黃土斜坡巖土工程勘察中抗浮設防水位確定分析

王晶

（山西春暉工程勘察設計檢測研究院有限公司，山西太原 030001）

0 引言

黃土斜坡巖土工程勘察中，抗浮設防水位的確定是非常關鍵的一步。在施工過程中，如果未能合理確定抗浮設防水位，將會導致工程安全和穩定性受到威脅。因此，在巖土工程勘察中，必須對黃土斜坡進行細致的調查和分析，并結合實際情況來確定抗浮設防水位。在確定抗浮設防水位時，需要綜合考慮地下水位、巖土力學參數等因素。

1 黃土斜坡巖土工程勘察中確定抗浮設防水位的重要性

黃土作為一種常見的巖土工程地質類型，由于其較強的吸水性和濕陷性，以及易受液體浸泡和土壤松動等影響，黃土斜坡的安全性和穩定性問題備受關注。其中，抗浮設防水位是黃土斜坡巖土工程勘察中的重要問題之一。

黃土斜坡的抗浮設防水位對于保證整個工程的穩定性具有舉足輕重的作用。在黃土斜坡巖土工程中，如果沒有確定合理的抗浮設防水位，當發生大雨或洪水等天氣災害時，地下水位會上升并向上推壓土體，導致土體發生沉降變形或滑坡等不良后果。因此，針對黃土斜坡的抗浮設防水位進行準確的勘察與分析，對于確保該區域的安全穩定至關重要[1]。

對于黃土斜坡巖土工程勘察中的抗浮設防水位問題，要求必須在工程設計和施工前進行合理的勘察與分析。黃土斜坡地區的巖土體受到季節性降雨等因素的影響，其水分含量變化大、濕陷性強，在長時間作用下容易出現失穩現象。因此，在工程施工前先對周邊地質環境以及地下水位、土層結構等方面進行全面的調查和評估，進而確定合適的抗浮設防水位。只有通過科學合理的勘察和分析，才能保證工程的安全可靠、經濟合理。最后，黃土斜坡巖土工程勘察中的抗浮設防水位問題也涉及環境保護和生態文明建設。不正確的抗浮設防水位勘察與分析將會導致地下水源的泄漏和污染，進而對當地生態環境造成嚴重損害，甚至威脅到人民的健康和安全。因此，在黃土斜坡巖土工程勘察中確定合理的抗浮設防水位，不僅能夠確保工程的安全可靠，還能為當地環境保護和生態文明建設做出貢獻。

對于黃土斜坡巖土工程勘察中的抗浮設防水位問題，必須進行合理的勘察與分析。通過科學的方法，確定合適的抗浮設防水位，可以最大程度地保障工程的安全穩定、節約投資成本和維護環境生態[2]。

2 黃土斜坡巖土工程勘察中抗浮設防水位的確定策略

2.1 工程概況

為說明黃土斜坡巖土工程中抗浮設防水位的確定方法，本文依托于一地貌單元為黃土臺地的建設場地為例進行說明。案例工程項目占地面積約100900m2，共包含15 棟住宅樓、商業樓、綜合樓、整場地地下車庫、幼兒園、小學等。案例工程擬建區域原本為荒地，僅有零星平房，局部地區存在生活垃圾、建筑垃圾。不同方向落差較大，整體為北高南低，東西高中部低，為臺階狀，場地經整平挖方、填方后會形成多處黃土斜坡。

2.2 加強地質水文勘察

在進行黃土斜坡巖土工程勘察前，首先需要對該區域的地質、水文條件有較為全面的了解。這包括地質構造、地貌特征、巖土物理力學特性、地下水來源、水文地質特征等內容。通過對這些基礎信息的分析，可以初步了解黃土斜坡區域的地質與水文背景情況，并為后續的勘察提供依據。黃土斜坡區域的巖土結構比較復雜，因此需要進行深入的勘察和分析。在實際勘察中，需要采用淺層和深層地質鉆探方法，獲取詳細的土層分布、巖石類型以及土壤物理力學參數等信息。這些數據不能僅僅憑經驗和推測得出，必須通過科學的勘察方法獲取，以保證數據的準確性和可靠性。黃土斜坡巖土工程中，地下水位的高低與穩定性對于抗浮設防水位非常關鍵。因此，在進行勘察時，需要注重對地下水的調查、分析和監測。在這個過程中，可以采用各種方法來獲取地下水數據，例如井位觀測、水位監測、水質分析等。通過這些數據的分析，可以初步了解黃土斜坡區域的水文特征以及地下水位變化的規律。在進行地質水文勘察時，實驗室分析是非常重要的一環。實驗室測試可以更加深入地了解黃土斜坡巖土工程地質特性、水文特性和物理力學參數。同時，還可以對取樣的樣品進行細致的分析和研究，包括顆粒分布、含水量、強度特性等。通過實驗室分析，可以得到更為準確和可靠的數據，這些數據對于后續抗浮設防水位的確定非常重要。

2.3 增加鉆孔取樣次數

在進行巖土工程勘察時，首先需要明確勘察的目的和范圍。根據勘察目的和勘察區域的大小，可以合理確定鉆孔取樣的密度。在黃土斜坡巖土工程勘察中，由于黃土層分布較廣、存在較大的不均勻性，因此需要在勘察前制訂詳細的勘察計劃，通過分析黃土斜坡的地形地貌、地質構造、地下水源等特征，合理安排鉆孔取樣點的位置和密度，以保證勘察數據的全面性和代表性。黃土斜坡巖土勘察中，鉆孔取樣的質量直接影響到后續分析和研究的準確性。因此，在進行鉆孔取樣時，需要采用合適的鉆探方法和工具。常用的鉆探方法包括旋轉鉆進法、沖擊鉆進法和螺旋鉆進法等。在選擇鉆探方法時，需要根據勘察區域的地質條件、孔深要求和鉆機設備的性能等方面進行綜合考慮。在進行巖土工程勘察時，加強現場管理和監督非常關鍵。在黃土斜坡巖土工程勘察中，需要對鉆孔取樣過程進行嚴格監督和管理，避免出現錯誤操作或數據造假等情況，案例工程鉆孔取樣循環流程如圖1 所示。同時，在鉆孔取樣前，需要對鉆探設備和取樣工具進行檢查和調試，以保證其正常運行和正確使用[3]。

圖1 鉆孔取樣循環流程

在黃土斜坡巖土工程勘察中，增加鉆孔取樣點的數量是提高勘察數據準確性和可靠性的關鍵。通過增加取樣點數量，可以獲取更多地質資料和土的物理力學參數等信息，從而對巖土工程的穩定性進行更為準確的分析和評估。同時，在具體勘察過程中，還需要選擇不同深度、不同位置的鉆孔取樣點，以獲取全面、代表性的數據。

2.4 采用數值模擬分析

采用數值模擬分析方法可以有效地預測黃土斜坡在不同水位下的變形以及因水位變化引起的抗浮力，從而更為準確地確定抗浮設防水位。常見的數值模擬分析軟件有FLAC、ABAQUS 等。以FLAC 軟件為例，FLAC 軟件是一個基于離散元素法的數值計算軟件，可以模擬真實的巖土體力學性能，預測斜坡的變形和穩定性。使用FLAC 軟件進行數值模擬分析時，需要獲取黃土斜坡的地質、水文等相關資料，包括斜坡結構圖、土層分布圖、孔隙水壓力分布圖等。根據這些資料，選擇合適的建模方式，例如三維建模方式，利用三維CAD軟件（AutoCAD）繪制出黃土斜坡的三維結構，然后將其導入FLAC 軟件中。建立模型時需要注意以下3 點：①確定模型的大小和比例尺度。②合理選擇網格剖分密度和剖分方式。③對地形起伏和邊界條件進行精細處理，如圖2 所示。

圖2 邊界條件精細處理

在設置邊界條件時，需要輸入斜坡的自重、地震荷載、地下水壓力等參數。設置邊界條件步驟如下：①在FLAC 軟件中打開已經導入的模型文件。②選擇“邊界條件”選項卡，輸入各種邊界條件參數。③點擊“應用”按鈕，將邊界條件應用到模型中。需要注意的是，在設置邊界條件時需要結合實際情況進行參數選擇和設定。

在設置好邊界條件后，可以利用FLAC 軟件進行模擬分析。在FLAC 軟件中打開已經建立好的模型文件；選擇“計算控制”選項卡，設置模擬時間、時間步長等參數；點擊“開始計算”按鈕，進行模擬分析。在模擬分析過程中，FLAC 軟件會自動計算斜坡的變形和穩定性，并生成相應的結果文件。在模擬分析完成后，需要對分析結果進行評價。FLAC 軟件提供了多種分析結果展示方式，如變形云圖、應力云圖（圖3）、剪切破壞面等。

圖3 應力云圖

2.5 結合實際確定抗浮設防水位

抗浮設防水位的高低直接影響到工程的安全和可靠性，因此必須進行科學嚴謹的勘察，并結合實際情況來確定抗浮設防水位。①結合地下水位調查確定抗浮設防水位。地下水位是影響抗浮設防水位的一個重要因素。因此，在進行地下水位調查時，需綜合考慮地下水位的變化規律、潛水埋深等因素，并通過分析得到的數據來確定抗浮設防水位。如果發現地下水位較高，就需要適當提高抗浮設防水位，以確保工程的穩定性和安全性。②結合巖土力學參數分析確定抗浮設防水位。根據獲取一系列巖土力學參數，如強度特性、變形特性、孔隙比等。這些參數可以用于對巖土體的穩定性進行評估，并結合實際情況來確定抗浮設防水位。例如，可以利用穩定性分析方法，通過計算和分析巖土體的抗浮能力，以確定相應的抗浮設防水位。③結合實際工程情況確定抗浮設防水位。具體來說，需要考慮工程的結構形式、設計荷載、地質條件等因素，并根據這些因素來確定抗浮設防水位。同時，在確定抗浮設防水位時，還需要充分考慮可行性和經濟性，避免過高或過低的抗浮設防水位導致工程難以建造或者存在安全隱患。

案例工程在本次探測范圍內，地下穩定水源深處現地表下部31.5～52.8m，該水位的高程介乎829.77～833.29m。水源的流動方向是從東北向西南，其水質屬性為地下暗流。探查過程中正值靜水期，一年內季節性的水位變動范圍為±1.0m。該地下水主要受到側面徑流的補充。根據現場地質特征，人工填充可能引發穩定地下水位升高，對地基土強度的降低有潛在威脅。因此，建議在項目區域內設置地下水位監測設施，隨工作進展進行監測，并觀察人工填充對地下水位變化的影響，以便采取適當的工程措施防止地下水位過高帶來的威脅。建議預備開發區域在施工期間應正確地處理截流和排水設施，以避免挖填操作產生的影響，及防止在暴雨天氣中由于地表水無法及時排放而對施工造成損害。此外，深層土體長期在原本上層土質的自重壓力下，發展出自重固結形變，這使得孔隙比減小，壓縮性質低，相比上層土層，土質更緊密，組織性強[4]。所以，對于額外加增或減少的載荷，其反應較少，也就是說，深層土質對載荷增長的感受性較低。然而，在天然條件下，上層土質承受的自重壓力較低，沉積時間偏短，自重固結程度較淺，故而孔隙較大，結構較松散，導致濕陷變形，對于外界增加的載荷，其靈敏度較大。結合上述實際情況，根據《建筑工程抗浮技術標準》（JGJ 476—2019）中的第五章，對于施工場地內無法監測的水位，主要根據鉆孔試驗獲得的穩定地下水位，以年變化幅度3m 左右進行確定，即穩定水位增加2～3m。結合案例工程實際，土層濕陷變形概率較大，且結構松散，所以建議工程所有施工區域考慮設置抗浮樁或錨桿，并在全區域范圍內注意降雨滲入量，防止地下水位短時間內大幅度增加[5]。

3 結語

綜上所述，黃土斜坡巖土工程的抗浮設防水位確定分析是一個具有挑戰性和實際意義的課題。本文依托于案例工程，對于黃土斜坡的防滲、抗浮及穩定性問題有了更深入的認識，并為其安全可靠的設計提供了科學依據。發現抗浮設防水位的確定應在地質勘察、鉆孔試驗的基礎上確定，并結合工程實際，適當采取抗浮措施。未來，將進一步探索黃土斜坡的相關問題，為其持續穩定和可持續發展做出貢獻。