时间:2023-12-24 16:28:14
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中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言 在快速发展的过程中,不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了长足的进步,,仍然在不断优化。这项研究的主要对象是岩土工程勘察地基与基础及地下工程之间的关系。由于地基土是因地而异的,岩土工程勘察任务必须明确什么是该项目的主要技术矛盾,有什么需要解决的主要技术问题。在对设计意图和设计要求,以及建筑荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察的实施过程中,根据项目的具体情况,依据基础及地下工程设计,施工过程中可能会遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济上合理、技术上可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有更大的市场。
1 岩土工程勘察的方法
1.1 工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察工作的基础,通常是在勘察的初期阶段。使用这种方法的本质是运用地质、工程地质理论,观察和描述地面的地质现象,分析其性质和规律,并以此来推断地下地质情况,为勘探、测试和其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘的是认识场地工程地质条件最经济,最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
1.2 勘探和取样。勘探工作包括各种方法,如物探,钻探和坑探。它是用来研究地下地质条件和勘探的工程样品在原位测试和监测。应根据调查目的和各种勘探方法的岩土工程特征的选择。物探是一种间接的勘探方法,它的优点相比钻探和坑探轻便、经济快速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又迫切需要了解的地下的地质条件,所以常常和测绘工作的使用。它可以是作为钻探和坑探的先行或辅助装置。然而,物探解释的结果,往往具有多解性,使用的方法又受地形条件等的限制,需要使用的勘探工作的结果来验证。钻探和坑探,也被称为勘探工程,均是直接勘探方法,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察是必不可少的。使用最广泛的钻探工作,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质条件情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,选择应根据勘察要求。勘探项目一般需要使用的机械及电力设备消耗更多的人力,物力,有些勘探工程施工周期又很长,并受到许多条件的限制。因此,这种方法应采用经济的角度来看,需要根据工程地质测绘和地球物理勘探项目的安排,切断,以避免盲目性和随意性。
1.3 原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的, 是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。
1.4 现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。
2 岩土工程勘察常见的问题
2.1 勘察质量不高。目前许多勘察单位已实行企业化,由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察任务也由原来的上级下达改为单位自找。于是,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察成果质量下降。主要表现有:第一,由于勘察工作量不足,为了能争取任务,只好压低预算价,但又要利润,就减少工作量,该做的项目不做或者少做;其次,是钻探、测试及取样不符合规范要求,现场勘察时,为了抢速度,钻探取样不执行规范,往往是2~3m才提一次钻,结果往往造成分层位置不准确,或漏掉一些特殊的地质现象,如薄的软弱透镜体,小裂隙等。此外取样时,有的不用取样器,而直接从岩芯管中取原状土样。更有甚的是个别单位原位测试时,现场只做少量几个,其余的照此编造了事。
2.2 勘察纲要编制不完整。部分单位勘察纲要内容不完整,甚至未经审核审定就施工。也没有勘探点平面布置图。个别单位甚至无勘察纲要。责任人签名或仪器编号填写不全。如室内土工试验、野外施工记录、静探试验记录缺责任者签名及试验日期,缺乏可追溯性,部分漏签、部分自动记录静探数据无责任人签名。不少单位对勘察原始资料的校审未真正落到实处少数单位原始资料归档制度不完善,有的原始资料缺失。
2.3 忽视生态环境的论证。一些勘察单位对岩土工程设计、施工论证不足,其结果是导致灾难性后果。如建筑场地四面紧邻高层建筑物或马路,对于这种建筑场地,岩土工程勘察时,除了按高层建筑岩土工程勘察规定的一般要求进行外,还应重点论证工程施工及运营时对周围环境的影响,但勘察报告中常常忽略这方面的工作,致使无法满足岩土工程施工及设计的要求。基坑开挖时使用的很多技术手段很难取得预期效果,反而造成很大的经济损失。
3 强化岩土工程勘察的措施
3.1 严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
3.2 严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
3.3 加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。
3.4 采用先进的岩土工程勘察技术 在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。
参考文献:
Abstract: This paper carries on the analysis to the investigation of geotechnical engineering problems, and puts forward the corresponding measures.
Key words: geotechnical engineering investigation;
中图分类号:TU74
引言: 岩土工程勘察工作研究的主要对象是地基和基础以及地下工程的关系。由于地基土是因地而异的,在接受一项岩土工程勘察任务时,必须明确该工程的主要技术矛盾是什么,需要解决哪些主要技术问题。在对设计意图和设计要求以及建筑物荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察实施过程中,根据工程的具体情况,就基础及地下工程的设计、施工过程中可能遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济合理、技术可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有较大的市场。
一、岩土工程勘察的方法
1.工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
2 .勘探。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。
3. 原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的, 是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。
4 .现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监朋则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。
二、岩土工程勘察常见的问题
1 .勘察质量不高。目前许多勘察单位已实行企业化,由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察任务也由原来的上级下达改为单位自找。于是,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察成果质量下降。主要表现有:第一,由于勘察工作量不足,为了能争取任务,只好压低预算价,但又要利润,就减少工作量,该做的项目不做或者少做;其次,是钻探、测试及取样不符合规范要求,现场勘察时,为了抢速度,钻探取样不执行规范,往往是2~3m才提一次钻,结果往往造成分层位置不准确,或漏掉一些特殊的地质现象,如薄的软弱透镜体,小裂隙等。此外取样时,有的不用取样器,而直接从岩芯管中取原状土样。更有甚的是个别单位原位测试时,现场只做少量几个,其余的照此编造了事。
2. 勘察纲要编制不完整。部分单位勘察纲要内容不完整,甚至未经审核审定就施工。也没有勘探点平面布置图。个别单位甚至无勘察纲要。责任人签名或仪器编号填写不全。如室内土工试验、野外施工记录、静探试验记录缺责任者签名及试验日期,缺乏可追溯性,部分漏签、部分自动记录静探数据无责任人签名。不少单位对勘察原始资料的校审未真正落到实处少数单位原始资料归档制度不完善,有的原始资料缺失。
3 .忽视生态环境的论证。一些勘察单位对岩土工程设计、施工论证不足,其结果是导致灾难性后果。如建筑场地四面紧邻高层建筑物或马路,对于这种建筑场地,岩土工程勘察时,除了按高层建筑岩土工程勘察规定的一般要求进行外,还应重点论证工程施工及运营时对周围环境的影响,但勘察报告中常常忽略这方面的工作,致使无法满足岩土工程施工及设计的要求。基坑开挖时使用的很多技术手段很难取得预期效果,反而造成很大的经济损失。
三、 强化岩土工程勘察的措施
1 .严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
2. 严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘,但对地形平坦,地质条件简单且较狭不的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济,最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
1.勘探工作
勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法,它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘察工程取样进行原位测试和监测,应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。
(1)物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用,它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段,但是,物探成果判释往往也具有多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需要勘探工程来验证。
(2)钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法,当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。
(3)岩土工程测试技术一般可分为室内试验技术,原位试验技术和现场监测技术等几个方面,在原位测试方面,地基中的位移场,应力场等,原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标,强度参数,固结变形特性参数,渗透性参数和应力,应变时间关系的参数等,原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。
2.岩土工程测试技术
岩土工程测试技术不仅在岩土工程建设实践中十分重要,而且在岩土工程理论的形成和发展过程中也起着决策性的作用,理论分析、室内外测试和工程实践是岩土工程分析三个重要的方面。岩土工程中的许多理论是建立在试验基础上,测试技术也是保证岩土工程设计的合理性和保证施工质量的重要手段。
3.不同介质间相互间作用分析
土体由固、液、气三相组成。其中固相是以颗粒形式的散体状态存在。固、液、气三相间相互作用对土的工程性质有很大的影响。与土体相比,岩体的结构有其特殊怀。岩体是由不同规模,不同形态,不同成因,不同方向和不同序次的结构面围限而成的结构体共同组成的综合体。岩体在工程性质上具有不连续性,岩体工程性质还具有各向异性和非均一性。结合岩体断裂力学和其它新理论,新方法的研究进展,开展影响工程岩体稳定性的结构面几何学效应和力学效应研究也是非常有意义的。
4.基坑工程围护体系稳定与变形
随着高层建筑的发展和城市地下空间的开发,深基坑工程日益增多。基坑工程围护体系稳定和变形是重要的研究领域。
基坑工程围护体系稳定和变形研究包括下述方面:土压力计算,围护体系的合理型式及适用范围,围护结构的设计及优化,基坑工程的“时空效应”,围护结构的变形以及基坑开挖对周围环境的影响等等,基坑工程涉及土体稳定,变形和渗流三个基本问题,并要考虑土与结构的共同作用,是一个综合性课题,也是一个系统工程。
5.复合地基
随着地基处理技术的发展,复合地基技术是得到愈来愈多的应用。复合地基是指天然地基在地基处理过程中部分土体得到增强或被置换,或在天然地基中设置加筋材料,加固区是由基体和增强体两部分组成的人工地基。复合地基中增强体和基体是共同直接承担荷载的。根据增强体的方向,可分为竖向增强体复合地基和水平向增强体复合地基两大类。根据荷载传递机理的不同,竖向增强体复合地基又可分为三种:散体材料桩复合地基、柔性桩复合地基和刚性桩复合地基。
目前复合地基计算理论选择后于复合地基实践,应加强复合地基理论的研究,如各类复合地基承载力和沉降计算,特别是沉降计算理论,复合地基优化设计,复合地基的抗震性状,复合地基可靠度分析等,另外各种复合土体的性状也有待进一步认识。加强复合地基理论研究的同时,还要加强复合地基新技术的开发和复合地基技术应用研究。
6.工程勘察质量现状
一是工程勘察文件中还存在违反国家强制性标准条文的问题,甚至还有不少严重安全隐患,施工图审查一次合格率偏低。
二是部分工程勘察达不到深度要求,工程勘察质量与水平有待进一步提高。
7.提高工程勘察质量的措施
建议建设主管部门定期开展工程勘察专项治理,净化勘察市场,打击压价竞争,提高勘察质量,工程勘察单位加强质量管理,加大技术创新力度。
(1)完善勘察市场制度建设,依法建立健全符合本世地特点的勘察招投标制,防止恶意压价,不鼓励低价中标,规定最低投标价格不低于新勘察收费标准,同时防止勘察单位与建设单位之间的“假合同”、“双合同”出现。
(2)加强对勘察质量的监管,把集中整治与规范管理相结合,完善长效管理机制,要健全和完善各项规章制度,依法保障勘察市场的有效运行,整顿和长效的规范管理须相结合,标本兼治。
(3)明确责任,狠抓落实。稳定推进施工图审查管理工作。将建设工程设计审查纳入基本建设的程序中,把建设工程施工图结构安全和强制性标准执行情况的审查作为监管勘察质量最直接的手段,规定未经施工图审查或审查不合格的工程不得进行施工招标,不予办理施工许可证和工程竣工验收。
(4)严格市场准入,清出,把资质年检与质量检查直接挂钩,实行“红、橙、绿”三色通道制度是有效的控制手段之一。对质量检查不合格的单位实行经济处罚,暂停营业整顿,直至建议上级主管部门取消单位的资质,加大企业违规的技术。
(5)加大监管力度,规范业主市场行为。近年来,国家大力抓建筑市场的整顿,更多的是抓勘察设计,抓施工主体,而抓业主的比较少。对业主的监督和规范,首先要强化对业主执行法定程序的监管。
(6)加强对勘察队伍的培训与管理;一是加强队伍的培训与管理。二是加强技术队伍的培训与管理。
8.结束语
勘察工作是关系到工程质量的大事,勘察工作无小事,勘察质量管理是一项政策性,技术性,科学性很强的工作,抓好这项工作,必须要加强政府各部门的写作,只要政府职能部门真正下了决心,使勘察市场在价格管理等环节上走上正规,勘察行为内部的质量管理也就好抓了。■
【参考文献】
Abstract: The engineering geological investigation in China professional after nearly twenty years of efforts, has realized to the development direction of geotechnical engineering investigation of geotechnical engineering, technology progress in exploration, prospecting means, whether from the exploration equipment, technical investigation of digital or technical staff knowledge of the breadth and depth have made rapid development. In this paper, the author through analyzes the present development of geotechnical engineering survey technology, and discusses the method of technology for investigation of geotechnical engineering, for reference.
Key words: geotechnical engineering investigation; development trend;
中图分类号:P25
一、我国岩土工程勘察技术的现状
1.桩基技术方面
在高层超高层建筑中,桩基技术应用最为广泛。如混凝土预制方桩和预应力管桩由于具有单位承载力投资省、质量有保证、施工速度快等特点,近几年得到快速发展;混凝土灌注桩及其后压浆技术由于桩长和桩径范围选择大,提供的承载力幅度大,地层适用性强等特点,发展也很快。为合理利用桩间土承载力,复合桩基技术的理论研究与应用得到了较大的发展。
2.地基处理技术方面
我国软土地基处理现已接近国际先进水平,同时在天然地基的合理利用方面,开发了大量的复合地基新技术。强夯法、预压法、排水固结法、堆载预压、水泥土桩、碎石桩、以CFG桩和静压砼预制小桩为代表的刚性桩复合地基技术,得到广泛使用和研究。复合桩基和刚性桩复合地基中桩土相互作用的理论和研究成果逐步被采用。
3.深基坑工程及边坡支护技术
我国深基坑及边坡支护技术是近20年来随着高层建筑的大量兴建发展起来的一项新技术,是集岩土工程和结构工程为一体,包括支挡、防水、降水、挖运土、监测和信息化施工的系统工程,具有工程地质复杂多变,区域性和个性强的特点,已成为施工中的热点和难点问题。
4.环境岩土工程方面
与环境关联的岩土工程及与岩土有关的环境工程的广义环境岩土工程的概念逐步为学术和工程界所接受。环境岩土工程的概念和理论逐步深入人心,地基处理与深基坑工程对环境的影响问题的认识与处理,要求将地基处理与深基坑工程作为相互影响和相互作用的整体问题一并考虑成为环境岩土工程的新思想。
5.岩土预测与控制方面
从采用传统理论力学和计算土力学计算方法发展到采用灰色理论、损伤力学、神经网络技术等人工智能方法和动态滚动预测方向发展;控制技术从单一手段朝着多样、复合的方向发展。
二、岩土工程勘察技术的方法
随着计算机信息技术的不断发展,岩土工程勘察数字化技术得到广泛应用。下面就与传统勘察方法进行对比, 加以论述。
1.传统岩土工程勘察技术方法研究
勘察资料过于地质化。由于部门长期的条块分割, 勘察、 设计分散作业, 加之岩土工程规范制定和新技术、 新方法应用的滞后, 以及专业设置过细, 岩土工程本身的特殊性等原因, 设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限, 很难深层次理解岩土工程勘察信息, 因而勘察成果在设计中的转化率较低, 造成许多不应有的浪费和损失数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与 CAD 设计软件的接口不匹配, 很难顺利实现对接, 设计系统不得不重新将勘察资料数字化, 影响了设计系统 CAD 的推广应用。勘察信息数字化程度低。勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、 表格、 文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解, 另一方面造成对勘察信息处理、 利用上的困难。
2.数字化勘察技术研究
数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、 数据库技术、 计算机技术、 网络通信技术和 CAD 技术, 通过计算机及其软件, 把一个工程项目的所有信息有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化 CAD 技术转变,作到数据采集信息化、 勘察资料处理数字化、 硬件系统网络化、 图文处理自动化, 逐步形成和建立适应多专业、 多工种生产的高效益、 高柔性、 智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点, 把勘察、 设计的图纸、 图像、 表格、 文字等以数字化形式存贮。
3.数字化勘察技术关键优势
岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面
模型法的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料, 包括测点的几何特征数据和属性特征数据, 然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面, 常用的方法主要有数学模型法和图示模型法, 本论文主要讨论图示模型法。 常用的图示模型法有边界表示法、 规则格网法、 等值线法、 不规则格网法等, 其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法, 将做详细分析讨论。不规则格网法是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。 区域中任意点落在三角面的顶点、 边上或三角形内,如果任意点不在顶点上, 则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到,所以 TIN 是一个三维空间的分段线性模型, 在整个区域内连续但不可微。有许多种表达 TIN 拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、 边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针, 边的记录有四个指针字段, 包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储 X,Y,Z 坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。对岩土工程勘察方法实施改进, 逐步过渡到数字化勘察技术, 并推广其广泛应用, 这是勘察工程发展的必然趋势, 但是这其中还有一段很长的路要走,不仅仅是因为其中还有一些关键技术问题尚未完全攻克,而且我国目前在数字化勘察、勘探方面的专业人才也很匮乏, 因此, 必须加大数字化岩土工程勘察技术人才的培养, 并加快该技术的研究应用,以真正实现岩土工程的数字化勘察的广泛应用。
4.数字化勘察技术的应用
我们在进行道路、 桥梁、 隧道的测量设计经常遇到地形复杂交通不便的情况。如线路在丘陵山区,经常是各种树木生长茂盛、 沟壑纵横,难以通视,传统的测量手段很难解决,经常令测量工作人员吃尽了苦头。传统的测量手段数据处理往往用手工方法记录储存,不仅数据显得零乱,而且在数据后续处理中,往往手工处理,工作量大,容易出错,测量数据不易校核。 由于处理枯燥,需要耗费的重复劳动也就相当多,内业处理出错率较高。通过调查研究, 在我国大多数单位在公路设计测量工作中采用的方法传统,速度慢、 精度差,数据不易保存校核,所以难以适用当前推进公路建设自动化、 信息化建设的要求。采用现在传统的测量方法存在许多弊端,例如测量数据多,易出错,测量完毕不易校核和保存,采用数字化地形图可有效解决这一问题。 采用专业数字化地形图测绘,经过处理后,可以满足公路规范的需求,每条公路的地形图可以形成永久保存的电子档案,勘测成果在图上一目了然,可重复利用,并可不断补充调整。 公路设计引入专业勘测的电子地形图,勘测效率大大提高,勘测费用降低很多,勘测设计周期会大大缩短,而且数据精确,易于保存,数据直接导入利用,免去人工录入的繁琐和失误,可以重复利用,一举多的,可以纸上选线、 定线,测量数据可以视实际情况,随时补充调整。测量成果可以直接与国家控制网转化,以便与其他测量行业的数据共享。测量完毕或公路施工后能长久保存测量成果,并进行校核,推进公路测量的数字化进程。
三、结束语
总而言之,岩土工程勘探是工程质量的重点,目前我国的岩土工程勘察技术方法较多,且众多勘察方法、技术发展的成熟程度不尽相同,所以我们要在实际勘察设计工程中积累经验、重视有效性的发展、时刻应用新科学新技术来发展我国的工程勘察技术,把我国的勘察技术提高到一个更高的水平。
参考文献:
前言
岩土工程勘察报告是建筑地基基础设计施工的重要依据,报告是否正确反映工程地质条件和岩土工程特点,关系到工程设计和建筑施工能否安全可靠,措施得当,经济合理。
一、如何提高报告的编写能力
1、要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学,构造地质学,第四纪地质学和地貌学,工程地质方面,主要是土质学,土力学,工程地质分析,工程动力地质学,工程地质勘察。
2、要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性,对于国家的,行业的,省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3、要了解工作工的地质情况对于勘察地段的区域地质,水文地质,工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4、要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢,正确客观,提出的建议才能合理使用。
5、要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果,一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6、提高综合知识方面的技能,如基本的数理统计知识,文字表达能力,编图技巧,综合分析能力。
二、勘察工程报告的编制程序
1、外业和实验资料的汇集,介入统计,此项工作应于外业结束后即进行,首先应检查各项资料是否齐全,特别是实验资料是否出全,同时可编制测量成果表,勘察工作量统计表和勘探点平面位置图。
2、对照原位测试和土工试验资料,校正现场地质编录。这是一项很重要的工作,但往往被忽视,从而出现野外定名与实验资料相矛盾,鉴定砂土的状态与原位测试和实验资料相矛盾,产生诸如此类的矛盾,或由于野外分层深度和定名不正确,或试验资料不准确,应找出原因,并修改校正,使野外对岩土的定名或状态鉴定与实验资料和原位测试数据相吻合。
3、编制钻孔工程地质综合柱状图。
4、划分岩土地质层,划分岩土地质层,编制分层统计表,进行数理统计,地基岩土的分层恰当与否,直接关系到评价的正确性和准确性。因此,此项工作必须按地质年代,成因类型,岩性,状态,风化程序,物理力学特征来综合考虑,正确地划分第一个单元的岩土层,然后编制分层统计表,包括中岩土层的分布状态和埋藏条件统计表,以及原位测试和实验测试的物理力学统计表等,最后,进行分层试验资料的数理统计,查算分层承载力。
5、编绘工程地质冲面图和其它专门图件。
6、编写文字报告,按以上顺序进行工作可减少重复,提高效率,避免差错,保证质量,在较大的勘察场地或地质地貌条件比较复杂的场地,应分区进行勘察评价。
三、勘察报告表论述的内容
1、地质地貌状况。地质地貌概况林地质结构,地貌形态,可能对建筑工程产生潜在不良影响的不良地质现象等方面进行论述。
2、地基岩土层划分及其物理力学性质。这一部分是岩土工程勘察报告着重论述的问题,是进行工程地质评价的基础。A、分层原则。土层可按地质时代 成因类型,岩性,状态和物理力学性质区分,岩层按岩性,风化程序,物理力学性质划分,厚度小且分布局限的可作夹层或透镜体处理,厚度小而反复出现的可作互层处理。B、分层编号方法,分层编号法有多种。
3、场地稳定性。场地稳定性评价应从几个方面加以论述,。A、场地所处的地质构造部分,有无活断层通过,附近有无发震断层。B、地震基本烈表。C、场地所在地貌部位如地形平缓程序,是否临江河湖海或临近陡崖深谷。D、场地及其附近有无不良地质现象及其发展趋势如何。E、地层产状,节理裂隙产状,地基土中有无软弱下臣层,可液化砂土。F、地下水对基础有无不良影响,报告还应对不良地质现象的防治,增强建筑物稳定性方面的提出建议。
4、地下水简述。地下水是决定场工程地质条件的重要因素,勘察报告中必须论及地下水类型,赋存特征,稳定水位,地下水的补给和排泄条件,水位季节变化以及地下水对混凝土的侵蚀性等,地下水对混凝土的侵蚀性,应根据地下水试验分析报告综合判定。
四、图表编制要览
(一)主要图件的反映(1)神探点(钻孔)的平面位置图。表示的主要内容A,建筑平面轮廓B、钻孔类别,编号,深度和孔口标高,座区分出技术孔,鉴别孔,抽水试验孔,取水样孔,地下水动态观测孔,专门试验孔。C、剖面线和编号,冲面线应沿建筑周边,中轴线,柱列线,建筑群布设,较大的地工,应布设纵横冲面线。D、地质界线和地貌界线。E、不良地质现象,特征性地貌点。F、测量用的坐标点,水准点或特征地物。G、地理方位,对于较小的场地,一般仅表示A、B、C、F、G五项内容。标注地理方位的最大优点在于文中叙述有关位置时方便,此图一般在甲方提供的建筑平面图上补充内容而成。
(二)钻孔工程地质综合柱状图。钻孔柱状图的内容主要有地层代号,岩土分层序号,层顶深度,层顶标高,层厚,地质柱状图,钻孔结构,岩心肝要取率,岩土联样深度和样号,原位测试深度和相关数据,在地质柱状图上,第四系与下伏基岩应表示出不整合接触关系,在柱状图的上方,应标明钻孔编号,坐标,孔口标高,地下水静止水位埋深,施工日期等,柱状图比例尺一般采用1:100或1:200。
(三)主要附表,插表。(1)岩土试验成果表。按岩、土夫妇别分层,按孔号,样号顺序编制,每一分层之后列出统计值,如区间值,一般值,平均值,最大平均值,最小平均值。(2)原位测试成果表。分层按孔号,试验深度编制,要列统计值,并查算分层承载力标准值。(3)钻孔抽水试验成果表。按孔号,试段深度编制,列出静止水位。降深,涌水量,单位涌水量,水温和水样编号。
(四)合理化建议。勘察报告要解决的问题在于结论与建议中给出。它是在对前期各项工作成果进行总结之后提出的简明扼要的评价和建议,一般包括以下几点(1)对场地条件和地基岩土条件的综合评价。(2)结合建筑物的类型及荷载要求,论述地基各岩土层作为基础特力层持可能性和适宜性。934)选择持力层,建议基础形式和埋深,若采用桩基础,应建议桩型,桩状,桩长,桩周土摩擦力和桩端土承载力特征值的经验值。(4)地型、桩径、桩长、桩周土摩擦力和桩端土承载力特征值的经验值。(5)基础施工中应注意的有关问题。(6)按照国家抗震规范要求提供建筑场地的抗震设防烈度。(7)其它需要专门说明的问题。根据工程勘察项目的实际情况,尽量使勘察报告内容齐伍,重点突出,结论明确,合理适用。
五、结束语
掌握高质量的第一手原始资料才能编写出一份高水平的勘察报告,因此勘察报告的编写者,必须经常到施工现场掌握有关勘察情况,最好是参与现场编录工作,另外还要提高综合知识方面的技能如数理统计知识,文字表达能力,综合分析能力等知识的运用,方能编写出高水平的勘察报告。
参考文献
中图分类号:U231 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)31-0096-03
1 概述
随着经济的发展,城市交通压力越来越大,很多城市开始进行城市轨道交通规划和建设。轨道交通施工工法多,且大部分为地下工程,地质条件及勘察成果对工程设计和施工的影响大。轨道交通工程要求提供的岩土物理力学参数项目多、涵盖面广,且工程勘察又分不同阶段、分不同的施工工法进行。面对如此多的参数,如何能够快速提取可靠的岩土参数是决定勘察工作质量的一个重要因素。虽然有不少学者对可靠性分析在岩土工程中的应用进行了卓有成效的研究,提出了很多参数统计的方法,然而复杂的可靠性设计目前在常规岩土工程勘察实践中却难以推广。广大岩土工程师们还是采用《岩土工程勘察规范(2009版)》(GB50021-2001)中推荐的传统岩土参数分析方法。然而,面对庞大的试验数据,如何快速地剔除错误数据,保留能充分体现岩土物理力学性质的参数及其他参数,是摆在岩土工作者面前的一个问题。
2 城市轨道交通岩土工程勘察需提供的岩土指标
在城市轨道交通勘察要求深度范围内主要地层为第四系全新统人工填土层(Q4ml)、第四系全新统冲洪积层(Q4al+pl)、上更新统冲洪积层(Q3al+pl)及中更新统冲洪积层(Q2al+pl),以黏性土、粉土、砂土和碎石类土为主。勘察报告中要求提供岩土物理特性指标、力学指标,还应提供岩土的抗震特性指标及水文地质参数等。
岩土的物理特性指标主要有:岩土的重力密度ρ、土粒的相对密度Gs、天然含水量W、天然重度γ、天然孔隙比e,对粘性土和粉土尚应测定土的液限WL、塑限Wp,液性指数IL、塑性指数IP,土的颗粒级配等。
岩土的力学指标主要有:粘聚力c、内摩擦角φ、无侧限抗压强度qu及土的灵敏度St、岩土层承载力特征值fak、桩侧阻力特征值qsa、桩端阻力特征值qpa等。
岩土的变形指标主要有:压缩系数a、压缩模量Es、剪切模量G、前期固结压力pc、压缩指数Cc、回弹指数Cs、泊松比μ、弹性模量E、岩土基床系数(Kv、K)、静止侧压力系数K0。
岩土水文地质参数有:水平、竖直渗透系数(Kv、Kh)、水位埋深、承压水头高度、基坑涌水量估算等。
岩土动力学特性指标有:场地岩土层的剪切波速、场地特征周期、土层电阻率。
岩土导热特性指标有:导热系数λ、导温系数u以及比热容C。
3 岩土参数的统计方法
按照《岩土工程勘察规范(2009版)》(GB50021-2001)的参数统计要求:
(1)应按场地的工程地质单元和层位分别
统计。
(2)应按下列公式计算平均值、标准差和变异系数:
式中:
——岩土参数的平均值
——岩土参数的标准差
——岩土参数的变异系数
(3)分析数据的分布情况并说明数据的取舍标准。
(4)岩土参数的标准值:
式中:
——统计修正系数
式中正负号按不利组合考虑,如抗剪强度指标的修正系数应取负值。统计修正系数也可按岩土工程的类型和重要性、参数的变异性和统计数据的个数,根据经验选用。
4 岩土参数的分析和选定
岩土参数的分析选用,应充分考虑取样、试验操作等因素影响,根据场区地层沉积规律划分地层,对于土层测试、试验指标,分析舍去明显不合理数据后,采用算术平均值、最大值、最小值、变异系数等可靠的数理统计学指标,以获取准确的岩土设计参数。
岩土参数的取舍应充分考虑各个指标的相关性,不能盲目一刀切,剔除一个数据,就把该土样的所有数据都剔除,也不能完全靠照变异系数来控制,而是要充分分析各指标间的相互关系,并且结合地区工程经验,最终使得到的岩土参数更趋向于真值,能真实反映岩土层的物理力学状态,为设计和施工提供可靠的参数,见图1:
4.1 土性剔除
如果地层的划分足够准确,按照土的分类可进行整样剔除,如黏性土和粉土按IP指标进行剔除,砂类土按颗分试验指标进行剔除。如果按土性剔除的数据相对过多,就应考虑地层划分的准确性,重新分层,然后重新统计参数指标。
4.2 三倍标准差剔除
设岩土参数被建模为随机变量X,X服从正态分布,均值为μ。三倍标准差是基于这样一个事实而得,即X的任意值落在区间[μ-3σ,μ+3σ]的概率为99.73%。三倍标准差法不仅对具有大量样本值的统计参数行之有效,而且对有限样本值的统计参数也方便使用,并且现在很多岩土勘察软件都能提供该功能,易于实现。
4.3 人为相关剔除
有的岩土工作者在进行参数统计时,经常一组样子中一个参数异常就把整组样子的参数剔除,这样容易使一些指标的正常值被误剔除,使样本的数量减少,而降低了统计的可靠性。人为进行剔除,就是要克服这种简单剔除的缺点。当一组样子试验的参数有一个或者几个异常值被剔除时,其他的指标要根据与被剔除参数的相互关系选择剔除或者保留。WL、Wp、Ip和IL,c和φ,a和Es,前期固结压力pc、压缩指数Cc和回弹指数Cs,泊松比μ和静止侧压力系数K0等都是一组指标,如果统计,在剔除时应成对剔除。天然含水量W、天然重度γ、孔隙比e是一组关联数据,统计时出现异常,就要看本样品能否代表该层的实际值,只要不是夹层或者透镜体,就可以参加统计。
4.4 小频率剔除
在执行完三倍标准差剔除及人为相关剔除后,还应统一分析各个指标的参数值,剔除对工程有利的小频率值,然后再执行人为相关剔除。
4.5 变异系数控制
岩土参数的标准差可以作为参数离散性的尺度,但由于标准差是有量纲指标,不能用于不同参数离散性的比较,因此,规范引入了变异系数δ的概念。在正确划分地质单元和标准试验方法的条件下,变异系数反映了岩土指标固有的变异性特征。因此,在用δ来控制剔除指标时,可以根据地区的变异系数经验值作为标准来参考剔除,然而目前国内对这方面的研究还比较少,文献[1]收集了近年来国内外关于土性参数的变异性研究的相关文献,并将它们的结果汇总成表,可以作为参数统计工作中变异系数选取的一个参考。
当遇到剔除数据时δ始终很大,应该综合分析指标参数,可能是指标样本数太少导致或是场地地层的不均匀性导致数据离散性较大,也可能是地层的划分不准确,这时要考虑是否应重新划分地层。
5 岩土物理力学参数参考值
依据某地区城市轨道交通勘察的原始资料,结合地区以往的工程经验,对地层进行合理划分后,按照上述岩土参数分析方法对岩土参数进行统计,得出了主要地层岩土物理力学参数参考值(见表1),为今后的勘察设计工作提供参考。
6 结语
目前在岩土工程勘察中面对庞大的试验数据,岩土工作者还是普遍采用岩土勘察规范中推荐的方法进行统计,进行统计时:首先,按土的性质整样剔除;然后,按三倍标准差剔除;在剔除数据中都要考虑指标的相关性,相关参数成组剔除;再次,结合工程实际情况进行小概率剔除;最后,通过控制变异系数来控制参数的离散度。总之,在进行岩土参数的剔除时,既要考虑数据的统计,又要结合工程经验进行合理剔除。
参考文献
[1] 张继周,缪林昌,刘峰.岩土参数的不确定性及其统计方法[J].岩土力学,2008,(S1).
[2] 中华人民共和国建设部.岩土工程勘察规范(2009版)(GB50021-2001)[S].
[3] 中华人民共和国建设部.城市轨道交通岩土工程勘察规范(GB50307-2012)[S].
[4] 黄戡,彭建国,刘宝琛,等.数理统计在确定岩土参数标准值中的应用研究[J].2010,35(3):62-64.
[5] 张征,刘淑春.岩土参数的变异性及其评价方法[J].岩土工程学报,1995,(6).
1 前言
随着我国国民经济的持续发展,沿海地区的开发建设也进行的如火如荼。在沿海的工程建设过程中,时常会遇到物理力学性质差且分布面积较大的第四系软土类区域。本文以某电厂软基处理勘察为例,对软土的成因类型及沉积特征作了分析,并简单阐述了软土地基勘察的方法和对软土地基的评价。
2 软土层类型及沉积特征
《岩土工程勘察规范》(GB50021―2001)(2009年版)中对软土层的定义为“天然孔隙比大于或等于1.0,且天然含水量大于液限的细粒土,包括淤泥、淤泥质土、泥炭、泥炭质土等”。由于软土具有高含水量,高孔隙比,高压缩性,低承载力,低抗剪强度、低渗透系数等“三高三低”的特征,给工程建设带来了很多问题。
某电厂工程场地位于珠江入海口,属河口三角洲冲积平原边缘,覆盖层主要由第四系全新统人工冲填土层、海陆交互相沉积层和残积层组成。海陆交互相沉积层主要为淤泥、淤泥质土、粘性土及砂土层,即本场地内淤泥、淤泥质土层属全新统滨海型软土。其具有滨海相沉积的如下特征:
(1)水平及交错层理发育:软土层中发育近水平微薄层理。由于该软土沉积于高海平面时期,频繁的海侵与海退的交替形成一系列不完全的沉积韵律。潮汐的局部作用力使部分地段软土层的微层理极其发育。
(2)砂团构造:表现为软土层内局部含有封闭的透镜状粉细砂,软土的工程特性因砂质含量多少的差异而变化。
3 软土地基勘察
3.1 勘察目的
查明软土地基的厚度、埋深、成层条件、分布规律、层理特性、排水条件等,透水层的水平和垂直方向的分布,提供设计与施工所需的参数。
3.2 勘察方法
软土地基工程勘察必须采用综合的勘察手段,即地面调查、钻探和原位测试和室内试验相结合,以获取软土的物理、力学、水理和化学性质。
3.3 勘察特点
3.3.1 钻探与取样
钻探是岩土工程中划分土层最重要、最关键的一环,能揭示软土的厚度、状态、颜色以及所处的层位,探明地下水的埋深、径流与排泄条件,确定岩土层的主要物理力学性质指标等。在软土地基勘察中,为保证软土不被扰动,地层性质不被破坏,一般以采用干钻法为宜,当需要采用泥浆护壁回转钻进时,必须采取措施,防止软土地基结构发生变化而改变土的原始物理力学性能。
3.3.2 原位测试
软土地基勘察的原位测试方法主要有标准贯入试验、十字板剪切试验和静力触探试验。
1) 标准贯入试验:通过试验测定土层中的标准贯入击数,从而确定粘性土层的天然状态以及砂土的密实程度,并可判定饱和粉土、砂土的液化情况,求算地基土层承载力。
2) 十字板剪切试验:用十字板测定软粘性土抗剪强度的原位试验,目的是原位测定饱和软粘土天然压力下固结的不排水抗剪强度。
3.3.3 室内试验
对于软土地基样品的室内试验,应编制合理的试验方案。试验项目应包括天然含水量、天然密度、土粒相对密度、粒径组成、液限、塑限、有机物含量、渗透(水平和竖向)、酸碱度、易溶盐含量、压缩系数、前期固结压力、无侧限抗压强度、天然快剪、固结快剪、三轴剪切试验等。
3.3.4 水文地质试验
本项目软土勘察中采用的水文地质试验为注水试验,且主要在软土层中进行,试验目的是为了了解软土层的渗透性。
注水试验是通过向钻孔内注水,人工抬高水头,测定松散土体渗透系数的一种原位试验方法,目的是为评价场地土层渗透性提供依据,用于预测基坑排水量、评价地基或边坡发生渗漏的可能性,是选择地基处理方案的主要参数。
4 岩土工程条件分析
4.1软土地基处理方法分析
软土由于其性质差,强度低,一般无法满足工程建设的要求而需进行加固。常见的软土加固处理措施有:(1)置换法,如换土垫层、挤淤置换等;(2)排水固结法,如真空联合堆载预压、袋装砂井、塑料排水板法等;(3)灌入固化法,如深层搅拌桩、高压旋喷桩等;(4)振密、挤密法,如强夯法、挤密砂桩、灰土桩等;(5)加筋法,如加筋土垫层法、树根桩、混凝土桩复合地基等。
4.2 软土层对工程施工的影响
4.2.1 软土层的沉降问题
淤泥、淤泥质土层沉积年代较晚,一般处于欠固结状态。一方面软土在自重作用下产生固结沉降,另一方面在上部建(构)筑荷载作用下,土体中产生一定的附加应力引起软土产生压缩变形,引起建筑物基础的沉降。软土压缩沉降包括三个阶段:瞬时沉降、固结沉降和滞后沉降。瞬时沉降是由加载期间地基土产生的瞬时附加应力所致,由于超孔隙水压力来不及消散,土体体积也没有变化,一般瞬时沉降在施工过程中也已基本完成。固结沉降主要指超孔隙水压力逐渐消散,使土体积压缩而引起的渗透固结沉降,随时间而逐渐增长。滞后沉降主要是工程完工后在上部动荷载作用下引起的土体体积减少或土体压缩。
由于软土厚度变化较大,软土层分布较厚的地段自重固结沉降及附加压力作用下的固结沉降较分布较薄地段必然沉降量大,沉降历时长。又因为淤泥、淤泥质土中局部地段夹粉细砂,由于各个地段砂夹层厚度不同,导致淤泥渗透性也不尽相同,含砂量多的地段渗透系数大于含砂量少的地段,渗透系数大也将导致固结沉降过程快,历时短。由于上述两种原因,场地内软土最终沉降量不同,沉降完成时间也会相差很大,这样必然导致场地内淤泥在时间和空间上产生不均匀沉降。
因此场地内软土层如果不处理或处理不当,在上部荷载或震动作用下,软土被压缩变形,将导致地基下沉过大或产生不均匀沉降,可能会产生地下管线变形断裂,楼房、墙体变形、开裂,地面(路面)沉降开裂破坏。
4.2.2 对桩基工程的影响
进行桩基施工时,当桩周淤泥因自重固结及上覆荷载作用下产生的沉降大于桩的沉降时,桩侧将产生负摩阻力。
由于淤泥、淤泥质土层渗透系数低,桩基施工过程中会产生较高的超静孔隙水应力,应注意其对桩基施工的影响。
采用冲(钻)孔桩时,因淤泥、淤泥质土层很厚,工程性质差,容易产生缩孔,故施工过程中应注意加强泥浆护壁,防止塌孔,缩孔。
4.2.3 对基坑开挖的影响
基坑开挖将使土体内部初始应力状态改态、岩土结构破坏、地下水渗流途径改变。如果设计、施工等不当,将可能导致基坑边坡或侧壁失稳和支护结构破坏、变形、位移,导致软土流动、砂土流砂等渗透破坏现象,给基坑工程本身造成经济损失,同时也对周围环境造成不良影响,使得邻近建筑或其它设施受到不同程度的影响和破坏。
5 结束语
软土地基工程勘察质量取决于勘测方法选择的正确性和原始资料的可靠性,为了获得设计所需的参数,应针对工程地质条件,采用多种勘察手段,把软土层的工程特性了解清楚,对软土地基作出准确的分析和判断,采取合理、经济的处理手段进行软基处理。
参考文献:
[1] 《某电厂软基处理岩土工程勘测报告》
[2] 《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001 2009年版);
[3] 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)
[4] 《建筑地基基础设计规范》(DBJ 15-31-2003)
[5] 《建筑地基处理技术规范》(JGJ 79-2012)
中图分类号:TU471 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2013)19-0107-02
工程勘察是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地球科学。起源于20世纪初,我国则是在1949年以后才有了长足的进步和发展,今天,工程勘察已成为工程建设中不可缺少的一个重要组成部分。近20年来,随着物探、钻探、测量等在设备、仪器、新技术、新方法、新手段方面不断推陈出新,从外业资料收集和内业资料整理的工作程序、工作方法、产品成果、质量标准等均与传统的工程勘察有了较大的差异。
工程勘察是工程建设中不可缺少的一个重要组成部分,工程勘察工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。在工程勘察工作实践过程中,由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事给人民生命财产带来重大损失,这些事故的发生使一些历史遗留及客观存在的问题日显突出,笔者将从事工程勘察工作20多年的一些心得体会,提供给工程地质专业技术人员在工作中参考。
1 浅部土层简况
某地区为滨湖冲积平原,地形总体较平坦,地面高程在32.2~38.0m之间。本区第四纪以来,沉积了80~200m的土层,其浅部土层主要由全新统和上更新统组成。
Q4(全新统):一般厚度为7~18m,颜色为土黄、灰黄、黑灰色,岩性以黏性土、粉土为主,夹1~3层淤泥质土,层状结构,层理明显,植物根系迹象发育,底部以稳定分布的淤泥质土与下组分界。
Q3(上更新统):一般厚度为13~36m,颜色以褐黄色为主,岩性以黏性土、粉土、粉细砂为主,粉粒含量高,水平层理明显,见虫迹通道,局部偶见淤泥质,含小钙质结核,见有螺、蚌化石及碎片,局部富集,底界以见厚层棕色砂姜、粉质黏土为标志层。
2 勘察中存在的困难
由于土层约10m以上是Q4全新统,主要是以粘性土和粉土组成,其中夹2~3层淤泥,粘性土多为软塑,粉土局部液化;约10m以深为Q3土层,多含数层细、中砂层薄层,且地下水位埋藏深度不均匀,一般为1~3m,局部水位较深约为7~8m。由于土层的特殊性,在实际的勘察中存在诸多困难。
钻探过程中,上部的部分回填土和液化土(粉土)经常塌孔,导致无法取原状土样和埋钻;由于地形条件的限制,当使用小功率钻机时,10m以深经常打不动,静压取土取不动。这些情况不仅严重影响工程质量,而且经常损坏设备。
静探施工,使用手摇式静探设备进行施工,不仅只能施工至10m左右,而且效率也非常低;使用大液压静探施工,当施工至20m左右时,由于下部土层较硬,上部软弱土层中的探杆容易折断,不仅损坏设备,而且容易伤人。
由于上述情况和原因,致使工程勘察质量较低,工期不能按时完成,不仅为工程建设质量埋下隐患,而且信誉受损,失去勘察市场。
传统常规的工程勘察方法无法达到施工目地,根据多年工程地质勘察经验,我们创新了适合部分软土地层情况的工程勘察新技术和新方法。
3 岩土工程勘察新技术、新方法
3.1 钻探
随着市场高层建筑物越来越多,针对本地区的地层情况,为了满足相关规程、规范的要求,工程勘察的钻孔设计深度达到了50m,而本区Q4地层厚度在7~18m之间,主要由粘土、粉土(局部液化)组成,多夹含数层淤泥,且地下水埋深较浅。
对于20m以上地层,由于土质较软,为了保证所采土样的原始性,采用静压法从钻孔中取原状土样。由于存在杂填土、粉土及淤泥,施工中经常出现塌孔,我们设计了深度套管护壁的方法,套管底口进入Q3地层约1m,如图1所示。
对20m以深的地层,由于土质较硬,且多含一定量的砂姜,静压法无法取出原状土样,通常采用岩芯管回转钻进取土的方法。
3.2 静力触探
针对本区地质条件及钻孔深度,采用两种设备和方法。
深度小于20m的钻孔,我们改装了DPP100汽车钻,通过设计一个咬合帽和定位盘,利用DPP100汽车钻机的液压系统给压,探头为双桥探头,触探仪的锥底截面积为10cm2,侧壁面积为200cm2,采用全自动数字采集仪记录。 由于每次步进1m,且液压系统速度可以人为控制,因此,这种方法能够提高施工速度和效率,如图2所示:
深度大于20m的静探孔,采用双缸液压静探仪,触探仪的锥底截面积为15cm2,侧壁面积为300cm2。由于地表10m以下存在较厚软弱土层及液化土层,按传统静探施工方法,探杆在软弱土层中易折断,造成设备报废,如果静探施工不到位,那么采集的数据不完整,就不能取得较真实的土的物理指标和力学指标,提交的成果就不可靠,易造成工程质量事故。根据本区上部土层特点,我们创新了套管护杆分段采集的方法,这种方法主要是对静探孔分两段进行采集:对上部的Q4地层,按传统的方法进行采集数据,施工至Q3地层内约1m(深度矿区约在10m左右),然后在静探仪处于工作(暂停)状态中,拔出探杆,利用小径无芯钻头钻进至上段探头所达到的位置,下入钢质套管,要保证套管和探杆之间的环状内壁距离在1cm左右,再下入探杆至套管底口位置,接着上次采集的数据继续采集。采用这种方法静探施工深度可达35m,这有力地保证了工程质量,如图3所示。
4 结语
根据部分软土地区的地质条件的特殊性,我们创新了工程勘察施工的新技术和新方法,这些施工技术和方法在本区工程建设中得到了广泛应用,收到了非常好的效果,有力地保证了工程建设的质量。
参考文献
[1] 软土地区工程地质勘察规范(JGJ83-91)[S]. 中华人民共和国建设部,1992.
[2] 常士骠,张苏民.工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.
Abstract: With the methods and means in this paper the author discusses the geotechnical engineering problems and proposed solutions.
from the geotechnical engineering investigation,
Keywords: rock and soil; survey; method; problems; measures
中图分类号:P641.71文献标识码:A 文章编号:
1 岩土工程勘察的方法1.1 工程地质测绘
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。1.2 勘探与取样
勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。1.3 原位测试与室内试验
原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。1.4 现场检验与监测
现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,井以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。
2 岩土工程勘察工作中存在的问题随着我国国民经济不断高速发展,众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深,各种公共建筑物的建筑风格迥异,其平面和立面变化大,这样给结构和勘察专业带来诸多的新课题,采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面:
2.1 岩土分类和描述的准确性低
我国岩土工程勘察规范对岩土分类和描述等问题作出了明确的规定,并结合实践中遇到的问题,进一步增加了对掩饰完整性分类,对粉土、勃性土的光泽反应、摇振反应、韧性和高强度描述作出了具体规定(GB 50021-2001),这一规定弥补了先前岩土鉴别方法的缺陷和不足。然而,从目前的情况来看,作为勘察的第一手资料,我国岩土分类、描述的质量仍然存在着参差不齐的现象,质量低下的岩土分类报告屡有出现,给勘查工作带来了极大的不利影响,严重时甚至会导致勘察结论出现重大错误。
2.2 地质形态和岩土参数
地质形态问题主要表现在空洞及其分布形态、地下不明物体、埋藏深度和位置的确定等;岩土参数方面的问题主要是指有些岩土层或者风化岩,很难取到这些岩土的土样或者很难进行室内、室外试验,而导致这些岩土设计参数,包括变形指数、承载力等指标不易确定。
2.3 勘察测试方法和手段不适当
有些勘察人员由于对取土器规格、勘探装备在实际工作中不能采用适当的方法和手段,导致对取样方法的合理性和适用性没有正确的认识。在实际勘察工作中,往往出现在碎石层中做标准贯入试验时,圆锥动力触探试验不能做到连续进行;对静力触探装备不能定期标定、贯入速率控制不够严格,有些工作人员甚至只使用静力触探装备代替所有的勘探工作;有些勘探人员出现在孔底废土没有清除的情况下就进行标准贯入试验这一错误操作程序。
3 解决对策
3.1 加强各类新技术的投入使用
加强室内、室外新技术,比如多功能静力触探头、波速测试、标准贯入试验、静载荷试验等,以及施工检测和监测技术的使用,通过分析、对比这些新技术获得的资料和数据,建立他们之间的经验关系,并将其与工程施工检测所获得的实际资料所算得的参数进行比较,以确保设计参数的准确性和可靠性。另外,还可以引入土工离心模拟技术,用来对工程安全的可靠性进行检查;探明挡土结构变形和破坏的机理以及土体和结构物之间的相互作用:解决建筑物浅基础的地基变形特征、极限承载力以及破坏模式,计算桩基础的承载力及施工工艺对桩基础变形和承载力的作用;验证堤坝、边坡的稳定性与变形性。
3.2 认清理论与实践的关系
岩土工程勘察所涉及到的一些基本理论,包括工程地质理论、力学理论和土力学理论等,都属于本科学半经验方面的理论,都需要以经验为基础,总结并运用经验公式来指导工作。由于这种特殊性,要求工程勘察人员在工作中要密切结合工程实际情况,建立对应的本构模型,科学地选择合理的参数,达到解决实际问题的目的。在岩土工程勘察工作中,要注意将理论和实践置于同等重要的地位,而不能过分依赖理论或过分依赖经验,二者要相辅相成。一些工程勘察技术人员偏重于经验而忽视理论的运用,这对岩土工程勘察技术的发展是不利的,甚至有可能影响勘察成果的准确性,要加以注意。
3.3 加强勘察人员专业技能,提高培训标准
勘察人员的专业知识与技能不仅关系着勘察结果的准确性,同时也影响着岩土工程的体制完善。因此,加强勘察人员专业技能,是保证勘察质量的重要环节。所以,勘察单位应按时对勘察人员进行专业知识与专业技能的培训,并要适时提高培训的标准。这样,不仅能提高勘察工作的技术水平,同时也加快了勘察工作的效率。
4 结语
近年来,随着各类工程项目的不断发展,对于工程质量的要求也越加严格起来,岩土工程勘察工作作为工程建设的重要内容,归纳其存在问题,并提出解决对策,来对岩土勘察中的不规范行为进行纠正,促进岩土工程勘察质量的进一步提高,以保证工程建设安全、高效运行,促进经济社会的可持续发展。
参考文献:
中图分类号:TU470 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2011)12-0030-03
一、基床系数的定义
基床系数是地基土在外力作用下产生单位变位时所需的应力,也称弹性抗力系数或地基反力系数,一般分为垂向基床系数和水平向基床系数,地铁勘察时一般需提供垂向和水平向的基床系数,一般可表示为:KP/s式中K――基床系数(kN/m3);P――地基土所受的应力(MPa);s-地基的变位(m)。
基床系数的大小与土体的类别、物理力学性质有关外,与不同的试验方法取值有关。因此基床系数这个指标,不同的试验方法、不同的试验条件以及不同的取值比例,其结果均有较大的差别。基床系数K是广泛应用于地下工程和建筑地基基础工程的一个重要的参数,主要用于模拟地基土与结构物的相互作用,计算结构物内力及变位。在城市地铁中,求解在挡土结构物(如地下连续墙、桩)的土压力、位移和内力,对工程造价、安全可靠性程度均有直接影响。因此,基床系数的取值显得至关重要,本文试图结合南昌轨道交通1号线岩土工程勘察工程所作的旁压试验、室内土工试验确定基床系数,对本地区基床系数试验方法与取值作一些探索与总结。
二、地层特点
沿线地层浅部为第四系地层,成因类型以河流冲积为主,沉积物粗细韵律变化明显,具明显的“二元”结构。总趋势为:自老到新粒度由粗变细。地层岩性都具有下部粗(以砾卵石层、中粗砂、细砂、粉细砂为主),上部细(以粘性土为主)的韵律变化特点;层自下而上由密实~中密~稍密变化,上部粘性土为可塑~硬塑,这与沉积时间早晚及成因有关,老地层沉积时间早,成为力学性质较好的土层。下伏第三系新余群(Exn)地层,强风化粉砂质泥岩厚度一般为1.0m左右,以下为中风化粉砂质泥岩,间夹含钙质泥岩,局部见软弱泥岩夹层。
勘探深度内,场地地层由人工填土(Q4ml)、第四系上更新统冲积层(Q3etl),下部为第三系新余群(Exn)基岩。按其岩性及其工程特性,自上而下依次划分为①1杂填土、③1粉质粘土、③2细砂、③3中砂、③4粗砂、③5砾砂、③6圆砾、⑤3粉砂质泥岩。
三、室内基床系数试验统计成果
采用土样进行固结试验,确定每一组土样在不同应力状态下的应变量,从面得到每组土样的基床系数(KV、Kh)。
将室内试验结果分层统计见表1:
从上表反映,各土层的垂向基床系数(KV)均比水平向基床系数(Kh)大,且粘性土表现更明显,一般为1.1~1.38倍,而粗砂、砾砂层垂向基床系数与水平基床系数非常接近,一般为1.05~1.15倍。同时发现,随着深度的增加,垂直基床系数与水平基床系数的比值减小。
四、室内基床系数试验与压缩模量的关系
搜集地铁勘察中所作的固结压缩试验,对室内基床系数KV与压缩模量Es的有关数据作比较,并作相关分析,建立回归方程式。从分析结果可以看出,粘性土压缩模量与垂向基床系数相关性最明显,细砂的相关性亦较明显,相关系数达0.85,随土颗粒增粗,其相关性减弱,砾砂的相关系数减小到0.5左右。说明粗颗土样的扰动性对压缩模量与基床系数的测试离散度增加。
五、现场旁压试验
本次采用江苏天目仪器设备厂生产的PM-2B型旁压试验仪(预钻式)进行试验,并采用PM型记录仪自动记录进行数据的收集,试验间距为1.Om。适用于粘性土、粉土、砂土、碎石土、软岩等,确定土的临塑压力和极限压力,以评定水平基床系数Kh。压力源采用高压钢瓶的高压氮气作为压力源。高压氮气通过测控箱对液压缸加压,使液压缸内液体通过高压导压管到达旁压器,使旁压器弹性膜膨胀,进而压缩其周边土体,通过量测其变形与压力的关系,从而达到试验测试目的。从工作特点反映所测成果应属水平向基床系数。经统计各土层结果见表3:
利用旁压试验成果换算成水平基床系数。
六、室内测试与原位测试成果比较
试验结果见表4:
从上表比较反映,现场原位测试水平基床系数的结果均大于取土室内成果。且粗颗粒土砾砂、园砾旁压试验所则的水平基床系数Kh是取土室内试验测的水平基床系数Kh的3~3.45倍。
七、利用标准贯入试验、动力触探试验确定承载力与垂向基床系数的关系
对于南昌地区地层特点,积累较多标准贯入试验和重型动力触探确定地基土层承载力成功经验,根据《岩土工程勘察设计手册》,利用Bowles经验公式KV=120f0基本可以确定各地基土层的垂向基床系数。
由上表反映,根据标贯锤击数N、动力触探估算承载力后再估算垂向基床系数比取土室内试验的测试结果偏小,但比较接近。
八、基床系数取值原则
1、通过以上分析,对粘性土的垂向基床系数(KV)和水平向基床系数(Kh),原位测试方法所得结果与土工试验结果较接近,故以取土室内试验结果为主要参考依据更合理,对中粗砂、砾砂层而言,因取土样扰动很大,原位测试结果与土测试的结果有一定的差异,宜结合原位测试结果取值,且以原位测试为基础并结合取土室内测试结果综合考虑。特别是水平向基床系数,更多的宜考虑旁压试验结果。
2、充分利用土层压缩模量估算基床系数。
九、结语