深厚压实粉煤灰地层工程性质研究
发表时间：2014-12-08T09:17:11.687Z 来源：《工程管理前沿》2014年第11期供稿 作者： 刘吉胜[导读] 对粉煤灰地层的工程地质特性进行了勘察与分析，总结了深厚粉煤灰地层勘察的注意事项。刘吉胜（中煤科工集团西安研究院有限公司 陕西 西安 710077）
摘要：粉煤灰堆场中深厚压实粉煤灰层作为建筑物基础研究较少，通过现场钻探、标准贯入试验和室内试验相结合的方法测试深厚粉煤灰层的物理力学性质。
研究结果表明，压实粉煤灰层分布不均匀，承载力较低、与堆积年限和压实程度相关，一般不具湿陷性，渗透性良好且水稳性差，在设计中应注意防水措施。
关键词：压实粉煤灰;勘察;标准贯入试验;承载力;单环注水试验;水稳性 引言
贵州省六盘水市是我国西电东输的重要基地，从上世纪九十年代起，已建立数座大型火电厂，预计到2015 年底，六盘水市火电总装机容量将达975.3 万Kw。伴随着火电发展产生大量的粉煤灰，目前我国粉煤灰综合利用率较低，普遍不足10%，处理方式主要为就近建设粉煤灰堆场储存，占用大量土地。进入新世纪以来，随着经济发展，土地资源日益紧缺，加大了对粉煤灰的综合利用，另一方面，一些重要建（构）筑物由于场地必须建于储有深厚粉煤灰层的堆场之上。这使得人们开始对深厚压实粉煤灰地层工程地质性质展开了研究，宋泽华[1]等人研究了废弃贮灰场粉煤灰工程地质性质及水泥粉喷桩处理地基的实践，冯海宁[2]等人通过室内试验研究了粉煤灰的压缩特性和强度特性，讨论了粉煤灰作为地基换填材料的可行性，尹亚雄[3]等人研究了粉煤灰作铁路路基填料时的物理力学性质，普通粉煤灰因其具有湿陷性、遇水软化、液化性而不宜直接作为地基持力层，因此对其工程特性研究较少。目前对粉煤灰堆场中深厚压实粉煤灰地层的岩土工程勘察的经验较少，本文以贵州六盘水地区某粉煤灰堆场岩土工程勘察为例，对粉煤灰地层的工程地质特性进行了勘察与分析，总结了深厚粉煤灰地层勘察的注意事项。
1、工程概况拟建场地呈东——西走向的不规则展布，分成四个场坪标高进行建设，各拟建物为先平场再进行建设的，形成了多级人工回填及挖方高边坡。本次勘察区为场地最高一级平台，为所属电厂堆砌粉煤灰场地，粉煤灰分层碾压密实，粉煤灰层厚2.0～28.0m，该粉煤灰堆场于2005 年开始储灰，已于2008 年闭库，无各层堆砌碾压时间和密实度资料。该粉煤灰堆场上部为约8.0～10.0m 大面积压实填土，粉煤灰层之下原始地层为冲洪积及残坡积粘土，其下为基岩。为方便起见，本位讨论范围仅为场地内粉煤灰层。
据勘察任务委托书，本工程中各拟建建（构）筑物工程重要性等级均为二级，按《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)，拟建建（构）筑物的地基基础设计等级为乙级；依《岩土工程勘察规范（2009修定版）》(GB 50021-2001)，该拟建工程场地为二级场地（中等复杂场地），场地地基为二级地基（中等复杂地基），故本工程岩土工程勘察等级为乙级。
2、勘察方法为了查明压实粉煤灰层的物理力性质，本次勘察工作采用工程地质调查、现场钻探、原位测试（标准贯入试验）、单环注水试验、室内常规土工试验等方法综合进行。
作为分层压实回填的粉煤灰层，《岩土工程勘察规范（2009 年版）》及《工程地质手册》要求应以轻型钻探和原位测试相结合的方法，并有一定数量的探井，本工程中粉煤灰层水稳性差，钻探过程中易塌孔，取样困难，因此加大了原位测试的工作量。 3、粉煤灰的性质
3.1 粉煤灰化学性质场地内粉煤灰化学成分见表1。 表1 场地粉煤灰化学成分（%）
3.2 粉煤灰层力学性质本次勘察主要通过现场标准贯入试验测试粉煤灰层的密实度、承载力特征值和压缩模量。现场测得标准贯入数据统计如表2：表2 标准贯入试验统计表*根据现场实测标准贯入击数及上下堆积次序，本次勘察将粉煤灰层分为底部的②层粉煤灰和顶部的②1 层粉煤灰。根据《岩土工程勘察规范（2009 年版）》及《工程地质手册》中通过标准贯入试验对砂类土密实度的划分，②层粉煤灰结构基本为中密状态，层厚约2.0～25.0m；②1 层粉煤灰结构基本为稍密状态，层厚约0～5.0m。
根据修正后的标准贯入试验击数，采用经验公式以及相关工程经验给出建议的粉煤灰层承载力特征值及压缩模量见表3。 表3 粉煤灰层承载力特征值及压缩模量
根据勘察结论，②层粉煤灰，分布不均，层厚差异较大，物理力学性质差异较大，一般承载力稍低，均匀性差，可作为对沉降不敏感的拟建建（构）筑物的天然地基土使用，但②1 层粉煤灰不建议作为天然地基土使用。
3.3 粉煤灰层渗透性本次勘察在粉煤灰堆场库区内进行单环注水试验，在试坑底部嵌入一高为20cm，直径37.75cm 的简易铁环，保持环内水柱高度为10cm，试验一直进行到渗水量Q 固定不变为止，可用式①计算粉煤灰层渗透系数：k=v=Q/A ①通过3 组单环注水试验测得场地粉煤灰层的平均渗透系数为3.12×10-3cm/s，可见，压实粉煤灰地层的渗透系数较大。
3.3 粉煤灰层湿陷性及水稳性压实粉煤灰密实度为稍密～中密，一般不具湿陷性。贾尚新[4]等人测定了压实粉煤灰在浸水前后的强度对比，试验结果表明，压实粉煤灰层浸水后强度和地基承载力显著降低，承载力特征值降低约33%，压缩模量降低约43%。这种现象与粉
煤灰颗粒组成、不均匀性以及空穴发育有关。因此在地基基础设计时应采取相应的防水措施，避免粉煤灰层遇水软化失稳。
4、结论本文通过贵州六盘水地区某粉煤灰堆场内岩土工程勘察研究了深厚压实粉煤灰层作为建筑地基的工程地质特性，得到以下结论：
（1）广泛分布的深厚粉煤灰层水稳性差，难以取得原状试样，勘察中应以原位测试为主要手段，辅以钻探及室内试验。
（2）经分层压实的粉煤灰层承载力稍低，可作为对沉降不敏感建（构）筑物的天然地基使用。当建（构）筑物对沉降敏感时，应采用复合地基或桩基础穿过粉煤灰层。
（3）应更多通过原位载荷试验得到承载力特征值，与标准贯入击数经验公式得到的承载力特征值建立对应关系，并对其进行修正。 （4）粉煤灰层渗透性好且水稳性较差，在工程设计时，应采用相应的防水措施。
参考文献[1]宋泽华，梁友春，林广岩.贮灰场粉煤灰工程特性和地基加固技术-粉煤炭地基的粉体喷射搅拌桩处理[J]粉煤灰综合利用，1996（3）：18-23.[2]冯海宁，杨有海，龚晓南.粉煤灰工程特性的试验研究[J]岩土力学，2002,23（5）：579-582.[3]尹亚雄. 粉煤灰用做铁路填料的试验研究[D]兰州：兰州大学，2008 年.[4]贾尚新，周亮.粉煤灰地基土工程性质研究[J]资源环境与工程，2006,21（3）：249-251.[5]常士骠. 工程地质手册（第四版）[M].北京：中国建筑工业出版社，2007，185-197.
