泥、砂的水动力特点也随之变化，因此，区内一般无巨厚的单层岩性沉积。

2.土体工程地质特征

（1）山前冲洪积平原区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、洪积（

）物，岩性以土黄—灰黄色粉质粘土、粉土为主，古河道带有粉砂、细砂分布，湖沼相沉积的灰黑色淤泥、淤泥质土比较少见。土层物理力学性质较好，承载力较高。

（2）古黄河三角洲区土体工程地质特征该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积、海积、湖沼相沉积（

），上部多以土黄色—褐黄色粉土、粉质粘土为主，古河道带有粉砂分布；中部多有灰黑色淤泥质粉质粘土分布；局部有粉砂分布，下部以土黄色粉土、粉砂为主。土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化，局部有小片的软土和高盐渍土分布。

（3）现代黄河三角洲平原区土体工程地质特征

该区地面下25m的沉积物为第四系全新统冲积海积物（

），上部多以土黄—灰黄色粉土、粉质粘土；中部为灰黑色粉质粘土或淤泥质土，具腥味；下部多为浅灰色粉砂土层的物理力学性质在水平和垂向上均有较大的变化，软土分布面积较大，盐渍土呈片状分布，为弱—中等盐渍土。

3.地表下0～25m土体物理力学指标的变化规律

（1）古黄河三角洲区的物理力学性质总体上好于现代黄河三角洲，这正是由于现代黄河三角洲的成陆时间晚于古黄河三角洲，其自重固结的程度差于前者。

（2）无论是古黄河三角洲区还是现代黄河三角洲区各类岩性土层的物理力学指标显示出一个较明显的规律，即从地表向下随深度的增加土层的物理力学指标以较好—较差—好发生变化。一般较差的深度段在5～10m和10～15m。这一变化规律也与区内的沉积环境相吻合，力学指标较差的深度段为1855年黄河改道以前沉积的冲湖积、冲海积相为主的地层。

4.3.3天然地基承载力、饱和砂土液化及软土与盐渍土

1.天然地基承载力

黄河三角洲地区基土承载力在不同位置、不同层位均有较大变化，从小于80kPa到大于300kPa。天然地基承载力指自地表算起的第一层或第二层基土（当第一层厚度小于3m，且第二层基土承载力高于第一层时，取第二层承载力数据）的承载力。区内天然地基承载力可分为4个等级（表4-7），其分布与变化规律与地貌单元有较密切的相关关系（图4-7）。

（1）承载力低区（f_k＜80kPa）的分布

① 呈条带状分布于现代黄河三角洲工程地质区内。如利津县虎滩乡西南—河口区义和镇南部、河口东南孤河水库—渤海农场总场北以及现代黄河入海口北侧等地，以上各地带多为1855年以后成陆，且位于滨海低地或洼地内，排水条件差，自重固结程度低。

表4-7天然地基承载力分区特征表

② 呈小片状分布于古黄河三角洲平原区。如东营区胜利乡南部，利津县王庄乡南部等。

（2）承载力较低区（80≤f_k＜100kPa）的分布

① 沿海岸线分布，宽度不一。

② 沿黄河泛流主流带边缘、前缘和洼地展布。如利津县大赵乡—虎滩—罗镇—河口区一带、集贤乡—渤海农场总场、孤北水库北部、利津前刘乡—东营区西城，以及东营区龙居乡—西范乡一带。

（3）承载力中等区（100≤f_k＜120kPa）的分布

① 分布于决口扇的顶部及缓平坡地区。如利津县南宋—北宋—明集，东营区龙居乡—油郭乡—六户镇—广饶县丁庄乡以及胜坨乡—高盖乡等地。

② 分布于现代黄河三角洲顶点附近。如宁海乡—汀河乡、宁海乡—傅窝乡一带。

③ 分布于现代黄河三角洲北部、东部。如河口区新户—刁口乡、孤东水库—五号桩、垦利县建林乡—孤东水库、建林—西宋乡。

（4）承载力较高区（f_k＞120kPa）的分布

① 分布于古黄河三角洲的南部。如牛庄—陈官—小清河一带。

② 分布于小清河以南的山前冲洪积平原区。

③ 零星分布于近代黄河三角洲平原区的地势较高处。

2.饱和砂土液化

砂土液化是指处于地下水位以下松散的饱和砂土，受到震动时有变得更紧密的趋势。但饱和砂土的孔隙全部为水充填，因此，这种趋于紧密的作用将导致孔隙水压力骤然上升，而在地震过程的短暂时间内，骤然上升的孔隙水压力来不及消散，这就使原来由砂粒通过其接触点所传递的压力（有效压力）减少，当有效压力完全消失时，砂层会完全丧失抗剪强度和承载能力，变得像液体一样的状态，即通常所说有砂土液化现象。

区内的饱和砂土、饱和粉土具有液化的宏观条件，在历史地震发生时，曾有喷水冒砂、地面裂缝等现象发生。其液化程度受以下因素影响：土的颗粒特征、密度、渗透性、结构、压密状态、上覆土层、地下水位埋深、排水条件、应力历史、地震强度和地震持续时间等。

液化判别就是根据土的物理力学性质及其他工程地质条件，对土层在地震过程中发生液化的可能性的判别。国家标准《建筑基础抗震设计规范》（GBJ11-89）中规定了饱和砂土、饱和粉土的液化判别方法，在对区内饱和砂土、饱和粉土的液化判别时，即依照了前述规范提供的方法，在液化势宏观判定的基础上，采用了原位测试资料——标准贯入试验进行了液化临界值和液化指数的计算。根据液化指数对地基液化等级的划分见表4-8。区内液化砂土的分布规律见图4-8。

（1）严重液化区

① 分布于现代黄河三角洲顶点，向北向东呈扇形展布的黄河泛流主流带的中上游部位，主要在陈庄镇—六合乡、虎滩乡—义和镇一带。

图4-7天然地基承载力分区示意图

表4-8地基液化等级表

② 零星分布于废弃河道带和决口扇，如下述地带：东营区永安乡—广北水库一线，呈条带状分布，为废弃河道带；利津县店子乡—前刘乡，呈片状分布，为决口扇的中部；东营区史口乡附近、东营区六户镇西侧、河口区新户乡东北等地。

该区内的饱和粉土、饱和粉砂颗粒均匀，粘粒含量低，沉积厚度较大，形成年代新，固结程度差，因此是最易发生液化的地区。

（2）中等液化区

① 分布于较大的决口扇及决口扇前缘坡地地带，利津县城东—明集乡—大赵乡、东营区胜利乡—董集乡—油郭乡一带。

② 分布于黄河泛流主流带或其边缘地带。宁海乡—垦利县城；陈庄镇—傅窝乡；渤海农场总场东—建林乡—新安乡；义和水库南—河口区。

③ 在滨海低地带内有零星片状分布，五号桩及以东地区；刁口码头东北—孤北水库北部；新户乡以西及以北的近海地带。该区一般位于严重液化区的外围及决口扇顶部位或零星分布于小规模的黄河主流带，饱和粉土、粉砂的粘粒含量较低，固结程度较差，因此是较易发生液化的地区。

（3）轻微液化区

① 分布于古黄河三角洲泛滥平原及决口扇边缘，如下述地带：利津县南宋乡—北宋乡；东营区龙居乡—广饶县陈官乡—丁庄乡。

② 分布于现代黄河三角洲的非黄河泛流主流带区，如下述地带：利津县王庄乡—垦利县胜坨乡；利津县集贤乡—垦利县城东部；河口区太平乡—义和水库。

该区粉土、粉砂的沉积厚度较小，粘粒含量较高，因此液化程度较轻。

（4）非液化区

① 分布于工作区小清河以南的山前冲洪积平原，该区地下水位埋藏深，水位以下的饱和粉土，粉砂密实程度较好，因此不易液化。

② 分布于沿海地带的滨海低地，该区除河口相沉积外，地层粘粒含量较高或以粘性土为主，因此不易液化。

3.软土与盐渍土

（1）软土

软土一般是指天然含水量高、压缩性大、承载力低的一种软塑到流塑状态的粘性土。如淤泥、淤泥质土以及其他高压缩性饱和粘性土、粉土等。黄河三角洲地区地处渤海之滨，具有软土的沉积环境，钻探资料亦证明，区内呈片状分布着软土。

① 软土的划分标准

本次划分软土时采用如下方法：当满足下列条件之一时，并且厚度大于0.50m，将其确定为软土：承载力标准值f_k＜80kPa；标贯锤击数N_63.5≤2；静力触探锥头阻力q_c＜0.5MPa；流塑状态。

② 软土的空间分布

软土主要分布于区内的东北部滨海地带、河口—刁口码头一带。利津县罗镇—黄河故道西、垦利县下镇乡东部，另外在利津县明集乡—广南水库一线呈不连续片状、碟状分布。

③ 软土的成因及主要物理力学性质

区内的软土具有两种成因：①烂泥湾相沉积：在历次河口的两侧，沉积的以细粒成分为主的土层，一直处于饱和状态，排水固结过程进展缓慢，所以土的力学性质很差。颜色以灰褐色为主，流塑态，土质细腻，岩性以粉质粘土为主，夹粉土和粘土薄层。②滨海湖沼相沉积：颜色以灰—灰黑色为主，有机质含量较高，具腥臭味，为淤泥或淤泥质土。

图4-8地基砂土液化分区示意图

表4-9软土的主要物理力学指标统计表

从表4-9中可以看出：区内软土具有含水量高、孔隙比大、压缩性高、承载力低的特点，在荷载作用下变形较大，对建筑物极为不利。因此，在工程建设规划时，应尽量避开有软土分布的地区。在无法避开软土的建筑物，应对区内的软土有足够的重视，采取一定的处理措施，对于一般工业民用建筑可采取粉喷桩法进行处理，对于高层重型建筑物应采取深基础，如沉管灌注桩等，以避开软土的不利影响（图4-9）。

（2）盐渍土

当土中的易溶盐含量大于0.5%，且具有吸湿、松胀等特性的土称为盐渍土。区内的盐渍土为滨海盐渍土，按含盐性质则大部分属氯盐渍土，局部为硫酸盐渍土，盐渍土按含盐量可分为弱盐渍土（0.5%～1%），中盐渍土（1%～5%）、强盐渍土（5%～8%）和超盐渍土（>8%），区内的盐渍土主要为弱盐渍土，局部地段有中盐渍土（见图4-10）。

4.3.4工程地基适宜性评价

工程建筑地基适宜性受多种因素的影响，为达到评价结果清晰简洁、合理反映出区内建筑适宜性等级的目的，选用了专家聚类法（亦称总分法）进行评价。评价过程为：首先拟定评价因子，对各评价因子量化、分级并给定各级别的标准分，其次用傅勒三角形法确定各评价因子的权重，然后计算各勘测点单项因子分值和总分值，再按各点的总分值进行分区。最终的评价结果见表4-10、4-11、4-12、4-13。

图4-9软土分布示意图

图4-10盐碱土分布示意图

表4-10一般工业与民用建筑地基适宜性评价方案（评价深度10m）

① 沉降因子

式中：M_i——土层i的厚度；Z_i——土层i的埋深；el_i——土层i的天然孔隙比。

② D_Ⅰ——山前冲洪积平原；D_Ⅱ——古黄河三角洲平原；D_Ⅲ——现代黄河三角洲平原。

表4-11一般工业与民用建筑地基适宜性评价分区说明表

表4-12高层重型建筑物地基适宜性评价方案（评价深度25～30m）

表4-13高层重型建筑物地基适宜性评价分区说明表

一般建筑、高层建筑物地基适应性评价分区见图4-11、4-12。

图4-11一般建筑物地基适宜性评价分区示意图

图4-12高层建筑物地基适宜性评价分区示意图

❽ 三峡库区重庆市巫山县滑坡灾害分布发育规律

高文军¹叶晓华¹陈中富²

（1四川九〇九建设工程有限公司，江油，621701；2重庆市巫山县地质环境监测站，重庆，404700）

摘要巫山县自然地质环境条件复杂，以滑坡为主的地质灾害发育，对库区移民迁建实施和人民生命财产安全影响严重。通过本次地质灾害防治规划监测预警专项调查评价工作，基本查明了滑坡的成生环境、类型与分布、形成机制、发育规律、危害状况等，为巫山县地质灾害的防治工作提供了基础资料。

关键词三峡库区滑坡灾害发育规律巫山县

前言

重庆市巫山县地处四川盆地褶皱山区的东缘，位于重庆市东部，地处长江三峡腹地，扼长江“黄金水道”，有“渝东大门”之称。自然地质条件复杂，地质灾害发育，所造成的危害严重。随着三峡工程建设和移民迁建工程的逐步实施，频繁的人类工程活动，对原有地质环境的改变在进一步增强，地质灾害发生的数量、频率、规模及危害性在进一步增加，对三峡工程建设、移民迁建工程实施及库区人民生命财产安全的影响在进一步加剧，已成为三峡库区地质灾害多发区和重灾区之一。2004年3月我公司受三峡库区地质灾害防治工作指挥部委托承担了三峡库区巫山县三期地质灾害防治规划监测预警专项调查评价工作，基本查清了巫山县地质灾害的分布发育规律，为有效的防治巫山县的地质灾害提供了重要的基础性资料。

1滑坡的成生环境

1.1地形地貌

库区地貌类型为侵蚀溶蚀中山地形和侵蚀剥蚀低山丘陵地形，从北至南两种地貌类型相间分布，以侵蚀剥蚀低山丘陵地形为主。低山丘陵地貌区地势较低缓，呈波状起伏，地形坡度一般为20°～400，以流水地貌为主，地表水系较发育，主沟长、坡降缓、谷底较宽，山体多被冲沟切割较深，坡型以凹型和阶状坡为主，坡上植被一般不发育，多为农耕地带，以旱地为主，该类地貌区滑坡强发育，分布集中。中山地貌区地势高陡，呈脊状起伏，地形坡度一般30°～600，部分达700以上，以岩溶地貌为主，地表水系弱发育，主沟深切，支沟短、坡降陡、谷地狭窄，坡型以凸型和直线型为主，坡上植被较发育，多为林地和草灌地，该类地貌区滑坡弱发育，分布零散。

1.2地层岩性

地层岩性以三叠系巴东组的砂质泥岩为主，大面积分布于库区北部大昌、福田、双龙一带的大宁河及中部三溪、巫山、南陵一带的长江岸坡地段，其次为南部官渡、石碑、培石一线的谷坡地段，为低山丘陵地貌区的主要地层，岩性软弱，力学强度低，易风化破碎，组成的斜坡表层普遍分布第四系残积、坡积和崩积的松散土石，多形成土质斜坡，易被降雨浸润软化和冲蚀，为库区易滑地层。三叠系嘉陵江组地层与巴东组地层相间分布，呈条带状，志留系至三叠系大治组地层分布零星，面积小，与嘉陵江组地层构成中山地貌区的主要地层，岩性为碳酸盐岩夹碎屑岩，岩石较坚强，力学强度较高，抗风化能力较强，组成的斜坡高陡，以岩质斜坡为主，在坡脚地段分布崩坡积松散土石，组成土质斜坡，是滑坡发生的地段。

1.3地质构造

地质构造控制了地形地貌的格局，也控制了地层岩性的分布。库区地质构造主体为褶皱，背斜与向斜呈规律性地相间分布，背斜展布地带为中山地貌区，以嘉陵江组等硬质岩层分布为主，向斜展布地带为低山丘陵地貌区，以巴东组地层分布为主，组成的斜坡有利于滑坡的形成，背斜构造轴部走向基本与山脊走向一致，组成斜坡不易形成滑坡。

1.4大气降雨与人类工程活动

库区位于巫山县境内中心地带，多年平均降雨量1049.3mm，年最大降雨量1356mm，月最大降雨量445.9mm（1979年9月），日最大降雨量141.4mm（1964年5月24日）。一年中降雨分布不均，主要降雨集中在5～9月，占全年降雨量的68.8%。调查的滑坡发生时间多在雨季，或一次大降雨过程延缓一定时间后发生滑坡。尤其是一次大降雨的中后期发生滑坡。陡坡垦殖、交通与城镇建设、移居安置迁建等人类工程活动，不但改变斜坡坡型与坡度，破坏岩土体结构，而且破坏生态环境，人为加大荷载等，促进了滑坡的形成与发展，在产生新的滑坡的同时，也会激发老滑坡的复活。

2滑坡的类型、分布及危害

2.1滑坡的类型

本次调查的滑坡189个，按物质成分、规模大小及稳定性等依据进行划分，滑坡全部为松散土石滑坡，崩塌均为岩质崩塌，大、中型滑坡占滑坡总数的91.5%，中、小型崩塌占崩塌总数的80%，处于潜在不稳定或不稳定的滑坡占总数的57.2%，崩塌均处于潜在不稳定状态（见表1）。

表1滑坡崩塌灾害分类表

2.2滑坡的分布

主要分布在长江、大宁河两岸，其次为官渡及抱龙一带。据统计，长江、大宁河两岸，各占调查总数的55.7%和34.5%，官渡至抱龙一带仅占调查总数的9.8%。从滑坡在地形高程和行政辖区上的分布情况来看，也存在着明显的差异性特点，以坝前水位175m高程为界，崩滑体前缘在175m（含175m）以下的涉水崩滑体为96个，不涉水崩滑体98个，分别占调查总数的49.5%和50.5%；分布于库区21个乡（镇）的崩滑体按分布数量以巫峡镇最多，共有43处，其次为曲尺乡、大昌镇和大溪镇，分别有28个、27个和25个，上述四个乡（镇）总共有123个，占调查总数的63.4%，各个乡（镇）分别占调查总数的22.16%、14.4%、13.9%和12.9%，龙溪、楚阳、大庙和笃坪四个乡（镇）分布最少，各有1个，其次为龙井、三溪各有2个；按城（集）镇和农村来看，以城（集）镇分布少，有34个，而大多数分布在农村，有160个，分别占调查总数的17.5%和82.5%。

2.3滑坡的危害

2.3.1滑坡危害现状

滑坡造成以下直接危害：对城乡工程建筑产生严重危害；对长江和大宁河航运、公路交通及运输具有破坏性影响；给城乡人民生命财产带来巨大损失；危害厂矿、企业、科教等企事业单位，给国家财产带来巨大损失；增大国家对三峡工程建设、城镇迁址及移民安置的直接投入。

造成以下间接影响：增加城乡人民心理负担，影响社会安定；对当地国民经济发展产生间接影响；导致水土流失、耕地损失、城乡人民生存生活环境恶化；使贫困山区贫困化加剧。

根据调查统计，滑坡已造成的危害主要表现为民房毁坏倒塌或开裂倾斜变形为危房，共计毁坏倒塌民房以及不能居住的危房21787m²，其次为人员死亡1人，水塘和埝渠局部变形破坏，以及公路开裂下沉和路基边坡垮塌等。

2.3.2滑坡危害预测

本次调查的滑坡可能发生的受威胁人数为39589人，受威胁的直接经济损失为105158万元，主要集中在巫峡镇、曲尺乡、大溪乡和大昌镇。而巫峡镇、官渡镇、大溪乡、曲尺乡、福田镇、大昌镇和南陵乡等7个乡（镇）的滑坡崩塌可能发生危害威胁人数为34770人，威胁直接经济损失为91050万元，分别占总数的87.8%和86.6%（表2）。

表2主要乡（镇）滑坡崩塌危害预测表

3滑坡的形成机制、发育特征、稳定性评价

3.1滑坡形成机制

3.1.1滑坡影响因素分析

（1）适宜的地形坡度和地形高差为滑坡的形成提供了空间条件。受河流侵蚀切割作用，谷坡较陡而临空，有利于斜坡岩土体在自重作用下临空卸荷，为岩土体滑动运移创造了空间条件。斜坡坡度和坡形是主要地形因素，库区滑坡多发生于坡度为20°～40°，坡形为凹型或阶状的斜坡。

（2）软弱岩土体为滑坡的形成提供了物质条件。组成滑坡体的岩性均为第四系松散土石，粉质粘土或粉土与碎块石混杂堆积物，结构松散，与下伏基岩接触面是滑坡形成的滑移控制面。

（3）暴雨是滑坡形成的主要孕灾因素。降雨年年发生，每年降雨时间和强度集中，季节性周期特征明显，每到雨季大量降雨尤其是暴雨对斜坡土体浸润、冲蚀、软化，降低其稳定性，引发滑动变形，是滑坡形成或突发的主要因素。

（4）人类活动是滑坡形成的重要促进因素。人工削坡、开挖、加载等工程活动，改变斜坡坡形和坡度，破坏岩土体应力结构和应力平衡，降低斜坡稳定性，促进滑坡的形成和发展。人为垦殖、毁林等经济活动，松动斜坡表层土石，破坏了植被固土保水的能力，增强了降雨对土体冲刷，促进了滑坡的形成和发展。

（5）水库蓄水降低了滑坡的稳定性，加剧滑坡滑动变形。库水位附近岩土体含水量急剧增大，滑坡土体受水饱和、冲刷等作用，抗剪强度大幅度降低，易引发滑坡部分地段失稳滑动变形破坏，从而降低整个滑坡的稳定性，激发滑坡复活。

3.1.2滑坡变形特征

库区滑坡在不同的时间均发生过不同程度的活动变形，初始时间一般在20世纪80年代末期至90年代初期，90年代末期是一个活动高潮期，大多数滑坡发生了较强烈的滑动变形，2003年蓄水前后一段时间内滑坡的活动性又开始增强。本次调查的滑坡变形现象主要是近年来发生的，部分滑坡变形还是最近时间发生或增强而明显的。其主要特征表现为：

（1）地表位移、拉裂。受人为耕种、封埋等原因，地表位移裂缝多被全部或部分破坏，迹象已不明，现有迹象表明地表拉裂缝长度一般30～100m，最长为200m，水平位移宽度一般1～10cm，最宽为100cm，垂直位移高度一般1～10cm，最大为100cm。

（2）地表浅表层小规模的滑动破坏。主要发生于斜坡坡面，两侧谷坡及前缘陡坡地段，造成地面发生局部塌陷，为局部滑动变形强烈而发生破坏的现象。

（3）建筑物变形，为常见的保留迹象较明显的变形特征。主要分布在民房建筑地段，在公路、挡墙、水渠等建筑物地段也有迹象，以民房墙体开裂、倾斜、倒塌，地基拉裂、位移下沉、公路路基下陷、路面拉裂位移以及挡墙和水渠边坡鼓裂、垮坍等现象为主要变形特征。墙体裂缝长度一般2～10m，宽度一般0.5～2cm，最宽为5cm，错位倾斜距离一般0.1～1cm，最大为10cm，地基拉裂缝长一般5～20m，宽0.2～1cm，最宽7cm，位移下沉高度一般0.2～1cm，最大为5cm。

（4）树木歪斜，水塘或水田漏水，地面洼地或湿地以及地面鼓丘等变形特征有少量表现。

3.1.3滑坡形成机制

根据调查分析，滑坡发育分布规律主要受控于地层岩性、地质构造、地形地貌、大气降水及人类工程活动，地层岩性、地质构造、地形地貌是滑坡形成的内在基础条件，大气降水入渗和人类工程活动是滑坡诱发的主要动力因素。

区内滑坡均为松散土层滑坡，滑体物质为粉质粘土、粉土与碎块石混杂，碎块石块径差异较大，磨圆度一般较差。在母岩为泥岩的滑坡中，碎块石块径在2～150mm之间；在母岩为灰岩等坚硬岩石的滑坡中，碎块石块径在5～400mm之间，碎石土密实度在松散—稍密之间，粉质粘土、粘土为坚硬—硬塑—可塑，遇水后易软化，可塑性增强，向软塑、流塑方向转化，易形成蠕滑或流动，滑面多为第四系与基岩接触面。且斜坡坡度较陡，多在20°～40°之间。降雨后，地表水渗入土体，至强风化顶面或基岩顶面运动，形成沿斜坡面的向下的径流，进而软化冲蚀土体，强度下降，加之切坡开挖、人为加载、水库蓄水等人类工程活动的影响，促进了滑坡发生发展。

3.2滑坡发育规律

3.2.1地貌类型上的差异性与地形坡度上的集中性

库区中部低山丘陵区滑坡集中发育分布，调查112个，占总数的59.3%，其次为北部低山丘陵区和南部低山丘陵区，中部中山区和南部中山滑坡零星分布，分别调查了6个和5个，各占总数的3.2%和2.6%；滑坡发生的斜坡坡度一般为20～40°，以30～40°斜坡最多，达102个，占总数的54.0%。

3.2.2地层岩性上的集中性

软弱的岩土体为主要易滑地层。斜坡岩土体是滑坡形成的物质基础，控制了滑坡的发育分布，岩性软弱的岩土体，构成的斜坡易发生滑坡。滑坡绝大多数发育在巴东组地层出露区，占总数的90.5%，嘉陵组地层出露区滑坡占总数5.3%，志留系至二叠系地层出露区滑坡占总数的4.2%,

3.2.3地质构造上的差异性

向斜构造区滑坡发育强烈。滑坡主要发育分布在巫山向斜和大昌、水口向斜构造地带，滑坡数量分别占总数58.2%和22.2%，其次为官渡、培石向斜构造地带，滑坡数量占总数的10.5%，背斜和断层构造地带发育分布很少，分别占总数的6.9%和2.1%,

3.2.4时间上的季节性

滑坡发生发展时间集中在雨季。根据调查，滑坡灾害形成的影响因素表明，降雨尤其是暴雨是滑坡灾害形成的主要诱发因素。巫山县降雨丰沛，多年平均降雨量为1049.3mm，降雨集中在每年的5～9月，其降雨量占全年降雨量的68.8%，降雨强度大，多大雨和暴雨，最大一日降雨量达141.4mm，因此，库区滑坡灾害多发生在每年雨季，主要集中在雨季的5～9月发生。

3.3滑坡稳定性评价

根据滑坡形成的地形地貌、地层岩性和降雨等自然地质作用以及开挖、加载和水库蓄水等人类工程活动影响，结合滑坡变形特征和变形发育史，定性评价滑坡的稳定性。

3.3.1稳定性现状评价

在评价滑坡目前稳定状况时，考虑到滑坡影响因素相类似的条件下，将滑坡近年来尤其是最近时间发生或活动加强而增大的变形特征，作为评价滑坡稳定性的半定量依据，其评价结果稳定和基本稳定滑坡81个，占调查总数的42.8%，潜在不稳定和不稳定滑坡108个，占调查总数的57.2%，见表3。

表3滑坡目前稳定状况统计表

3.3.2稳定性预测评价

在预测滑坡发展趋势时，考虑到滑坡目前稳定状况和潜在不稳因素（如水库蓄水、降雨、开挖、加载等）的强度，周期以及它们对滑坡稳定性的影响，重点分析水库效应对涉水滑坡稳定性的影响。三峡库区蓄水位已于2003年6月达到坝前135m高程，按蓄水计划安排2007年9月至2009年汛前，库水位达到坝前156m高程，以后按坝前175m水位方案运行。在水库正常运行下，145～175m高程为库水位急剧变幅带，对于本次调查的96个涉水滑坡而言，滑坡前缘处于此变幅带内，水位升高时，岸坡土体浸泡于水中，地下水位抬高，引起土体软化，坡体静水压力增大，水位急剧下降时，将导致滑体内外产生水头差而形成动水压力，同时地下水流出时会携带大量粘性物质和细颗粒，使坡体架空而失稳产生塌滑，在未采取防治工程措施的条件下，涉水滑坡均会发生不同程度的塌岸，从而引发滑坡部分或整个滑动变形破坏，因此，由于水库效应的影响，不稳定滑坡大量增加。

3.4滑坡主要诱发因素

根据调查分析，在诱发滑坡的暴雨、冲蚀、库水位、开挖、加载及地震等诸多非地质孕灾因素中，暴雨是主要的自然诱发因素，开挖加载是主要的人为诱发因素。随着三峡工程坝前135m水位蓄水以后，库水位已成为影响滑坡稳定性的重要因素，水位继续上升过程中和以后变化时，对滑坡稳定性的影响会日益严重。

3.4.1暴雨是诱发滑坡的主要自然因素

库区滑坡集中分布于长江、大宁河等干支流河谷岸坡地带，地貌类型为低山丘陵地形，人口密度大，耕地大量分布，农业经济活跃，同时生态环境脆弱，植被条件差，斜坡岩土体失去植被保护后，雨季暴雨会大量入渗，既增大了岩土体容重，降低其抗剪强度，又在土体与下伏岩层接触带形成地下水活跃地带，产生静、动水压力，促进滑动面的发育形成，使斜坡岩土体向不利于稳定的方式发展，诱发滑坡的形成和发展，大量滑坡发生时间集中在每年雨季（5～9月），其滑动变形或破坏均与大量降雨密切相关，由此说明暴雨是诱发滑坡的主要自然因素。

3.4.2开挖和加载是诱发滑坡的主要人为因素

由于库区淹没城集镇、道路、居民点、工厂等人口和设施的迁建安置，人类工程活动日益活跃，影响范围和发生强度不断加大，切坡开挖及坡体上荷载增加现象频繁发生，既改变了斜坡形态，增大边坡坡度和高度，又破坏了岩土体内部结构和应力平衡，同时毁坏生态植被，对地质环境造成不同程度的改变和影响，降低了斜坡的稳定性，促进了斜坡土体的变形破坏，诱发了滑坡的形成与发展。近年来巫山县新城区，双龙镇等城镇迁建中出现的多处新滑坡，大昌镇春早村庙湾子等移民迁建小区发生的滑坡等等，均与切坡开挖、增加荷载等人类工程活动密切相关。

3.4.3水库效应对滑坡稳定性的影响作用明显增强

库区二期蓄水至坝前135m水位以后，除部分位置低的滑坡被全部或大部分淹没外，还有一些滑坡如巫峡镇红岩子滑坡、江东咀滑坡以及双龙镇下湾村向阳坪滑坡等，滑坡前受此水位影响，降低了滑坡的稳定性，出现新的蠕动变形现象。如向阳坪滑坡，位于大宁河右岸，滑坡前缘被库水位淹没，2003年7月下旬，民房水泥地面和砖墙出现新的裂缝，至2004年4月5日调查发现，地裂长度一般2.6～6.9m，最长19.2m，宽度一般0.3～1.6m，最宽7m，下沉距离最大为14cm，滑动变形迹象明显，说明库水位对滑坡的稳定性影响较强烈。

水库蓄水对滑坡稳定性的影响主要是通过饱和浸泡水位附近的岩土体，改变其水文地质条件，使岩土体容重增大，抗剪强度急剧下降，水位波动冲刷岸坡产生塌岸，以及水位回落产生的动水压力的作用等影响方式，导致滑坡部分或整体滑动变形或破坏。随着库水位上升至坝前175m水位，在145～175m之间波动时，对库区滑坡稳定性的影响会更加显著。

4结语

（1）巫山县库区自身的自然地质环境条件较差，自然地质作用产生的地质灾害发育，以滑坡灾害为主要类型，具有点多面广、规模大和危害重的特点。随着三峡工程建设和移民迁建工程的逐步实施，人为作用诱发的地质灾害不断发生，危害加剧，使巫山县库区成为三峡库区地质灾害的易发区、多发区和重灾区之一。

（2）本次调查的滑坡均为松散土石滑坡，大中型滑坡占91.5%，现状条件下处于潜在不稳定或不稳定的滑坡占57.2%；主要分布在低山地貌区，集中在中西部长江沿岸的巫峡镇、南陵乡、曲尺乡和大溪镇，以及北部大宁河沿岸的大昌镇、福田镇和双龙镇。

（3）滑坡主要成生于三叠系巴东组地层出露的斜坡地带，地形坡度为20～40°的斜坡是滑坡发生的优势地形，坡度过陡则易形成崩塌。发生滑坡的斜坡坡形主要是凹型，均为土质结构斜坡，堆积土层与下伏基岩接触面常构成控滑结构面，受降雨或地表水垂直入渗，接触面润滑软化，堆积土层含水饱和，粘聚力下降，与下伏基岩间抗剪强度大幅降低，从而产生滑坡或变形。

（4）降雨和人类工程活动是诱发滑坡崩塌的主要因素，也是较地质环境条件更为活跃的影响因素。在水库效应的影响下，滑坡变形破坏以前缘坍滑—牵引后退—暂稳定—再坍滑后退直到稳定的形式发展，水库效应是主要复活诱发因素，因此应加强涉水滑坡的防治工作。

（5）巫山县以滑坡为主的地质灾害发育，危害严重，应加强监测预防、应急处理、工程治理等工作。

❾ 粘性土和粉土与无粘性土的压实标准区别何在

简述砂土、粉土、粘土的工程性质。

砂土：无塑性，但透水性良好，毛细水上升高度很小，具有较大的摩擦系数，修建的路基，强度高，水稳定性好，不膨胀，是良好修筑路基的材料。但黏结性小，易于松散，容易产生较深车辙；

粉性土：干时虽然有黏结性，但易被压碎，扬尘大，遇水时，易成流体状态，毛细水上升高度大，在季节性冰冻地区容易造成冻胀、春时翻浆，是最差的筑路材料；

粘性土：透水性差，粘聚力大，干时坚硬。具有较大的可塑性，黏结性和膨胀性， 毛细管现象也很显著，用来修筑路基，比粉土好，但不如砂土。如在适当的含水量下充分压实和有良好的排水设备，筑成的路基也能获得稳定。

❿ 勘察外业土应该怎么描述

一、杂填土：

杂色，松散，大孔隙，上部为砼地坪，含较多的碎石。

二、淤泥质粉质粘土：

灰色~灰黑色，流塑，部分夹有机质；无摇振反应，稍有光滑，干强度低，韧性低，有腐味

三、粘土：

灰黄色，可塑，无摇振反应、光滑，干强度高，韧性高，局部分布。

四、粘土：

灰黄~褐黄色，硬塑，含少量的铁，锰质结核，可塑，无摇振反应，光滑，干强度高，韧性高。

五、粉质粘土：

青灰色，软~可塑状，为后期沉积，摇振反应无，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

六、粉质粘土：

灰黄~褐黄色，硬塑，含青灰色粘土团块无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

七、粉质粘土：

灰黄~褐黄色，可塑，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

八、粉质粘土：

灰黄色，可塑，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。局部含团块状密实粉土。

九、粉质粘土：

灰黄~褐黄色，钙质结核，硬塑，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

十、粉质粘土：

灰黄~灰色，软~可塑，粉粒含量高，无摇振反应，稍有光滑，干强中等，韧性中等。

十一、粉质粘土：

上部浅灰色，中下部褐黄色，硬塑，含少量铁锰质结核，无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高。

十二、粉质粘土夹粉土：

灰黄~青灰色，可塑，含少量云母片，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。

十三、粉砂：

黄色，含云母片，中密。主要由石英等矿物组成，饱和状态。

十四、粉砂：

上部灰黄色，底部浅灰色，含云母片，饱和状态，密实。

十五、粉质粘土夹粉土：

灰黄色，软~可塑，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。局部夹薄层粉土。

十六、粉土：

灰黄，含云母片，很湿，稍密。摇振反应中等，无光泽反应，干强度低，韧性低。

十七、粉砂：

灰黄，含云母片，饱和，密实，主要成分由长石、石英、云母等组成，磨园度好、分、选性好。

十八、粉土：

浅灰色，含云母片，摇振反应中等，无泽反应，干强度低，韧性低。

十九、粘土夹粉砂：

灰黄色，褐黄色，可塑，含少量钙质结核核径为3cm。夹薄层壮中密粉砂，具水平层理，无摇振反应，切面稍光滑，干强度高，韧性高。

二十、粘土：

灰黄，褐黄色，含少量铁，锰质结核，无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高。

二十一、粉质粘土：

褐黄色，硬塑，含白色高龄土条带用钙质结核，（核径为0.3~2cm）,无摇振反应，切面光滑，干强度高，韧性高。

二十二、粉质粘土夹粉土：

浅灰色，可塑，粉粒含量高，无摇振反应，稍有光滑，干强度中等，韧性中等。局部夹30cm厚薄层粉土，湿，中密~密实。

二十三、碎石土：

浅黄色，灰黄色，中密~密实，碎石含量50%~70%棱角形，次棱角形，一般直径20~40mm最大粒径120mm 成份以灰岩为主，少量为砂岩，由老黄土、新黄土，中粗砂，砾石充填。

二十四、 中风化灰岩：

灰~深灰色，隐晶质结构中厚层状构造，岩石结构致密坚硬，裂隙发育大部分闭合，由方解石充填，岩芯多呈短柱状，长柱，少量呈碎石块状，碎粒状，土状，长度20~40cm局部溶蚀现像严重，岩芯表面呈峰窝状，溶径5~20mm,最大50mm.

二十五、全风化粘土岩：

褐灰色，黄褐色，棕红色。结构构造完全破坏岩芯呈土状，含风化碎屑，碎块，手捏易碎，遇水易分解。

二十六、强风化粘土岩：

褐灰色，黄褐色。棕红色，结构构造大部分破坏，岩芯呈碎块状，节理裂隙较发育。

二十七、页岩：

灰黄色，薄层状，手捏易散，遇水易崩解。

(10)粉土在饱水状态下易于散化与结构软化扩展阅读

杂填土工程性质：

一、性质不均厚度变化大。

1、由于杂填土的堆积条件、堆积时间，特别是物质来源和组成成分的复杂和差异，造成杂填土的性质很不均匀，分布范围及厚度的变化均缺乏规律性，带有极大的人为随意性，往往在很小范围内，就有很大的变化。

2、当杂填土的堆积时间愈长，物质组成愈均匀、颗粒愈粗，有机物含量愈少，则作为天然地基的可能性愈大。

二、变形大并有湿陷性。

1、就其变形特性而言，杂填土往往是一种欠压密土，一般具有较高的压缩性。对部分新的杂填土，除正常荷载作用下的沉降外，还存在自重压力下沉降及湿陷变形的特点；对生活垃圾土还存在因进一步分解腐殖质而引起的变形。

2、在干旱和半干旱地区，干或稍湿的杂填土，往往具有浸水湿陷性。堆积时间短、结构疏松，这是杂填土浸水湿陷和变形大的主要原因。

三、压缩性大强度低。

1、杂填土的物质成分异常复杂，不同物质成分，直接影晌土的工程性质。当建筑垃圾土的组成物以砖块为主时，则优于以瓦片为主的土。

2、建筑垃圾土和工业废料土，在一般情况下优于生活垃圾土。因生活垃圾土物质成分杂乱，含大量有机质和未分解的植物质，具有很大的压缩性和很低的强度。即使堆积时间较长，仍较松软。