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1存在的巖土工程問題

長期以來粗粒料引起的工程地質(zhì)問題一直是全球性的難題。粗粒料的研究興起于20世紀(jì)50年代后期，隨著世界各國高土石壩工程的興建，粗粒料被廣泛應(yīng)用，隨著我國大型工程的廣泛興建，也不可避免的遇到了粗粒料特性問題，由于粗粒料具有物質(zhì)組成的不均一性、顆粒破碎性、剪脹性、濕化性以及較強(qiáng)滲透性等諸多工程特性，加之巖土體中裂隙雜亂分布，使得各種大型粗粒料填筑工程顯得異常困難。擬建場地位于強(qiáng)風(fēng)化巖層出露區(qū)，根據(jù)“填挖平衡、就地取材”的原則，填筑材料必然要采用挖方區(qū)粉質(zhì)粘土與強(qiáng)、中風(fēng)化巖組成的粗粒料。雖然各相關(guān)行業(yè)都對其進(jìn)行了一定的研究，但尚處于初期階段，并不十分成熟，在民航領(lǐng)域還沒有專門研究。而且機(jī)場粗粒料高填方與土石壩工程仍有很大的區(qū)別，有些經(jīng)驗(yàn)也不適用。另外粗粒料造成的破壞是長期的、反復(fù)的和潛在的，而機(jī)場的建設(shè)周期又比較短，擬建機(jī)場工程填挖方高度均比較大，所以對于該工程而言，可能會遇到如下問題:1)粗粒料的工程特性;2)機(jī)場高填方地基的穩(wěn)定與變形(沉降與差異沉降);3)高填方和深挖方邊坡的穩(wěn)定性;4)填挖交界面的處治。

2對存在巖土工程問題的分析

2．1粗粒料的工程特性工程填筑材料采用挖方區(qū)粉質(zhì)粘土與強(qiáng)、中風(fēng)化泥巖組成的粗粒料，其工程特性決定了存在如下巖土工程問題:1)粗粒料的級配。由于粗細(xì)顆粒的不均一性，在填筑體粗粒料中，泥巖、砂巖的大顆粒作骨架時，細(xì)料粉質(zhì)粘土充填孔隙，充填愈好，土體密度愈大，其抗剪強(qiáng)度愈高，沉陷變形愈小;反之，則沉陷變形大，不利于巖土體工程的穩(wěn)定性。泥巖作為填料時，破碎粒徑指標(biāo)、填充粉質(zhì)粘土的粘度特征、粘粒含量、粗細(xì)粒的比例關(guān)系等對高填方工程至關(guān)重要，應(yīng)進(jìn)行重點(diǎn)研究。2)泥巖的遇水軟化和崩解。該工程粗粒料主要由泥巖組成，泥巖在一定的應(yīng)力狀態(tài)下浸水后，由于顆粒間被水潤滑以及顆粒礦物浸水軟化，顆粒發(fā)生相互滑移、破碎和重新排列，導(dǎo)致巖體軟化;當(dāng)水貫入泥巖的孔隙、裂隙中時，細(xì)小巖粒的吸附水膜便會增厚，部分膠結(jié)物會被軟化或溶解，從而引起巖石顆粒的崩裂解體，產(chǎn)生巖土體變形失穩(wěn)，使得控制地表沉降以及高填方邊坡穩(wěn)定性顯得異常困難，因此研究泥巖遇水軟化和崩解性對本工程的建設(shè)尤為重要。3)粗粒料的蠕變特性。粗粒料大多采用人工爆破等方法開采出來，往往存在很多微裂隙，加之棱角尖銳、填筑高，在高圍壓條件下產(chǎn)生蠕變，巖土體會沿著破裂面破碎，宏觀上表現(xiàn)為開裂、折斷或整塊斷裂等形式的顆粒破碎，從而引起高填方沉降變形以及邊坡失穩(wěn)等一系列巖土工程問題。4)粗粒料的強(qiáng)滲透性。粗粒料具有強(qiáng)滲透性，降水能較快的入滲填筑體，這在一定程度上加快了高填方破壞失穩(wěn)的進(jìn)程。因此應(yīng)研究粗粒料的滲透特性，為坡面、道面的防水和排水設(shè)計(jì)方案提供依據(jù)。5)粗粒料的施工工藝。如何控制粗粒料填筑施工質(zhì)量，如何確定其施工參數(shù)及采用哪種方法和控制指標(biāo)對填筑體質(zhì)量進(jìn)行檢測也是該工程存在的一個重要問題。

2．2高填方變形沉降變形是高填方工程中普遍存在，又沒得到很好解決的問題，由于擬建機(jī)場工程填方高(預(yù)計(jì)最高達(dá)45m)、荷載大且填料具備顆粒破碎性、剪脹性、遇水軟化崩解、蠕變、強(qiáng)滲水性等諸多工程特性，地面沉降控制難度極大。如何去監(jiān)測，如何埋傳感器，在哪些位置埋設(shè)能夠有效的監(jiān)測，采取哪些措施既能經(jīng)濟(jì)有效、又能降低總沉降量和工后沉降量，是本機(jī)場工程建設(shè)的另一核心技術(shù)難題。

2．3高邊坡的穩(wěn)定性高填挖邊坡穩(wěn)定性是一個必須重視的問題，包括挖方區(qū)、填方區(qū)兩部分。對于挖方邊坡，由于場地地形復(fù)雜，自然坡度陡，高差大，開挖卸荷對邊坡穩(wěn)定性影響較大，加之巖土體強(qiáng)風(fēng)化、膠結(jié)程度低、節(jié)理裂隙發(fā)育等特性，一旦降水沿裂隙入滲，極易導(dǎo)致邊坡滑動破壞，因此，需對其進(jìn)行研究。對于填方邊坡，由于本身填筑高，同時粗粒料具有顆粒不均一性、泥巖遇水軟化、蠕變、強(qiáng)滲透性等工程特性，在外界誘發(fā)因素(降水、地震、施工振動等)的作用下，極可能引發(fā)失穩(wěn)等巖土工程問題;因此，需要進(jìn)行深入研究，采用不同的穩(wěn)定性分析方法，探索粗粒料工程特性對邊坡穩(wěn)定性的影響程度，確定合理的填筑體邊坡坡比。同時，擬建場區(qū)位于地震高發(fā)區(qū)，抗震設(shè)防烈度為8度，考慮到該工程的重要性需提高1度設(shè)防，即按9度考慮。因此，需高度重視地震工況下邊坡的穩(wěn)定性。

2．4填挖交界面的處治受地形地貌的限制，該機(jī)場建設(shè)中存在多處填挖方交界面，不可避免的面臨填挖交界的處治問題。從總體上看，填挖交界處具有材料或結(jié)構(gòu)的不一致性，在縱向上剛度出現(xiàn)差異，加之原地層是傾斜的，一旦工程處治不當(dāng)，極易產(chǎn)生不均勻沉降、填挖交界處發(fā)生偏移，甚至滑動破壞，對于填挖交界的有效處治問題是該機(jī)場建設(shè)中亟待解決的又一個難題。

3巖土工程問題的解決方案

3．1解決方案由于該項(xiàng)目場地巖土工程條件的復(fù)雜性，僅靠室內(nèi)試驗(yàn)參數(shù)進(jìn)行數(shù)值計(jì)算及分析是不能滿足要求的，通過現(xiàn)場試驗(yàn)與室內(nèi)研究相結(jié)合的方案，結(jié)合實(shí)際工程，采用室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場試驗(yàn)、原位監(jiān)測、理論分析與數(shù)值模擬相結(jié)合的手段，對該機(jī)場工程存在的巖土工程問題進(jìn)行綜合研究，是解決問題的最佳途徑。

3．2試驗(yàn)研究的技術(shù)路線該處理方案的技術(shù)路線概括為:首先開展文獻(xiàn)調(diào)研，收集資料，對研究現(xiàn)狀、類似實(shí)例進(jìn)行調(diào)查分析，尋求突破點(diǎn)進(jìn)行初步研究;其次對粗粒料高填方工程技術(shù)方案進(jìn)行初步論證，確定粗粒料高填方工程試驗(yàn)研究方案;再次進(jìn)行粗粒料的工程特性試驗(yàn)及高填方穩(wěn)定性理論分析，根據(jù)分析展開現(xiàn)場試驗(yàn)段研究，包括現(xiàn)場的模型試驗(yàn)、檢測及監(jiān)測等;并在此基礎(chǔ)上探討粗粒料工程特性的分析方法與處理對策，提出與粗粒料工程特性相適應(yīng)的高填方問題的處理對策，通過高填方變形監(jiān)測，對地基的穩(wěn)定性做出準(zhǔn)確評價，同時提出控制高填方沉降變形的工程措施，預(yù)測高填方的工后剩余沉降量，對研究結(jié)果進(jìn)行初步總結(jié)，得出初步結(jié)論，進(jìn)行粗粒料加筋處理與土方設(shè)計(jì)，待土方工程結(jié)束后對全場重要部位進(jìn)行變形監(jiān)測，并對試驗(yàn)段的監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行處理分析，同理論分析及數(shù)值計(jì)算進(jìn)行比較，驗(yàn)證所提出的分析方法與工程處理對策方法，必要時予以修正;最后編寫試驗(yàn)研究總結(jié)報告。總技術(shù)路線如圖1所示。

4結(jié)語

秦巴山區(qū)的機(jī)場工程巖土工程問題十分復(fù)雜，有針對性的進(jìn)行與工程實(shí)際相結(jié)合的試驗(yàn)研究是十分必要的，可以為工程設(shè)計(jì)和施工提供技術(shù)依據(jù)和指導(dǎo)，保證工程的順利進(jìn)行。現(xiàn)場試驗(yàn)段試驗(yàn)與室內(nèi)研究相結(jié)合的方式，是解決該機(jī)場問題的最佳途徑。該研究的順利進(jìn)行可以使機(jī)場建設(shè)在質(zhì)量上更為可靠，技術(shù)上更為先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上更加節(jié)約。

作者：王文良單位：中國民航機(jī)場建設(shè)集團(tuán)公司西北分公司長安大學(xué)公路學(xué)院