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岩土研究院

手把手教你岩土工程勘察的基本方法!

451 2020-10-27 11:13:36
在我国的贵州喀斯特地区,各种岩溶形态及其土洞、地面塌陷都会危及地建筑的稳定和人类生命财产安全。因此,该地区地质构成、水文环境等条件的详勘察,才能保障工程施工可行性的准确分析和具体施工术的顺利实施







贵州喀斯特地貌

图1  贵州喀斯特地貌

岩土勘察的目的是对岩土工程设计、岩土体处理与加固、不良地质现象的防治工程进行计算与评价,以满足施工图设计的要求。岩土工程勘察的方法有工程地质测绘和调查、勘探与取样、原位测试与室内试验、现场检验与监测。

1、工程地质测绘和调查

岩土工程勘察可分为四个阶段:可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段、施工勘察阶段。工程地质测绘和调查是岩土工程的基础工作,在可行性研究勘察阶段或初步勘察阶段,工程测绘和调查发挥重要作用。
这种方法的本质是运用地质学、工程地质学理论,对地面地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,以此推断地下地质情况,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,可以起到有效指导其他勘察方法的作用。

2、勘探与取样

勘探工作包括地球物理勘探、钻探、井探、槽探和洞探等方法,用以调查地下地质情况。利用勘探工程进行取样或原位测试。选用的勘探方法应符合勘察目的及岩土的特性。

(1)地球物理勘探

地球物理勘探,简称物探,是一种间接的勘探手段,其优点是较之钻探和井探、槽探和洞探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难以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有多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用其他勘探方法加以验证。

(2)钻探、井探、槽探和洞探

钻探、井探、槽探和洞探是直接的勘探手段,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,可根据岩土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情况时,可采用井探、槽探方法。对于大型边坡勘察、地下工程勘察,当需详细查明深部岩层性质、构造特征时,可采用平洞或竖井。







图2  钻探施工

(3)取样

土试样质量等级分为四个等级,根据试验目的划分,试样采取的工具和方法可根据土试样质量等级和适用土类综合确定。岩石试样可以利用钻探岩心制作或者在探井、探槽、探洞中刻取。采取的试样应进行加工,满足试块加工要求。采取的岩土试样送往有资质的实验室进行各种实验项目的测试,获取可靠的物理、力学性指标参数,为设计人员提供有力的依据。







图3  取样岩芯

3、原位测试与室内试验

原位测试一般都借助于勘探工程进行,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,包括岩土的物理力学性指标、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参数等。

(1)原位测试

原位测试包括:静力触探、动力触探、静载试验、标准贯入试验、十字板剪切试验、旁压试验、扁铲侧胀试验、现场直接剪切试验、岩体原位应力测试、岩土波速测试等。
优点: 不脱离原来环境,在不扰动或基本不扰动地层的情况下对地层进行测试;所测定的岩土体尺寸大,能够反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好;试验的周期较短,效率高;尤其对于难以取样的地层仍能通过试验评价其工程性质。
缺点:试验过程中的应力路径难以控制;边界条件较复杂,有一些试验需要耗费的人力、物力较多,大量进行的可能性小。







图4  原位测试设备

(2)室内试验

主要内容包括:土的物理性质试验、土的压缩-固结试验、土的抗剪强度试验、土的动力性质试验、岩石试验。
优点:试验条件比较容易控制(边界条件明确,水条件和应力路径容易控制;可以大量取样试验。
缺点:尺寸小,不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响,代表性差;试样不可能真正保持原状,在采样、运送、保存和制备等方面不可避免地受到不同程度的扰动,特别是对于饱和状态的砂质粉土和砂土,难以取得原状试样,使得获取的力学指标严重“失真”。







图5  室内试验

4、现场检验与监测

现场检验与监测是构成岩土工程系统的重要环节,主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验和监测应在工程施工期间进行,对有特殊要求的工程,应根据工程的特点,确定必要的项目,在使用期内继续进行。
现场检验包括施工阶段对前期勘察成果验证以及岩土工程施工监理和质量控制;现场监测主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营期的结构物监测和对环境影响的监测等方面。