CN112686779A - 一种地基土标准土层层序划分方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种地基土标准土层层序划分方法，在总结已有岩土工程勘察工作经验的基础上，以地质时代、成因标志为基础，结合土的工程性质提出。本发明解决了当前国内外地基土标准土层层序划分精度不够、岩性层编码重复、地质数据入库困难、岩土BIM模型及地质地理信息系统难以建立的问题。在满足岩土工程勘察数据建库需要的同时，也为行业标准化、信息化及智慧城市的建设奠定了基础。

Description

一种地基土标准土层层序划分方法

技术领域

本发明属于岩土工程领域，特别是涉及一种地基土标准土层层序划分方法。

背景技术

地基土层标准层序划分是地质数据入库的依据，是岩土BIM模型及地质地理信息等 管理系统建设的重要基础，为提高城市管理服务水平、实现城市智慧管理，地基土标准地层层序划分十分必要。但目前国内对地基土的地层层位划分存在不同的意见和方案。 一些单位采用传统的第四系研究方法与现代技术相结合，在充分考虑地层工程特性及野 外特征的基础上，对第四系地层进行划分，但多数未对岩性层进行标准编码，这导致岩 土工程勘察时不同深度内地基土岩性层经常重复出现，不利于岩土工程分析与评价和地 质地理信息等管理系统的建设。有些单位采用传统地质分层方法对地基土进行分层，精 度达不到工程建设应用的要求，对工程勘察中地基土层的时代、成因划分、工程特性评 价等尚难以满足岩土工程勘察设计的需要，地层划分错误导致评价不准引发工程质量安 全问题和事故时有发生。综上所述，提出一种既能方便勘察设计人员对地基土层科学精 确划分、合理评价，又能满足城市智慧管理的地基土标准土层层序划分方法十分迫切。

发明内容

有鉴于此，本发明旨在克服上述现有技术中存在的缺陷，提供一种地基土标准土层 层序划分方法，在总结已有岩土工程勘察工作经验的基础上，以地质时代、成因标志为基础，结合土的工程性质，提出了一种新的地基土标准土层层序划分方法，以解决当前 国内外地基土层划分精度不够、岩性层重复、地质数据入库困难、岩土BIM模型及地质 地理信息系统难以建立的问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

1、建立岩土工程勘察钻孔数据库

采用ACCESS数据库为数据平台，建立岩土工程勘察钻孔数据库。

(1)数据表结构

根据工程地质数据类型，建立数据表及其结构关系；

其中数据表主要有项目信息表、钻孔信息表、地层信息表、物性指标表、固结快剪表、直剪快剪表、渗透试验表、标贯试验表、波速试验表、静力触探表；

各数据表之间根据“钻孔编号”建立相互关联关系，具体如图2所示；

(2)数据库数据内容主要包括：

1)项目信息数据：工程编号、钻孔编号、工程名称、工程地点、建设单位信息；

2)钻孔属性数据：钻孔编号、类型、深度、标高、水位、坐标等信息；

3)地层信息数据：钻孔编号、地层成因、底板埋深、岩性、状态描述信息；

4)土工试验数据：钻孔编号、含水量、重度、孔隙比、液限、塑限、塑限指数、液 限指数、颗粒分析、压缩指标、剪切指标；

5)原位测试数据：钻孔编号、标贯试验的标贯击数N63.5和粘粒含量；静力触探试验的锥尖阻力和侧阻力；波速测试的剪切波速指标；

2、钻孔资料分析

逐个分析岩土工程勘察钻孔数据库内控制性钻孔工程指标(控制性钻孔是指钻孔深 度达到压缩层计算深度的钻孔，为某项工程中的最深孔)，工程指标包括岩土名称、时代成因、试样深度、土层描述、物理力学性质指标和原位测试指标；并将控制性钻孔按 坐标精确定位后展布在地形图上。

3、生成区域工程地质剖面图

兼顾地理位置、地层岩性、地貌形态、地质构造诸因素，选取控制性钻孔点，连接成一个能全面反映区域地基土层工程特性的剖面，采用理正勘察软件，生成区域工程地 质剖面图。

重复此步骤，直至生成的区域工程地质剖面图满足地基土标准土层层序划分需要。

4、地基土工程地质分区

依据区域地形地貌、沉积环境、地基土厚度、地基土埋深以及地基土的物理力学性质对地基土进行工程地质分区；

5、地基土空间发育分布规律研究

按沉积顺序自上而下对地基土层的发育分布规律进行分析，绘制地基土层空间发育 分布规律图件，统计各地基土层成因层、岩性层的厚度、顶底板埋深及标高。成因层包括填土、淤泥及淤泥质土、粘性土、粉性土和砂土；岩性层包括杂填土、素填土、冲填 土、淤泥、淤泥质土、黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂和粗砂。

6、地基土成因层划分及编码

利用步骤1、2中钻孔数据资料、步骤3中区域工程地质剖面图和步骤4工程地质分区结果，按沉积顺序自上而下对成因层进行编码；编码自上而下为①、②、③……。

根据步骤5地基土空间发育分布规律研究中各成因层指标统计结果，给出成因层顶 底板厚度、顶底板埋深及标高。

7、地基土岩性层划分及编码

在步骤六地基土成因层划分及编码框架下，依据土层岩性，划分各成因层内地基土 岩性并编码；编码自上而下为①_-1、①_-2、①_-3……、②_-1、②_-2、②_-3……；

根据步骤5地基土空间发育分布规律研究中各岩性层指标统计结果，给出各标准岩 性层顶底板厚度、埋深及标高。

8、编制地基土标准地层层序划分成果表

给出区域地基土标准土层层序划分成果表，涵盖各标准地层的年代、成因、名称、编码、埋深、厚度、土层特征和分布状况。

相对于现有技术，本发明的有益效果是：

在总结已有岩土工程勘察工作经验的基础上，以地质时代、成因标志为基础，结合土的工程性质，提出了一种新的地基土标准土层层序划分方法，解决了当前国内外地基 土标准土层层序划分精度不够、岩性层编码重复、地质数据入库困难、岩土BIM模型及 地质地理信息系统难以建立的问题。在满足岩土工程勘察数据建库需要的同时，也为行 业标准化、信息化及智慧城市的建设奠定了基础。该方法建立的地基土标准地层层序可 在城市规划、岩土工程勘察设计施工与维护、建设项目地质灾害评估、区域性地质科学 研究等方面广泛应用；方便勘察设计人员对地基土层科学地准确划分、合理评价；也可 作为城市规划、工程投资概算、可研和初设阶段地基持力层选择、勘察方案设计的基本 依据，提高岩土工程勘察设计科学性、前瞻性；为数字化城市建设及有关城市建设提供 关键技术支持。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施 例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

在附图中：

图1为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的流程图；

图2为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的岩土工程勘察钻孔数据库 总体结构图；

图3为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的工程勘察钻孔展点分布图；

图4为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的控制性钻孔剖面线分布图；

图5为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的地基土工程地质分区图；

图6为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)—粉土顶板标高等值线及厚度分布图；

图7为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)—粉土顶板埋深等值线及厚度分布图；

图8为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)—粉土底板标高等值线及厚度分布图；

图9为本发明所述的一种地基土标准土层层序划分方法的第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)—粉土底板埋深等值线及厚度分布图。

具体实施方式

除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理 解的相同含义。

以天津滨海新区为例，介绍本方法在具体工程中的实施方式。

1、建立滨海新区岩土工程勘察钻孔数据库

数据库采用ACCESS数据库为数据平台，选择入库基础数据项，主要包括：项目信息数据、钻孔属性数据、地层信息数据、土工试验数据和原位测试数据。滨海新区标准地 层划分数据内容及入库数据量如表1所示。

表1滨海新区标准地层划分数据内容及入库数据量

2、钻孔资料分析

在滨海新区数据库内，逐个分析岩土工程勘察钻孔数据库内控制性钻孔工程指标， 包括岩土名称、时代成因、试样深度、土层描述、物理力学性质指标和原位测试指标；共整理出1655个控制性钻孔，精确定位后展布在地形图上；勘察钻孔分布如图3所示。

3、生成滨海新区工程地质剖面图

兼顾地理位置、地层岩性、地貌形态、地质构造诸因素，选取控制性钻孔点853个，采用理正勘察软件，生成区域工程地质剖面图56幅，剖面线分布如图4所示。

4、滨海新区地基土工程地质分区

在综合考虑区内沉积环境、地形地貌、岩性组成、工程性质等的基础上，分析确定了工程地质分区的5个关键要素，即地貌(地貌形态、深切古河道)、沉积环境(海陆 交互沉积、贝壳堤)、软弱地基土的厚度(人工填土，新近沉积土，第Ⅰ海相层沉积土， 典型软土)、重要地基土层埋深(新近沉积土，第Ⅰ海相层沉积土，第Ⅱ陆相沉积土层， 第Ⅲ陆相沉积土层)和特殊岩性层物理力学性质(新近沉积土、上部软土和下部软土)， 进行地基土工程地质分区。分区结果如图5所示。

5、地基土空间发育分布规律研究

对滨海新区在埋深100m深度范围内的地基土层，按其形成的地质时代和成因类型可 划分为13个成因层，45个岩性层，编绘地基土层的空间发育分布规律图件111幅，对各成因层及岩性层的分布、厚度、顶底板埋深及标高分区进行了统计分析评价。其典型代 表土层分布图如图6～图9所示，其地层相关指标统计数据见表2～表4。

表2第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)Ⅰ区粉土物理力学指标统计表

表3第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)Ⅱ区粉土物理力学指标统计表

表4第Ⅱ陆相层(Q₄ ¹al)Ⅲ区粉土物理力学指标统计表

6、地基土成因层划分及编码

对滨海新区埋深100米以内的地层成因进行统一划分命名；即除人工填土外，地基土层按成因类型分为陆相层与海相层两个体系，再按年代自上而下顺序排列命名，将新 进组Q₄ ^3N称为新近沉积层、Q₄ ³al、Q₄ ³l+h称为“第Ⅰ陆相层”、Q₄ ¹h+Q₄ ¹al称为“第Ⅱ陆 相层”、Q₃ ^eal称为“第Ⅲ陆相层”、Q₃ ^cal称为“第Ⅳ陆相层”、Q₃ ^aal称为“第Ⅴ陆相层”； 将Q₄ ²m称为“第Ⅰ海相层”、Q₃ ^dmc称为“第Ⅱ海相层”、Q₃ ^bm称为“第Ⅲ海相层”、Q₂ ³mc 称为“第Ⅳ海相层”；在地基土名称确定后，按其成因自上而下赋予标准编码，滨海新 区100m深度范围内的地基土层按其成因可分为14层，标准编码为①、②、③……

， 详见表5。

表5滨海新区地基土成因层划分及标准代码表

注：①“/”代表无分布；

②“*”代表与周边相邻区域(Ⅰ区、Ⅱ区、Ⅲ区)成因层底界埋深一致或相近

7、地基土岩性层划分及编码

开展各成因层内地层岩性分析，划分各成因层内地基土岩性并编码；根据步骤5地基土空间发育分布规律研究中各岩性层指标统计结果，给出各标准岩性层顶底板厚度、 埋深及标高。滨海新区100m深度内的地基土各成因层内的岩性顺序及标准编码说明详见 表6。

表6滨海新区地基土岩性层划分及标准编码表

续表6滨海新区地基土岩性层划分及标准编码表

8、编制地基土标准地层层序划分成果表

综合上述分析，给出滨海地基土标准土层层序划分成果表，见表7。涵盖各标准地层 的年代、成因、名称、编码、埋深、厚度、土层特征和分布状况。

表7滨海新区地基土标准土层层序划分成果表

续表7滨海新区地基土标准土层层序划分成果表

续表7滨海新区地基土标准土层层序划分成果表

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神 和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种地基土标准土层层序划分方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

步骤一：建立岩土工程勘察钻孔数据库

以ACCESS数据库为平台，根据岩土工程勘察数据类型建立数据表，各数据表内均含“钻孔编号”信息，各数据表之间依据ACCESS数据库“钻孔编号”查询建立相互关联关系；

步骤二：钻孔资料分析

逐个分析岩土工程勘察钻孔数据库内控制性钻孔工程指标，并将控制性钻孔按坐标精确定位后展布在地形图上；

步骤三：生成区域工程地质剖面图

选取控制性钻孔点，连接成一个能全面反映区域地基土层工程特性的剖面，采用理正勘察软件，生成区域工程地质剖面图；

重复此步骤，直至生成的区域工程地质剖面图满足地基土标准土层层序划分需要；

步骤四：地基土工程地质分区

依据区域地形地貌、沉积环境、地基土厚度、地基土埋深以及地基土的物理力学性质对地基土进行工程地质分区；

步骤五：地基土空间发育分布规律研究

按沉积顺序自上而下对地基土层的发育分布规律进行分析，绘制地基土层空间发育分布规律图件，统计各地基土层成因层、岩性层的厚度、顶底板埋深及标高；

步骤六：地基土成因层划分及编码

利用步骤1、2中钻孔数据资料、步骤3中区域工程地质剖面图和步骤4工程地质分区结果，按沉积顺序自上而下对成因层进行编码；编码自上而下为①、②、③……；

根据步骤5地基土空间发育分布规律研究中各成因层指标统计结果，给出成因层顶底板厚度、顶底板埋深及标高；

步骤七：地基土岩性层划分及编码

在步骤六地基土成因层划分及编码框架下，依据土层岩性，划分各成因层内地基土岩性并编码；编码自上而下为①_-1、①_-2、①_-3……、②_-1、②_-2、②_-3……；

根据步骤5地基土空间发育分布规律研究中各岩性层指标统计结果，给出各标准岩性层顶底板厚度、埋深及标高；

步骤八：编制地基土标准地层层序划分成果表

给出区域地基土标准土层层序划分成果表，涵盖各标准地层的年代、成因、名称、编码、埋深、厚度、土层特征和分布状况。

2.根据权利要求1所述的一种地基土标准土层层序划分方法，其特征在于：步骤一中，所述数据表包括但不限于项目信息表、钻孔信息表、地层信息表、物性指标表、固结快剪表、直剪快剪表、渗透试验表、标贯试验表、波速试验表、静力触探表。

3.根据权利要求1所述的一种地基土标准土层层序划分方法，其特征在于：步骤二中，所述控制性钻孔是指钻孔深度达到压缩层计算深度的钻孔，为某项工程中的最深孔；

所述工程指标包括岩土名称、时代成因、试样深度、土层描述、物理力学性质指标和原位测试指标。

4.根据权利要求1所述的一种地基土标准土层层序划分方法，其特征在于：步骤三中，控制性钻孔点的选取兼顾地理位置、地层岩性、地貌形态、地质构造诸因素。

5.根据权利要求1所述的一种地基土标准土层层序划分方法，其特征在于：步骤五中，所述成因层包括填土、淤泥及淤泥质土、粘性土、粉性土和砂土；

所述岩性层包括杂填土、素填土、冲填土、淤泥、淤泥质土、黏土、粉质黏土、粉砂、细砂、中砂和粗砂。

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