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腐蚀样取样问题

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wei3248684 发表于 2009-2-15 10:11:05 | 显示全部楼层 |阅读模式
一场地地层如下:
1、素填土:成分为粘土,厚8米
2、硬塑红粘土:厚3米
3、可塑红粘土:厚2米
4、软塑红粘土:厚1米
5、中风化白云岩
由于场地原地形为负地形,四周地下水向场地汇聚,在素填土中存在地下水,水位稳定埋深在5.5米
基础形式采有桩基,持力层选中风化白云岩

请问
1、除了取水及水位以上的素填土作腐蚀性分析外,水位以下的软~硬塑红粘土还须取样做腐蚀分析吗?
既岩土工程勘察规范12.1.2条第一点“混凝土或钢结构处于地下水位以下时,应采取地下水试样和地下水位以上的土试样,并分别作腐蚀性试验”如何理解。
2、软塑红粘土中的地下水是属于土中的孔隙水还是属于基岩裂隙溶洞水?
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-15 11:10:09 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-15 11:18 编辑

谢谢楼主给出这么详细的资料,很有帮助。

我的意见:

(1)应该都要取,没有地下水取土样,有地下水取水样(规范的意思!)
*** 您可以在填土取一个土样(5.5米以上)。
*** 孔深8米时可以取一个水样(5.5米-8米),主要考虑潜水或上层滞水,因为其下是巨厚粘土层。
*** 6米粘土层估计和填土的水样差别不大,是混合水,按理粘性土渗透性很小,经常按隔水层处理。有可能粘土以下具有微承压水。但目前的勘察技术和精度,不可能分层取水,因此终孔时再取一个混合地下水样。

另外,特别注意“有水钻探,取水样时必须有一定时间的停顿,保证水样不是钻探水的混合”。

(2)软塑红粘土中的地下水是属于土中的孔隙水,不是岩石,怎么会是“基岩裂隙溶洞水”?
另外,相信这6米粘性土的渗透性极微,按隔水层处理,尽管有孔隙但,不是含水层。
估计您的场地是,粘土层(6米厚)上是潜水层,而粘土层以下有承压水的可能,因为您说地貌和地表水补给上看,补给边界水头比较高。您在钻探过程一定要注意测量地下水位,您说的5.5米深可能是潜水,如钻到8米厚(即粘土层顶);如果钻穿6米粘土层到岩石里,那么再量测地下水位,很可能小于5.5米,表明有一定承压性质。因此,现场勤量测水位,保证高质量的一手资料和信息。
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ping6831 发表于 2009-2-15 11:12:58 | 显示全部楼层
学习,学习,这个不会呀
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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-15 22:49:58 | 显示全部楼层
1、感觉场地地层有点象粘性土室内渗透系数一样,所以素填土中上层滞水以下想不取样
2、碳酸盐岩地区,上层粘性土常呈上硬下软,基岩面土层多呈软塑状,含水,软塑状土层的水来自那里?是下伏基岩中的水?还是地面降水下渗在此会集,该层水与基岩中的水水力联系如何
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-16 16:57:29 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-16 16:59 编辑

(1)粘土层可以不取样,因为是相对隔水层,但其下的岩石层顶,一般风化、节理裂隙、破碎等比较发育,可能形成脉状含水层。如果6米粘土层分布范围比较大,很可能出现其上下不同地下水系统。如上面2#楼说的,其上可能是潜水,其下是承压水(或不同质量/类型的地下水)。因此,有必要取样。

(2)碳酸盐岩是岩石,不存在您说的粘性土,土和岩石要区分。土是土,岩石是岩石。两者有本质区别,只是在全风化岩石和残积土之间是很模糊的过渡。

上面说了,岩石层顶,一般风化、节理裂隙、破碎等比较发育,可能形成脉状含水层,加上区域地下水补给边界比较高,您说中间低的四周补给,地下水就在这个岩石顶部储存和运动,一般压水试验,这个部位(即岩石表上部)渗透性特别大。

这个水的来源,除了四周的侧向部给,还有垂直向的补给,包括从粘性土不连续部位和下部岩石的构造带,如断裂带、岩溶带。
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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-16 22:34:29 | 显示全部楼层
1、我所说的粘性土(一般是红粘土)是指覆盖在基岩(灰岩或白云岩等)上的土层,该土层一般呈上硬下软的状态,即由上至下硬塑---可塑---软塑,而软塑状时一般都含水,而基岩面正如你说的一般溶蚀裂隙比较发育,如果基岩内含有地下水(脉状水或其它形式水)那么基岩中的水与基岩顶面软塑状红粘土层中的水应该就有水力联系(因为存在溶隙,那么软塑红粘土中的水来自那里?是基岩中的水由于承压上升到红粘土中来使红粘土软化?
2、或者是大气降水后通过a、硬塑红粘土---可塑红粘土(虽然土的渗透系数很小)b、硬塑可塑红粘土中的裂隙 c、有基岩出露地表的地方降水没岩土接触面下渗,到达基岩面时在基岩面汇集(如果基岩面处岩溶不发育时也可作为隔水层)而造成基岩面处红粘土呈软塑状,这时软塑红粘土层中的水与下伏基岩中的水才是两个水文系统?
3、6m粘土层看作相对隔水层时应该取土样作腐蚀分析,但是桩基施工时会把填土中的上层滞水带到时粘土层中,就算灌注砼后,上层滞水可能也会沿着桩周壁往下渗,再有粘土也是有一定渗透性的,上层滞水也会逐渐渗到硬塑红粘土---可塑红粘土---软塑红粘土(虽然需很长时间)因此上层滞水以下不用取土样做腐蚀分析
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-17 19:17:55 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-17 19:20 编辑

问题1:

1、我所说的粘性土(一般是红粘土)是指覆盖在基岩(灰岩或白云岩等)上的土层,该土层一般呈上硬下软的状态,即由上至下硬塑---可塑---软塑,而软塑状时一般都含水,而基岩面正如你说的一般溶蚀裂隙比较发育,如果基岩内含有地下水(脉状水或其它形式水)那么基岩中的水与基岩顶面软塑状红粘土层中的水应该就有水力联系(因为存在溶隙,那么软塑红粘土中的水来自那里?是基岩中的水由于承压上升到红粘土中来使红粘土软化?

回答:

问题越问越多了,哈哈!

水力联系方面这样考虑,如果6米厚粘土在场区分布广泛和连续,那么本身是隔水层,不蓄水,哪里来水力联系的问题?

但如果这6米的粘土在某些地方不连续,成为0米或小于1米厚(不能有效隔水!),那么基岩里的地下水可能和8米厚素填土里的地下水有可能有水力联系。

总结:谈水力联系,首先两个介质层都有水(或都可以蓄水),再根据有无通道,来决定有无水力联系。
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-17 19:34:54 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-17 19:36 编辑

问题2

2、或者是大气降水后通过a、硬塑红粘土---可塑红粘土(虽然土的渗透系数很小)b、硬塑可塑红粘土中的裂隙 c、有基岩出露地表的地方降水没岩土接触面下渗,到达基岩面时在基岩面汇集(如果基岩面处岩溶不发育时也可作为隔水层)而造成基岩面处红粘土呈软塑状,这时软塑红粘土层中的水与下伏基岩中的水才是两个水文系统?

回答:
6米厚的粘土,不管是坚硬、硬塑、软塑状态,其渗透系数都是极小,没有本质区别。至于红粘土中的裂隙,可能对渗透性有短期增大的效应,但很快会愈合。大家都用粘土做钻探护壁、灌注桩孔护壁、TBM洞壁保护等,可见其阻水能力!

如果6米粘土层分布连续和延伸远,降雨入渗到基岩的地表水微乎其微!基岩浅表部主要是近水平侧向补给。这个前面已经说了。估计您场地的地貌也支持这个说法。

又提两个水系?应该改变下概念,按楼上的思路,谈水系,首先有水,6米粘土是相对不储水的,谈何水系?

举个例子:拿块钢板和海绵,都放到水里,然后拿出来,把两个堆起来,看有没有水分传递或水力联系, 答案是:基本没有。
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-17 19:54:00 | 显示全部楼层
问题3: 6m粘土层看作相对隔水层时应该取土样作腐蚀分析,但是桩基施工时会把填土中的上层滞水带到时粘土层中,就算灌注砼后,上层滞水可能也会沿着桩周壁往下渗,再有粘土也是有一定渗透性的,上层滞水也会逐渐渗到硬塑红粘土---可塑红粘土---软塑红粘土(虽然需很长时间)因此上层滞水以下不用取土样做腐蚀分析

回答: 如果有上层滞水或潜水,打桩过程穿过6米粘土层,可能会把上部地下水带到粘土层以下地下水,您说的现象没有问题,这个是完全可能的。但到底影响有多大,需要进一步研究,和施工工艺、时间和地下水水头等都有关系。如果是挤土桩,因打桩带到下一层的地下水可能很小,本身是把土挤密,局部渗透系数有减小的趋势,其次,施工期短期可能有地下水相互侵染和混合的可能,但长期效应,随着打桩过程结束、上部荷载的施加结束,孔隙水压力的消散,桩土间裂缝、孔隙,可能得到挤压愈合,地下水也恢复原来的各自体系,上层滞水还是上层滞水,承压水还承压等,水质也渐渐恢复原来面目。

还是建议取1个粘土层下水样,担心和粘土层以上水质不一样。如果不取,万一那里的水对钢筋混凝土有腐蚀性怎么办?如果6米粘土层不存在,是粉土或砂,您取1个也无所谓,可能场地桩端高程以上就一个统一的地下水体。
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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-17 21:56:11 | 显示全部楼层
感谢版主的解答,上层滞水与基岩水是两层水。基岩顶面软塑状红粘土中所含的水是基岩中的水由于承压抬高所致?
那么硬塑、可塑、软塑红粘土要分层取腐蚀样吗?按理硬塑,可塑红粘土只取一组样就可以了,因为物质来源一样,只是状态不一样(但有审图要求一定要分层取),而软塑红粘土因为含基岩水,所以取基岩水就行了,不懂这样对吗
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-17 22:05:00 | 显示全部楼层
觉得先好好看看我上面的解答,都解释了。可能是两层水,如果6米黏土连续性好分布在很大的范围,这两层水有不同的来源,上面的可能主要是雨水补给,下面的可能是侧向补给,在盆地的周遍高处。由于水的来源不同,很可能水质不同。

至于“硬塑、可塑、软塑红粘土要分层取腐蚀样吗?”,还是没有看明白我的意思,这层是相对隔水层,还取什么水样,象楼上最后一段的例子,我们可以从海绵里挤出水,最好不要从钢板里也去压出水,即使压出一滴、两滴水,又有什么意义!

另外, 尽量不要提粘土里的水之类,尽管有土壤水分,但不是储水层.
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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-17 22:46:57 | 显示全部楼层
不好意思我没讲清楚“在硬塑、可塑红粘土中分层取腐蚀样吗”是指要分层取“土腐蚀样”吗,而不是取“水腐蚀样”

另外讲到粘土中无水不是含水层。但是我们钻到软塑红粘土中时,钻具壁上有水印,手捏岩心有水,这样看来软塑红粘土应该也是含水层(在河流阶地形成的二元结构地层也常出现这样的现象,含水圆砾层顶部的粉质粘土或粉土呈软塑状,钻到粉质粘土或粉土时就有水了,并不是钻到圆砾层才发现水),并不是粘土不能是含水层,那么这层水的来源于那里?是下伏基岩中的水承压上升所致吗?如果是的话那么二者之间就有联系,水的类型该如何定义呢,是否是把存在于软塑红粘土中的那部分水叫孔隙水,存在于基岩中的那部分水叫溶洞裂隙水或裂隙溶洞水。
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牧马人 发表于 2009-2-18 01:15:08 | 显示全部楼层
楼主所说的场地岩土条件,与我所在地区完全一样,那就介绍一下我们这里的一般情况,供你参考。软塑红粘土中的地下水,既可能来自上部的大气降水通过上部土体中的孔裂隙下渗(不要忘了,裂隙发育时红粘土的特征),也可来自下伏基岩,这要根据当地地下水条件作具体分析。
我们这里根据多年水文资料总结结果,碳酸盐岩地区的地下水,如无其他特殊情况,几乎都属于重碳酸盐型,为中性水,对混凝土和混凝土中的钢筋无腐蚀性,对钢结构腐蚀性弱。土体一般都不具有腐蚀性,所以无特殊要求,一般不取土样作腐蚀性分析。

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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-18 02:15:07 | 显示全部楼层
感谢牧马人专家的回复
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-18 08:18:49 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-18 15:10 编辑

岩土工程勘察规范12.1.2条第一点“混凝土或钢结构处于地下水位以下时,应采取地下水试样和地下水位以上的土试样,并分别作腐蚀性试验”如何理解?

2#回答: 应该都要取,没有地下水取土样,有地下水取水样(规范的意思!)
11#回答: 硬塑、可塑、软塑红粘土在地下水水位以下(不取土样!!!), 但渗透性极微,按隔水层处理,尽管有孔隙,但不是含水层,不取水样.


另外,我举的例子把粘土当铁板只是为了形象化,好记忆。实际的粘土为微透水性,为相对隔水层,其中孔隙很少,储存水的空间很小。从含水层、隔水层的基本感念考虑,肯定不属于含水层。
在搞大坝的时候,混凝土的渗透系数也不是0,有一定透水性,如果水头很大,可能量测到渗流。有人还质问,很高压下,液体是否可以穿过刚板等大家认为绝对密封的材料。
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 楼主| wei3248684 发表于 2009-2-18 18:29:11 | 显示全部楼层
本帖最后由 wei3248684 于 2009-2-18 18:33 编辑

2#回答: 应该都要取,没有地下水取土样,有地下水取水样(规范的意思!)
11#回答: 硬塑、可塑、软塑红粘土在地下水水位以下(不取土样!!!), 但渗透性极微,按隔水层处理,尽管有孔隙,但不是含水层,不取水样.

超版所说的没有地下水取土样,有地下水取水样,硬塑、可塑红粘土没有地下水,不是含水层,好象应该取土样(牧马人专家也是这个意思),版主在11#的回答中指出不用取,似乎与2#回答相矛盾,除非您的意思是“地下水以下无论是含水层或非含水层”都不用取土样

另外粘土层(素填土除外)无论在什么情况下都不能成为含水层吗?希望大家计论,本人还是比较同意牧马人专家的意见---有时也可以是含水层
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-18 18:50:03 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-18 19:50 编辑

11#说的是粘土不用取水样,尽管在水位以下。土样就更不用取了,但水下岩石顶部要取样,这和规范都说水下取水样,水上取土样,和2#也不矛盾。

有地下水的部分包括6米粘土+以下岩石,钻孔在6米粘土中不取水样,穿过它到岩石里再取水样。不知道您有没有分层取水技术(估计够戗!),也就取个混合水样。

含水层问题,不是有地下水的地层都是含水层,这个已经说了很多。需要两个主要条件:储水和导水。说说粘土是含水层,还是隔水层,这个问题,各个人有个人的处理方法和具体条件,可能专家说的是特定的土,其中裂隙发育、连通性好、土的孔隙率大等。

个人认为如果是半成岩的或胶结好的粘土(岩),裂隙发育,而且连通性好,可能有比较大的渗透系数,渗透性可能和裂隙发育密切相关,至于储水能力方面,可能还很小,很有可能还属于非含水层(隔水、半隔水层)。我不会轻易把有裂隙切割的页岩层划分成含水层,即使裂隙纵横交错,很破碎。但如果裂隙在砂岩,很多情况下则会形成含水层。

至于楼主说的非岩石的粘土类,成含水层的可能性则更小。土中即使有裂隙,在水中长期浸泡,裂隙可能就由干燥时导水变成湿润状态的不导水或微导水,也和粘土的膨胀性等有关系。

说的太罗嗦了,还是确定取样位置和个数是关键。
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-18 21:20:52 | 显示全部楼层
本帖最后由 ljmtidilgw 于 2009-2-18 21:22 编辑

来点题外话

结构耐久性durability问题越来越得到大家的重视,特别是社会进步和经济发展,也就是说,现在想让结构能支撑100年或更长时间,显然环境土、水对混凝土和钢结构的腐蚀性是难以容忍的,因此,一定要查清,然后采用特制水泥或对钢结构进行保护,如镀层。

国外很多规范要求勘察期间对场地的侵蚀性(aggressivity)进行等级划分,其中包括地下水位高低和场地土的渗透性的考虑。地下水位越浅(如地表)、场地土渗透性越大(如砂),那么腐蚀性等级越高,对混凝土和钢筋的保护层厚度和处理都有相应的规定。其它条件一样,场地是粘土,那么侵蚀性等级可能要低一等,工程处理措施可能就简化了。
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ljmtidilgw 发表于 2009-2-19 20:06:38 | 显示全部楼层
今天又看了个资料, 是SEEP/W里面的,关于土的渗透性问题,指出干燥状态的土和湿润状态的土的渗透系数可以差好几个数量级。这个我们也有这个常识,问题是谈渗流,都要有水,有水,土就要被湿润,这里有一个土的渗透系数变化的过程。
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牧马人 发表于 2009-2-20 00:45:04 | 显示全部楼层
ljmtidilgw超版坚持热情认真回答问题的精神使我折服,再次向他表示敬意!我基本同意他的意见。
粘土的渗透性比较差,当然也不绝对,要视成土条件而论。以红粘土来说,一般规律是上硬下软,从硬塑、可塑到软塑、流塑。原因也在于其渗透性比较差,地下水向下运移很慢,所以积存在下部,使下部土体软化,这是一般规律。当然也和其他因素有关,例如粘土的矿物成分也是十分重要的因素,其他还和土体的孔裂隙发育状况、场地水文条件、排泄条件、土体厚度等等有关,这就是为什么不同场地的同种状态的红粘土厚度不同,有的场地稠度系列不全的原因。在硬塑上面如果出现可塑、软塑或无故出现硬塑土缺失的反常现象,我特别提醒大家注意,这类土质的工程特性很差,谨慎使用。
对于楼主的问题,我的意见在上面已经说了,只取水样,可以不取土样,当然要视当地规定而定。
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