岩土工程勘察中特殊土质的解决措施

刍议岩土工程勘察中特殊土质的解决措施
摘要：在岩土工程勘察施工中，特殊性土指自然界中具有特殊的物理、力学、化学性质，并影响工程地质条件的土。

本文根据实际工作经验，总结介绍了几种特殊性土的勘察方法，以及勘察过程中的一些常见问题，并提出了相应的解决措施。

关键词：岩土工程；特殊性土；方法；措施
【分类号】：te357.6
引言
特殊性土包括软土、黄土、膨胀土、盐渍土、液化土及多年冻土，它们异于普通岩土的特殊性表现为触变、湿陷、胀缩、盐碱化、液化、冻融等，而这些现象出现时，必将导致由这些岩土所组成地层之强度的降低和丧失，影响座落其上之拟建工程的建设和使用安全。

为安全起见，在分布有这类岩土的地区进行岩土工程勘察时，为获取符合实际情况的岩土物理力学性质及化学性质指标数据，需考虑采用专用的勘察工具和使用特殊勘察手段。

下面，根据各种具有不同特征的特殊性土的具体情况，分别进行分析和阐述，以利于在实际操作过程中解决问题和指导工程实践。

1、软土
软土的成因类型有滨海沉积、湖泊沉积、河滩沉积和沼泽沉积等几种，相应的沉积相位有滨海相、浅海相、泻湖相、溺谷相、三角洲相、湖相、河漫滩相、牛轭湖相、沼泽相。

软土具有含水量高、透水性低、压缩性高和固结速度慢、强度低、具有触变性、有机质
含量高等特点。

软土场地的勘察工作一般采用钻探、触探、挖探、钎探和原位测试的方法，配合以地质调绘工作，条件适宜时也可辅以物探方法，采用多种方法的目的是使勘探资料得以互相验证和补充。

钻探作为常规的勘探手段之一在软土地区应用也较为广泛，但在钻孔和采取土试样的过程中更容易对土试样产生扰动。

因此，应更加注意这一问题。

目前，国内软土钻探主要采用以下几种工艺和方法：
（1）空心螺纹钻进：将空心螺纹钻头下入孔内，采用回转干钻的方法钻进。

回次提升钻具时应注意放慢速度，使孔内地下水通过空心钻杆流入孔底，避免孔底形成真空而缩径。

但在近流塑状态的粘性土和厚度较大的砂层或深孔钻进时，为保证钻探及成果质量，应采用套管跟进护壁。

（2）十字钻回转法：使用空心十字钻头，钻头四侧有向上的出水口。

钻进采取水钻方法，由钻头在孔内造浆护壁，但此种方法要求取样密度较大，一般1.0m 取样一个，层间分界要求施工人员凭经验确定。

（3）钢丝钻头回转法：用水口较大的普通合金钻头镶上钢丝，采用水钻方法钻进。

此法虽适用的地层种类较多，但钻探和取样质量不如前者。

（4）无泵反循环钻进：一般采用开口式反循环结构钻具，操作时注意：①孔底钻头压力要适当，过大容易形成岩芯堵塞；②下钻
时不直接下至孔底；③正常钻进时提动钻具要缓而稳，下钻要快；因故停钻时要连续提动钻具，以防埋钻；④每次提钻后都要检查和清洗钻头。

2、黄土
黄土是干旱、半干旱气候条件下，陆相沉积的一种特殊土，由风力搬运作用形成的称为原生黄土；原生黄土经过流水冲刷、搬运和重新沉积而形成的称为次生黄土。

根据形成年代可分为老黄土和新黄土，老黄土一般无湿陷性，新黄土具有湿陷性。

湿陷性黄土是指黄土在自重或一定压力下受水浸湿，土体结构迅速破坏并发生显著的附加下沉现象；具有这种湿陷性质且湿陷系数δs达到或超过0.015时即称为湿陷性黄土，分为自重湿陷性黄土和非自重湿陷性黄土。

其中，沉积年代在500年以内、压缩性高、承载力低、均匀性差的全新世黄土称为新近堆积黄土；具有松散、土质不均、大孔隙排列杂乱的特点。

黄土地区的勘探工作宜采用回转钻进工艺，在含水量适中（16%～24%）及有经验时亦可采用冲击钻进工艺。

回转钻进时宜使用螺纹钻头，并严格控制回次进尺，按每米3钻的操作顺序进行勘探施工。

即取土间距为1m时，第一钻进尺为0.5～0.6m，第二钻清孔进尺0.2～0.3m，第三钻采取原状土样。

清孔钻进过程中不应加压或少许加压慢速钻进。

冲击钻进时应使用专用的薄壁钻头，并采取分段进尺、逐次缩减和坚持清孔的钻进程序，每段进尺应小于回转钻进要求的进尺深度。

清孔过程应一击完成，以避免扰动所取土样。

3、液化土
松散的砂土、亚砂土在饱和状态下其粒间孔隙全部被水充填，在受地震作用的瞬间，由于土体受震动而趋于更加密实的作用，将导致孔隙水压力骤然上升，而骤然上升的孔隙水压力来不及消散，会使土颗粒通过接触点所传递的力（有效应力）减小，当有效应力完全消失时，土体便丧失了抗剪强度和承载能力，此即称为液化土。

液化土的勘探工作一般采用钻探、物探及原位测试并用的综合勘探方法。

当地震动峰值加速度系数为0.05～0.4时，应对勘探场地地面以下20m范围内的饱和砂土和饱和粉土进行原位测试和采取土试样，必要时可做静力触探试验，以获取准确可靠的液化判定数据。

为保证标准贯入试验数据的准确性，不得采用冲击钻进工艺钻进，以避免破坏土体的原状结构。

技术性钻孔中的标准贯入试验一般每米一次，并保证每单一土层中的试验数据不得少于6个。

4、膨胀土
膨胀土是指土中粘粒成分主要由亲水性矿物组成，具有明显的吸水膨胀，失水收缩、开裂，并产生往复胀缩变形的高液限粘土。

对膨胀土的判定一般使用自由膨胀率和液限两项指标。

当自由膨胀率f≥40%，液限≥40%时即判定为膨胀土；分为强、中等和弱膨胀土三类。

膨胀土地区的勘探可采用钻探、人力钻和人工挖探等方法进行。

勘探过程中，当膨胀土层厚度不大时一般都钻至下卧非膨胀土层一定深度；当膨胀土层厚度较大时，各勘探点的勘探深度应满足拟建
工程对勘探钻孔深度的要求。

5、盐渍土
盐渍土系指自然沉积形成的盐土、碱土以及不同程度盐化、碱化的土。

岩土工程勘察实践中，一般把表层1m以内易溶盐含量大于0.3%的土称为盐渍土。

盐渍土按土中易溶盐含量的大小分为超、强、中、弱盐渍土四类；按土中所含易溶盐种类的不同分为氯盐渍土、硫酸盐渍土和碳酸盐渍土。

盐渍土地区的勘探工作以挖探、触探、洛阳铲等简单勘探方法为主，一般不使用钻探。

采取岩土试样时，为物理力学试验项目用的土样可按一般方法采取，但做化学分析的土样应分层取样。

通常从地表开始取样，向下每隔25cm一取样，直至1m深度处。

每个土样约300～500g。

6、多年冻土
凡温度等于或低于0℃，含有固态水的土（石）称为冻土。

这种状态保持三年或三年以上的称多年冻土。

多年冻土地区，受季节变化而融化或冻结的地表层称季节融化层。

多年冻土的土体结构取决于原土骨架的结构形态和地下冰形成时的析出条件有关，地下冰的结构形态常见有粒状整体结构冰、方格状网形结构冰、微层结构冰、波浪云雾状薄层结构冰及块状厚层结构冰五种。

多年冻土的勘探工作一般以钻探为主，必要时可配合以挖探、物探等工作。

野外钻探工作一般采用合金无水回转钻进，一般钻头直径不小于110cm，回次进尺数
根据进尺快慢和冻土上限确定。

同时，为了防止冰晶全部融化，一次钻进时间不宜太长，回次进尺宜控制在0.3m以内。

含水量大（或冰层）时，采用高压中速钻进；
砂性冻土层采用高压钻进，并勤上下活动，提钻前增加一段压力，以保证卡取岩芯；粘性冻土层回次进尺数要小；上覆有砾卵石且地下水量较大时，将孔口管下至冻土层，以保证冻土段的钻进效果。

以上为几类特殊性岩土的勘察实践工作，对于单一岩性的建设场地即可以遵照上述规律进行实际操作；但当勘察场地内有两种或两种以上岩性的岩土同时存在时，我们就需要对以上的规律进行灵活运用，以合理、经济的设备和技术配伍，来圆满完成不寻常的野外实地勘察工作。

参考文献
[1]常士骠，张苏民.工程地质手册[m].中国建筑工业出版社，2007
[2]注册岩土工程师必备规范汇编[m].修订缩印本.中国建筑工
业出版社，2007。