河北钢铁集团沙河中关铁矿.docx
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河北钢铁集团沙河中关铁矿
河北钢铁集团沙河中关铁矿综合仓库
边坡工程勘察报告
华北有色工程勘察院有限公司
2014年7月
河北钢铁集团沙河中关铁矿综合仓库
边坡工程勘察报告
总经理:
宋峰
总工程师:
刘新社
审定:
审核:
校核:
项目负责:
编制人:
编制单位:
华北有色工程勘察院有限公司
编制日期:
2014年07月26日
图表名称
1河北钢铁集团中关铁矿综合仓库边坡工程勘探点平面位置图(1张)
2工程地质剖面(5张)
3钻孔柱状图(7张)
4土工试验综合成果表
5施工设计阶段工程地质勘察任务书
1前言
1.1边坡工程概况
本次勘察边坡为河北钢铁集团沙河中关铁矿综合仓库开挖建设所形成的工程边坡。
边坡工程的两段边坡均为挖方形成的土质边坡,边坡高度为3-12m,图1.1-1.3为本次勘察期间两段边坡的现状图片。
图1.11段边坡(南-北俯视)图1.22段边坡(西-东俯视)
图1.11-2段边坡交汇处(东-西)
根据边坡类型、高度及可能破坏后果,按《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)中第3.2.1条划分本边坡工程安全等级为二级。
根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)第3.1.1~3.1.4条的规定,结合本边坡工程的工程安全等级,确定本次岩土工程勘察等级为乙级。
1.2勘察目的、要求及任务
勘察目的为:
查明边坡的工程地质和水文地质条件,评价其稳定性,为边坡支护结构设计提供地质资料和设计参数。
技术要求如下:
⑴查明边坡范围内地层结构、空间分布情况及不良地质作用,查明岩土层的物理力学性质指标;查明边坡的岩土类型、成因、性状、覆盖层厚度和坡度等;
⑵划分场地土类别,划分对抗震有利、不利或危险的地段;进行场地地震效应的岩土工程勘察,提出勘察场地的抗震设防烈度,设计基本地震加速度和设计特征周期分区;判别可液化的土层,确定液化指数和液化等级;查明场地内是否存在软土分布层,判别震陷的可能性并估算震陷量。
⑶对边坡的稳定性进行分析评价;
⑷查明边坡可能的失稳破坏形式,并提出治理措施建议;
⑸为边坡治理设计提供相关的设计计算参数;
⑹提出潜在的不稳定边坡的整治措施和监测的建议。
1.3勘察设计依据
⑴甲方提供的边坡范围内的地形图
⑵施工设计阶段工程地质勘察任务书
⑶执行的相关规范、标准有:
《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)
《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)
《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2011)
《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)
《建筑桩基技术规范》(JGJ94-2008)
《湿陷性黄土地区建筑规范》(GB50025-2004)
《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87-92)
《土工试验方法标准》(GB/T50123-1999)
《建筑地基处理技术规范》(JGJ79-2002)等相关规范及规程。
1.4勘察工作量布置
根据甲方提供的边坡地形图,任务要求及相关规范,本次工程共施工3个勘察孔,孔深15.00~25.00m,都为取土标贯孔。
取样孔设计取原状土试样间距为1.00~2.00m,原状土样采用薄壁取土器静压取样,标准贯入试验间距为1.00~2.00m,持力层范围内取小值。
1.5勘察方法
勘察方法和测试手段采用钻探、标准贯入试验、重型动力触探试验等;室内试验包括常规物理力学性质试验、压缩试验和剪切试验等。
钻探设备采用ZY-150型钻机采用泥浆护壁回转钻进。
原状样取样方法:
采用薄壁取样器静压取样,取样质量等级为Ⅰ~Ⅱ级,满足规范要求。
1.6勘察日期及完成工作量
外业工作于2014年7月23日开始,2012年9月19日完成,土工试验至2012年9月24日完成,工作数量及工作质量均满足设计要求。
完成工作量见表1。
表1工作量统计表
项目
单位
数量
备注
钻孔
个
3
总延米:
65米
动力触探
米
1
N63.5
标贯试验
次
20
取原状土样
件
15
钻孔
取扰动样
件
10
钻孔
常规试验
组
15
物理力学指标
压缩试验
组
12
剪切试验
组
12
颗粒分析
组
10
筛分法
工程放点
组日
1
放点及高程测量
勘察点的测放由甲方完成。
各勘探点位置和高程采用全站仪测量放位。
引测点为甲方提供的基点,位于本场地西南方110m。
高程为绝对高程(黄海高程系统)。
其具体数据见表2:
表2各勘探点坐标高程一览表
孔号
ZK01
ZK04
ZK05
ZK06
ZK07
ZK08
ZK09
坐标
X
4084492.9
4084468.9
4084468.9
4084468.9
4084497.0
4084445.1
4084430.1
Y
522343.3
522343.3
522367.3
522391.3
522322.2
522343.9
522387.5
高程
228.4
232.4
227.1
227.0
229.3
239.1
233.2
2场地概况
2.1位置及交通
本场地位于邢台市沙河市白塔镇中关村南,紧邻公路,交通十分便利。
2.2气象
本区属大陆性季风气候区。
春季干旱,夏季炎热,秋季凉爽,冬季寒冷。
区内年降水量430~700mm,多年平均降水量为540mm,年最大降水量出现在1963年,沙河气象站1402.8mm,武安气象站1472.7mm。
日最大降水量出现在1963年8月4日,沙河气象站115.3mm,武安气象站286.3mm。
年最小降水量出现在1999年,沙河气象站264.6mm,武安气象站307.8mm。
年内降水多集中在7、8、9月份,这三个月的总降水量一般相当于年降水量的70~80%。
年平均蒸发量1090mm,最大蒸发量2178.7mm(1962年),最小蒸发量为951.8mm(2003年)。
年平均气温在12.4~13.8oC,元月份最低平均气温-3.3oC,7月份最高平均气温为27oC左右,历年最高气温42.6oC(1963年6月26日),最低气温-24.3oC(1958年1月10日)。
冻土深度0.32~0.42m,冻结期105天左右。
历年平均风速2.4~3.1m/s,平原区风速较大,山区较小。
3边坡工程地质条件
3.1地形地貌
本区位于太行山中段东麓,地势自西向东倾斜,西为山区,东接平原。
按地形高程可分为中低山区、丘陵区和山前倾斜平原区。
中低山区分布于西部,海拔300~1100m,最大标高1898.7m,基岩裸露,植被稀少,断裂发育,沟谷切割强烈,多有悬崖峭壁,地貌景观壮丽;丘陵区处于本区中部,地形起伏不大,冲沟也较发育,海拔120~400m;倾斜平原位于东部,地形平缓,海拔55~100m,地表为冲积、洪积物掩盖,地面坡度一般为1~2‰。
中关矿区位于中部丘陵区,地面标高200~280m,地表多被第四系松散堆积物覆盖,多为梯田,基岩零星出露地表。
3.2边坡地层结构及岩性特征
根据场地地层时代、成因类型、岩性特征及物理力学性质等,将勘察孔控制深度内的岩土划分为8个工程地质层,各层土的分布规律特征如下:
①层耕土:
黄褐色,以粉质黏土为主,含少量砂粒、碎屑及植物根系。
该层在ZK08钻孔未揭露。
该层层厚0.40~0.60m,层底埋深0.40~0.60m,层底标高225.17~231.96m。
②层黄土状粉质黏土:
黄褐色,可塑状,无摇震反应,稍有光泽,韧性中等,干强度中等,土质不均匀,局部含砂量高,夹卵石,分布连续。
该层在ZK08钻孔未揭露。
该层层厚2.10~3.50m,层底埋深2.50~5.20m,层底标高222.57~229.86m。
②1层黄土状粉土:
黄褐色,稍湿~湿,稍密~中密,摇震反应中等,干强度低,韧性低,土质较均匀。
该层仅ZK01和ZK07钻孔揭露。
该层层厚2.50~6.50m,层底埋深3.00~10.00m,层底标高219.30~225.38m。
③层卵石:
褐黄色,主要成分为花岗岩,次圆状,密实,湿~饱和,一般粒径3~10cm,最大约25cm,质硬,间隙填充约35%-40%的砂和粉质黏土,分选性较差,分布连续。
该层ZK09钻孔未揭露。
该层层厚3.00~7.00m,层底埋深6.10~10.20m,层底标高215.57~233.00m。
④中砂:
褐黄色,主要成分为石英长石,中密~密实,饱和,该层在该层在ZK07和ZK09钻孔未揭露。
层厚2.10~7.00m,层底埋深8.80~16.00m,层底标高210.76~230.4m。
④1层黄土状粉土:
黄褐色,稍湿~湿,中密~密实,摇震反应中等,干强度低,韧性低,含细砂较多,约30%,土质不均匀。
该层仅在ZK01钻孔钻孔揭露。
该层层厚0.20~3.30m,层底埋深10.7~11.5m,层底标高215.06~216.88m。
⑤粉砂:
褐黄色,主要成分为石英长石,密实,饱和,该层只在ZK01、ZK07和ZK09底部揭露,层厚1.30~4.10m,层底埋深15.90~20.00m,层底标高208.38~217.30,其中ZK01和ZK07未能揭穿。
⑥粉质黏土:
褐黄色,可塑状,无摇震反应,稍有光泽,韧性中等,干强度中等。
该层只在ZK08和ZK09底部揭露,揭露层厚4.10~16.20m,层底埋深20.00~25.00m,层底标高213.20~214.10m,未能揭穿。
4边坡岩土物理力学性质及评价
根据土工试验资料及原位测试资料统计,给出各层土的物理力学指标,统计过程中删去了个别异常值,统计结果见物理力学指标统计表,现就各地基土层工程性质评价如下:
①层耕土:
结构松散,工程性质差,不能作天然地基持力层。
②1层黄土状粉土:
为中压缩性土。
②层黄土状粉质黏土:
为中压缩性土。
③层卵石:
密实,工程性质良好。
④层中砂:
密实,工程性质良好。
④1粉土:
为为中压缩性土。
⑤粉砂:
密实,工程性质良好。
⑥粉质黏土:
为中压缩性土。
5水文地质条件
5.1地下水概况
场地内地下水为第四系孔隙潜水,稳定水位埋深为4.40~13.89m,稳定水位标高为218.39~218.47m,主要以大气降水补给,并以蒸发排泄为主,水位随季节略有变化,地下水位年变化幅度在0.5~1.0m左右,建议抗浮设计水位标高按220m考虑。
5.2地下水腐蚀性评价
根据我院2010年1月份提交的《河北钢铁集团矿业有限公司中关铁矿采选工程岩土工程勘察报告》成果资料中的两组水样的分析结果可知,该场地地下水PH值是8.03,地下水中的各离子含量详见水质简分析报告,地下水对混凝土、混凝土结构中的钢筋的腐蚀性评价,结果见表3、表4:
表3地下水对混凝土结构腐蚀性评价表
水化学成分
SO42-(mg/L)
PH值
侵蚀性CO2
Mg2+(mg/L)
总矿化度
(mg/L)
国标
离子含量
300~1500
>6.5
<15
<2000
<20000
腐蚀等级
弱
微
微
微
微
6号孔
822.24
8.07
9.11
26.74
1154.8
12号孔
818.40
8.03
6.83
36.46
1109.6
腐蚀等级
弱腐蚀
微腐蚀
微腐蚀
微腐蚀
微腐蚀
表4地下水对混凝土结构中钢筋腐蚀性评价表
孔号
6号孔
12号孔
水中的Cl-(mg/L)
98.77
91.72
腐蚀等级
微腐蚀
微腐蚀
注:
表中钻孔为引用资料,非本次勘察孔资料,引用资料位置为中关矿区拟建副井提升机房及主井井塔楼,距本次勘察场地62m。
根据以上判别结果,结合《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)(2009年版)有关条款判定,本场地地下水对混凝土有弱腐蚀性;在干湿交替情况下,对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
5.3场地土腐蚀性评价
根据我院2010年1月提交的《河北钢铁集团矿业有限公司中关铁矿采选工程岩土工程勘察报告》成果资料显示:
对场地取了两个土样(12-02、09-02)做易溶盐测试(取样深度均为3.00m),根据检测结果(测试结果见易溶盐分析报告),该场地土对混凝土结构腐蚀等级为微腐蚀;对钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀等级为微腐蚀;对钢结构腐蚀等级为微腐蚀。
6地震效应
6.1抗震设防烈度
本场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组。
6.2场地液化判别
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)第4.3.3条,地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及以前时,7、8度时可判为不液化,判定该场地为非地震液化场地。
6.3边坡岩土类型和场地类别
根据《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)对不超过10层且高度不超过30m的丙类建筑,当无土层剪切波速时,可根据岩土名称和性状,划分土的类型,再利用当地经验估计各层土的剪切波速。
该场地①层耕土,fak<130kPa,为软弱土,剪切波速Vs=110m/s;②1层黄土状粉土,fak<150kPa,为中软土,剪切波速Vs=180m/s;②层黄土状粉质黏土,fak<150kPa,为中软土,剪切波速Vs=200m/s;③层卵石,密实,为坚硬土,剪切波速Vs=510m/s;④1层粉土,fak>150kPa,为中硬土,剪切波速Vs=270m/s;④层中砂,密实,为中硬土,剪切波速Vs=300m/s;⑤层粉砂,密实,为中软土,剪切波速Vs=240m/s。
根据计算,该场地20m以上土层的等效剪切波速为:
ZK01号钻孔Vse=252.50m/s,(计算过程见表5),根据我院2010年1月提交的《河北钢铁集团矿业有限公司中关铁矿采选工程岩土工程勘察报告》成果资料,该区覆盖层厚度>5m,判定该场地类别为Ⅱ类场地。
表5剪切波速计算表
钻孔
编号
地层
编号
地层岩性
土层厚度(di)
土层平均剪切波速(Vsi)
等效剪切波速Vse
(m)
(m/s)
(m/s)
ZK01
①
耕土
0.5
110
252.50
②1
黄土状粉土
2.5
180
②
黄土状粉质黏土
2.2
200
③
卵石
3
510
④1
粉土
3.3
270
④
中砂
4.5
300
⑤
粉砂
4
240
7边坡工程岩土评价
7.1湿陷性评价
根据我院2011年03月提交的《河北钢铁集团沙河中关铁矿生活区岩土工程勘察报告》中对主井井塔楼场地土湿陷性评价,基底埋深1.5m,与本场地一致,可知本场地②层黄土状粉质黏土具有湿陷性,为Ⅰ级非自重湿陷性场地。
7.2地基土承载力特征值
根据场地地层岩性、物理力学性质指标及原位测试结果,综合分析给出各层土承载力特征值fak及压缩模量见表6。
表6各层土承载力特征值及压缩模量表
层号
岩性名称
地基承载力特征值fak(kPa)
压缩模量
推荐值(MPa)
Es0.1~0.2
Es0.2~0.4
②1
黄土状粉土
140
4.67
7.56
②
黄土状粉质黏土
140
5.21
7.44
③
卵石
350
35
④1
粉土
180
4.04
6.78
④
中砂
210
22
⑤
粉砂
190
18
⑥
粉质黏土
200
12.95
21.64
注:
当基础宽度大于3.0m或基础埋深大于0.5m时,表中fak值按规范予以修整。
8边坡稳定性分析与评价
8.1边坡稳定性分析
根据边坡类型与工程安全等级、边坡形态特征及邻近建(构)筑物情况以及边坡地层岩性等条件,初步定性分析判断各段边坡的稳定性及破坏趋势,分析如下:
1段边坡:
此段边坡坡顶为2.0~6.0m宽的台阶地,坡底为综合仓库,坡脚距离综合仓库基础边缘2.0m,边坡为人工开挖形成,边坡高度自北往南由3.0m渐变至9.0m,目前坡面坡度35~40°。
根据勘察揭示,边坡岩土工程性质稳定,坡面经雨水冲刷发生轻微流失现象。
综合边坡岩土体的物质组成、密实度等情况,此段边坡基本稳定。
2段边坡:
此段边坡坡顶为4.0~6.0m宽的台阶地,坡底为综合仓库,坡脚距离综合仓库基础边缘2.0m,边坡为人工开挖形成,边坡高度自东往西由7.6m渐变至9.0m,目前坡面坡度35~40°。
根据勘察揭示,边坡岩土工程性质稳定,坡面经雨水冲刷发生轻微流失现象。
综合边坡岩土体的物质组成、密实度等情况,此段边坡可能发生整体或局部的圆弧滑动破坏。
1、2段边坡交汇处:
此段边坡坡顶为4.5m宽的简易道路,坡底为综合仓库,坡脚距离综合仓库基础边缘2.0m,边坡为人工开挖形成,边坡高度约为12m,目前坡面坡度35°左右。
根据勘察揭示,边坡岩土工程性质稳定,坡面经雨水冲刷发生轻微流失现象,坡脚流失较严重。
综合边坡岩土体的物质组成、密实度等情况,此处边坡可能发生整体或局部的圆弧滑动破坏。
8.2边坡稳定性计算
根据边坡现状,选取边坡中比较有代表性的典型工程地质剖面模型,进行稳定性计算。
本边坡为土质边坡,根据边坡可能产生的破坏形式,按圆弧滑动法进行计算,边坡稳定性系数计算方法采用《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)第5.2节的公式,采用理正岩土边坡稳定性分析软件进行计算分析。
表7边坡稳定性系数计算结果
边坡名称
地质剖面
稳定性系数
1段边坡
1—1'
1.919
2段边坡
5—5'
1.702
1、2段边坡
交汇处
4—4'
1.347
8.3边坡稳定性评价
根据《建筑边坡工程技术规范》(GB50330-2002)第5.3.1节的要求,土质边坡工程设计时,二级边坡利用圆弧法计算的稳定安全系数应不小1.25。
1段边坡:
此段边坡为人工开挖土质边坡,最大坡高9.0m,坡顶为较宽的台阶地,坡底与建筑物基础边缘直线距离较近,高差较大,其稳定安全影响范较广,目前边坡处于稳定状态,只有局部坡面有轻微的土体流失现象。
目前状态下边坡基本处于稳定状态,在暴雨或地震条件下,有发生整体或局部破坏的可能,应采取边坡整治措施确保其安全稳定。
2段边坡:
此段边坡为人工开挖土质边坡,最大坡高9.0m,坡顶为较宽的台阶地,坡底与建筑物基础边缘直线距离较近,高差较大,其稳定安全影响范较广,目前边坡处于稳定状态,只有局部坡面有轻微的土体流失现象。
目前状态下边坡基本处于稳定状态,在暴雨或地震条件下,有发生整体或局部破坏的可能,应采取边坡整治措施确保其安全稳定。
1、2段边坡交汇处:
此段边坡为人工开挖土质边坡,最大坡高12.0m,坡顶为4.5m宽的简易道路,坡底与建筑物基础边缘直线距离较近,高差较大,其稳定安全影响范较广,目前边坡处于稳定状态,但是在坡脚位置雨水冲刷严重,土体流失严重。
目前状态下边坡基本处于基本稳定状态,但在暴雨或地震条件下,有发生整体或局部破坏的可能,应采取边坡整治措施确保其安全稳定。
9边坡整治措施与监测
9.1边坡整治措施
边坡工程除了采用整治措施确保其整体、局部稳定以满足使用要求,还应做必要的坡面防护,以达到绿化和水土保持的目的;针对本工程的特点,可采用以下边坡整治措施:
(1)坡率法
对于1段边坡与2段边坡,除了交汇处,坡顶都有足够的放坡空间,可采用坡率法。
对于土质边坡其边坡坡率允许值(高宽比)可按表8进行确定。
土质边坡坡率允许值
边坡土
体类别
密度、
状态
坡率允许值(高宽比)
坡高<5m
5≤坡高<10m
黄土状
粉质粘土
可塑
1:
1.15~1:
1.30
1:
1.30~1:
1.55
黄土状
粉质粘土
硬塑
1:
1.00~1:
1.25
1:
1.25~1:
1.50
黄土
硬塑
1:
1.00~1:
1.25
1:
1.25~1:
1.50
注:
采取坡面保护措施或破坏后果不严重时可取较大坡率值。
(1)锚杆(索)挡墙
对于1、2段边坡交汇处,放坡空间有限,可采用锚杆(索)挡墙进行支护,锚杆(索)应锚入稳定岩层内,锚杆(索)头与立柱(肋柱或挡板)应可靠牢固连接,立柱(竖桩)端部嵌入稳定岩层内,立柱(肋柱)之间应设置挡土板。
9.2边坡整治措施
(1)边坡开挖时,应由上而下依次进行开挖,开挖后应立即对边坡进防护处理,防止坡面水土流失;
(2)地表水和地下水是影响高边坡稳定性的一个重要因素,对边坡防治过程中,必须采用防止地表水进入坡体的措施。
坡顶应设截水沟,坡底应设排水沟。
放坡坡面可设置格构植草并设置泄水孔,或种植草木。
9.3边坡工程监测
(1)边坡工程的监测应从边坡开挖、回填开始,设置变形监测点和应力应变监测点,指导边坡的回填和开挖。
(2)监测信息应及时反馈,适时调整支护措施。
(3)边坡监测建议根据需要选择以下监测项目:
坡顶水平位移和垂直位移、建(构)筑物变形、锚杆(索)应力等。
10结论及建议
10.1该场地地面标高差别较大,地貌条件简单,地层分布稳定,经钻探,未发现不良地质作用。
该地段为可进行建设的一般场地。
建筑场地类别为Ⅱ类。
10.2场地抗震设防烈度为7度,设计基本地震加速度为0.10g,设计地震分组为第二组,场地为非液化场地。
10.3本场地土对混凝土结构腐蚀等级为微腐蚀;对钢筋混凝土结构中钢筋腐蚀等级为微腐蚀;对钢结构腐蚀等级为微腐蚀。
10.4本场地地下水对混凝土结构有弱腐蚀性;在干湿交替情况下,对钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
本场地的土对混凝土结构有微腐蚀性,对混凝土中钢筋有微腐蚀性,对钢结构有微腐蚀性,设计时应采取相应的处理措施。
10.5边坡支护结构施工时,应根据湿陷性黄土的特点和设计要求采取措施,防止生产、生活用水以及大气降水流入边坡引起湿陷和水土流失。
10.6可根据各段边坡的不同条件,采用坡率法、锚杆(索)挡墙、等一种或多种综合整治措施,并及时进行坡面防护,防止水土流失。
10.7本场地最大冻土深度为42cm。
10.8开挖后应及时进行验槽工作,发现问题及时处理。
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