K150+110～K150+250超深路堑(曹家沟)文字报告.doc

四川省桃园（川陕界）至巴中高速公路K114+900～终点（K156＋500）段K150+110～K150+250深路堑路基工程地质详勘报告（K150+110～K150+250）四川省煤田地质工程勘察设计研究院二Ο一Ο年元月66 目　　录1工程概况12路基工程地质条件12.1地形地貌12.2地层岩性22.3地质构造及地震22.4水文地质22.5不良地质32.6岩土体物理力学性质33场地稳定性33.1斜坡稳定性评价33.2路堑边坡稳定性评价53.3各岩土工程性质评价54结论及建议55报告所附图件6四川省桃园（川陕界）至巴中高速公路K150+110～K150+250深路堑路基工程地质详勘报告1工程概况拟建该段深路堑路基工程位于大溪村红庙咀，属巴中市巴州区所辖。场地紧邻巴中市区，其旁有多条简易公路相接，且其下5m内即为乡村公路，交通十分便利。该段路基里程起于K150+110，止于K150+250，线路设计长度为140m，路面设计高程为451.19～456.72m，设计坡度为+4.00％，路面设计宽度为24.5m，线路按路面设计高程对路基进行挖方后，在线路两侧将形成垂高24m、最大开挖断面边坡高度44.71m的路堑。本次勘察的目的是详细查明该段线路区的地形地貌、地层岩性、岩土结构及其类型，以及各岩土层的物理力学性质、水文地质条件等，并对拟建路基的适宜性和稳定性有关的工程地质条件作出评价，提出挖方工程和支挡防护的建议，为路堤的设计提供地质依据。根据勘察目的的要求，本次工程地质详勘采用工程测量、工程地质及水文地质测绘、结合临近工点取样、岩（土）试验等手段的综合工程地质勘察方法。本次勘察完成的实物工作量见表1。表1实物工作量统计表项目单位数量备注1：2000工程地质测绘km20.131：500工程地质剖面m/条240/1工程地质钻探m/孔取样及原位测试土样组岩样组动探m/孔工程测量1：500纵剖面m/条240/11：200横剖面m/条100/1放测钻孔个收放孔2路基工程地质条件2.1地形地貌6 测区地处四川北部红层地区，构造简单，地形主要受岩层产状、地层岩性控制，砂岩多为陡坎，泥质岩多见缓坡，总体表现为槽谷、单面山、桌面山地貌，山谷多成东西向展布，在流水冲蚀、风化作用下形成宽缓谷底的“U”型谷、阶梯平台。拟建路基即位于桌面方山地貌区内，地势总体西高东低，表现出平台阶坎、浅切沟谷相间缓倾单斜地貌特征，地势由北西向北东成阶梯状渐次降低，西侧山体出露最高点标高570m，最低点位于东侧斜坡，标高约397m，相对高差173m。路堑段跨越斜坡中部台梁。地形一般自然坡度23~31°，基岩为砂岩段多形成陡壁、陡坡，局部地形坡度较大，总体以凸坡、直坡为主，山体总体呈阶梯状平台拔升，缓坡地带有大量第四系土层分布，多为农田耕地及修建村民房舍。2.2地层岩性经地面调查及邻近工点钻探揭露，场区内主要地层为新生界第四系全新统人工填筑层（Q4me）、坡残积层（Q4dl+el）、中生界白垩系下统苍溪组第四段（K1c4）。现由新至老分述如下：2.2.1人工填筑层（Q4me）人工填土：褐灰色、灰色等杂色，以填筑路基及房基的碎石、砾石为主，粘土、瓦片及生活垃圾等次之，松散，稍湿，透水性一般。该层主要分布于东侧乡村道路基及附近的居民房基，厚度约1～3m，与拟路基位无直接关系。2.2.2新生界第四系全新统坡残积层（Q4dl+el）大面积分布于线路区缓坡平台，含角砾粉质粘土：褐红～紫红色，以粘粒为主，局部含少量角砾，硬塑~可塑状。结构不均，局部块石含量较高，该层主要分布于起始端两侧斜坡坡脚及缓坡丘包顶部，厚度约0~5m。2.2.4中生界白垩系下统苍溪组第四段（K1c4）苍溪组（K1c）地层按岩性可分四个段。路基区仅出露其中的第四段（K1c4），该套地层岩性为泥岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、粉砂岩及细砂岩互层，厚度约120~150m。（1）泥岩：棕红色，矿物成分以粘土矿物为主，泥质结构，薄层状构造，钙泥质胶结。结构不均，局部粉砂质富集，夹蓝灰条带或斑团。岩质较软，岩石具饱、脱水开裂风化特征，其强中风化界面一般位于地表之下5~7m。（2）细砂岩：青灰色、紫灰色，矿物成分以长石、岩屑为主，云母少量，钙泥～泥钙质胶结，粉（细）粒结构，中致厚层状构造，出露于路基区阶坎部位。结构不均，局部泥质富集，夹泥质团块或泥质条带，岩质软硬不均，岩芯呈短～长柱状，裂隙不发育，层间结合一般，其强中风化界面一般位于地表之下2~4。2.3地质构造及地震测区位于南阳场背斜南翼,恩阳向斜北翼，属单斜构造。南阳场背斜与恩阳向斜轴线间距约15~20Km。南阳场背斜轴向为NEE向，轴线延伸长度约45Km，恩阳向斜轴向呈北东~南东向的弧形展布，轴线延长约50Km。场地内为单斜构造，由于地层产状平缓，岩层倾向在局部有所变化，但总体稳定在155～195°∠6～11°之间，优势产状为170°∠10°。主要发育有J1和J2两组区域性“X”型节理.①J1组节理走向倾向244，倾角69～75°；J1组节理贯通性较好，延伸长度>3m，2~3条/m，张开度2~3mm，一般无充填；②J2组节理倾向78°，倾角73～84°，J2组节理贯通性稍差，部分受J1组节理限制，延伸长度0.5～2m，局部大于5m，0.5~3条条/m，张开度2~3mm，见水锈或泥、钙质半充填；③次发育J3组裂隙，走向NW60～70°。砂岩节理面较平直光滑，泥质岩中两组节理规模明显变小，节理产状变化较大，岩体节理率增大，可达8～15条/m3。就层间结构面而言，砂岩层面、砂岩与泥质岩界面的嵌合性中等～较差。其中J1、J2相对较发育，为场地内的优势节理，岩体在层理及节理的切割下呈大块状结构。根据《中国地震动峰值加速度区划图》（GB18306-2001），测区地震动峰值加速度为0.05g，（对应的地震基本烈度为Ⅵ度），地震动反应谱特征周期为0.35s。2.4水文地质2.4.1气象水文测区属亚热带湿润季风气候，具冬暖夏热的特征。多年平均气温16℃，最热为7月，均温26.6℃～27.4℃，极端最高气温达40.3℃，最冷为1月，极端最低气温达－6.2℃；多年年均降雨量为1100mm（丘陵）～1160mm（低山），降水集中在6～9月。温湿季风环境利于植物生长和岩土的物理风化。2.4.2水文地质2.4.2.1地表水线路区地处低山丘陵地貌，地形高差较小，地面坡度不大，地表水多为巴河分支。工点南侧6 主要发育有一条季节性河溪曹家沟，该沟流向自西向东，流量动态变化大，旱季少水，雨季丰盈，该沟沟床即为本区地下水及地表水的最低排泄基准面。工点所跨斜坡局部基岩出露，上部为缓坡平台地貌，第四系残坡积土粘土层覆盖于基岩之上，大气降水经坡面地表径流，除少部分下渗补给第四系孔隙水、基岩裂隙水外，其余大部分汇入该沟中。2.4.2.2地下水区内地下水主要有松散堆积层孔隙水、基岩裂隙水。松散层孔隙水主要赋存于Q4al+pl及Q4dl+el层中，接受大气降水、地表水的补给，顺地形向溪沟及其河流下游排泄，并部分补给下伏基岩。其中Q4dl+el层含水层由于分布较零星，厚度不大，同时该层含大量粘土，故其透水性较差，富水性弱，水量贫乏，局部地段具上层滞水特点；Q4al+pl漂（块）石土中，主要接受沟水及大气降水的补给，并与沟水互为补排关系。该含水层具有透水性好，富水性强，补给源近，地下水水量较大等特点。基岩裂隙水主要赋存于基岩强风化带及裂隙中，接受大气降水及上覆松散堆积层中地下水补给，顺地形沿裂隙向坡下沟谷及下游排泄。因地形切割较强烈，岩体以砂泥岩互层为主，同时岩体节理裂隙连通性较差，故该类地下水较贫乏。据调查，线路区居民生活用水主要靠基岩裂隙水，生产用水则主要靠降水及溪沟水。据初勘邻近工点的地表水水质分析资料，场区地下水化学类型主要为HCO3-—SO42-—Ca2+型水，地下水对砼无腐蚀性。表2水质分析成果表含量水样项目地表水结晶类腐蚀评价标准分解类腐蚀评价标准毫克/升毫克当量（%）Ⅲ类环境评价标准SO4在水中的含量（mg/L）腐蚀等级侵蚀性CO2（mg/L）标准（强透水）腐蚀等级阴离子Cl－36.8813.7＜1500无腐蚀＜15无腐蚀SO42－30.248.3CO32－0HCO3－360.077.9合计427.1100阳离子K+＋Na+10.816.2Ca2+116.276.6Mg2+15.8117.2合计142.8100PH值7.896.8游离CO23.2238.88侵蚀CO2无0.00但是根据区域资料，白垩系白龙组(K1b)、苍溪组(K1c)地层中有膏盐存在。当线路通过上述含膏盐地层时，膏盐地下水中的SO4-2对混凝土具有腐蚀破坏作用。因此建议在施工时加强对场地水质的采样化验工作，做好预防工作2.5不良地质路基区内未见泥石流、滑坡等其它不良地质现象及特殊性岩土。2.6岩土体物理力学性质本次勘察结合邻近工点所取岩样综合统计，统计结果详见表3。66 表3岩石物理力学性质试验成果统计分析表地层岩石名称风化程度统计项目子样数标准差变异系数保证率系数子样子样算术平标准差平均值保证率平均值推荐值备注组段代号NSCvαta√N极大值极小值均值大值小值大值小值白垩系K1c4泥岩强风化天然密度（g/cm3)120.0330.0130.950.5242.602.502.562.602.532.582.542.54普通吸水率（%）120.0330.0100.950.5245.062.273.383.423.353.403.373.37饱和吸水率（%）120.0330.0090.950.5246.422.733.723.763.693.743.713.71弹性模量(Gpa)120.0330.0050.950.5249.753.676.746.776.716.766.726.72泊松比40.950.250.260.26天然抗压强度（Mpa)120.0330.0020.950.52425.8410.1217.8717.9017.8417.8917.8517.85饱和抗压强度（Mpa)120.0330.0040.950.52411.345.148.818.848.788.838.798.79软化系数40.950.460.500.50抗剪凝聚力C（Mpa)40.950.200.340.34抗剪内磨擦角Ф（°)40.9527.6629.5029.50白垩系K1c4砂岩强风化天然密度（g/cm3)120.0300.0120.950.5242.622.542.582.612.552.602.572.57比重（%）普通吸水率（%）120.0300.0100.950.5244.831.622.872.902.842.892.862.86饱和吸水率（%）120.0300.0090.950.5245.852.033.203.233.173.213.183.18弹性模量(Gpa)120.0300.0020.950.52422.1513.7418.2918.3218.2618.3018.2718.27泊松比40.950.200.210.21天然抗压强度（Mpa)120.0300.0010.950.52463.4941.3651.4351.4651.4051.4451.4151.41饱和抗压强度（Mpa)120.0300.0010.950.52442.0529.5834.4534.4834.4234.4734.4434.44软化系数40.950.620.670.67抗剪凝聚力C（Mpa)40.950.730.890.89抗剪内磨擦角Ф（°)40.9529.8731.9131.916 3场地稳定性线路区岩层属单斜构造，地层结构简单，倾角较缓。场地地震基本烈度为Ⅵ度，新构造运动不强烈，整个路基现状整体稳定，适宜建筑。3.1斜坡稳定性评价该段路基出露的地层主要为第四系坡残积层（Q4dl+el）粘土及苍溪组四段第(K1c4)砂泥岩互层岩性。斜坡自然坡角一般为25～30°。该段线路区基岩零星出露，斜坡上大部分被第四系坡残积层（Q4dl+el）粘土覆盖，土层厚度一般1～5m，局部深度可达8m，下伏基岩为K1c4泥质岩为主，夹不等厚砂岩。由于斜坡顶部坡度较缓，岩土界面倾角较小且土层一般较薄，土层薄厚不均，基岩间断出露，土体发生滑移的可能性不大，根据地表调查未发现斜坡土体开裂、滑移等变形迹象，斜坡土体处于自然稳定状态。由自然斜坡赤平投影图分析，斜坡坡向（136和岩层倾向相同，不利于斜坡的稳定；J1组节理、J2组节理与坡向小角度相交，其组合交线倾向坡外，不利于坡体的稳定。但由于斜坡自然坡度不大，表面多已被风化剥蚀为丘包状，结构面对边坡的稳定性总体影响不大。该斜坡总体处于自然稳定状态。3.2路堑边坡稳定性评价按路面设计标高开挖后将在线路右侧斜坡形成挖方岩质路堑，开挖后右边坡高度最大可达44m左右。该路段陡坡处大部基岩裸露，强风化岩体较破碎，弱风化岩体较完整，节理面结合一般。根据斜坡赤平投影图分析：路堑左边坡：岩层倾向（170°）与坡向（316°）为反向，有利于边坡稳定；J1组节理和J2组节理均与坡向大角度相交，其组合线倾向坡内，有利于边坡稳定。路堑右边坡：坡向与岩层倾向相同，岩层倾向坡外，不利于边坡的稳定；J1组节理、J2组节理与岩层组合交线均倾向坡外，不利于坡体的稳定。由于右侧边坡开挖后边坡高度较大，局部岩体较破碎，可能产生局部掉块或大块岩体滑移。按《公路路基设计规范》（JTGD30-2004）附录A判定，边坡岩体类型为Ⅲ类。3.3各岩土工程性质评价3.3.1Q4dl+el层：含角砾粉质粘土，该层厚度薄厚不均。该层承载力低，稳定性差，结构不均，承载力较低，抗剪强度低，该层处于斜坡时，上部填方后，易引起填方滑动，故填方前应清除。处于开挖边坡坡顶时，易沿临空面向下局部滑塌，应按照合适坡率放坡并护坡。本层不宜做支挡工程的持力层。3.3.2白垩系下统苍溪组第四段（K1c4）：弱风化带之泥岩，天然容重2.54g/cm3，饱和单轴极限抗压强度为5.14～11.34Mpa，推荐值为8.79Mpa，坚硬程度属软岩级；软化系数0.50，为软化岩石；岩体结构以薄层状或碎块状为主，节理发育，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007），其容许承载力为[σ0]=600~800kPa。弱风化带之砂岩，天然容重2.57g/cm3，饱和单轴极限抗压强度为29.58～42.05Mpa，推荐值为34.44Mpa，坚硬程度属较硬岩级；软化系数0.67，为软化岩石；岩体结构以中厚层状或块状为主，节理发育，根据《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007），其容许承载力为[σ0]=1000~1500kPa。6 4结论及建议（1）路堑区为一单斜构造，地质构造简单，岩性为砂泥岩互层，工程区不良地质不发育，工程地质条件较简单，场地地震动峰值加速度为0.05g，相应的地震基本烈度为Ⅵ度，场地稳定性较好。（2）斜坡体自然坡度平缓，现场调查斜坡体未发现变形迹象，该段斜坡处于自然稳定状态。（3）场地内斜坡地带地下水贫乏，水文地质条件简单。（4）横断面斜坡自然坡角一般为5～8°，按路面设计标高开挖后将在线路右侧斜坡挖方形成岩质路堑，路堑右边坡最大高度可达44m，为深边坡。（5）路堑边坡岩体类型为Ⅲ类。建议在边坡开挖时严格按逆作法施工，分级放坡，采取边开挖边支护的施工方法，建议粘土以1：1.25的坡率放坡，强风化基岩以1：1.25～1：0.75的坡率放坡，弱风化基岩以1：1～1：0.5的坡率放坡，开挖后对边坡进行支护。该路堑为深路堑，在设计时进行个别设计和动态设计。（5）岩土层设计参数建议值，根据线路区岩土体特征、完整性、强度，按《公路桥涵地基与基础设计规范》（JTGD63-2007）及《公路路基设计规范》(JTGD30-2004)提出线路区岩土体物理力学性质及参数建议值（表4）。表4各岩土层设计参数建议表地层代号岩土名称状态天然密度(g/cm3)天然极限抗压强度（MPa）饱和极限抗压强度（MPa）承载力基本容许值（kPa）基底摩擦系数粘聚力C（MPa）内摩擦角(φ)边坡坡率Q4dl+el粉质粘土硬～可塑1.90100~2000.250.03316.501：1.25K1c4泥岩强风化300~5000.401：1.25~1：1弱风化2.5414.288.79600~8000.500.3429.501：1~1：0.75砂岩强风化500~8000.501：1~1：0.75弱风化2.5741.1334.441000~15000.600.8931.911：0.75~1：0.505报告所附图件序号图件名称张数图号1工程地质平面图112工程地质纵剖面图12-13工程地质横剖面图13-16