欢迎来到『东合南岩土』官方网站!

岩土研究院

浅谈岩土工程的地质认知与结构设计

287 2020-12-16 08:57:41

岩土工程是人类改造自然、顺应自然的最直接手段,但自然界的运行有其规律,不以人的意志为转移。顺应自然,敬畏自然,与自然和谐相处,方能确保天人合一,即应将人和人类工程看作是大自然的一部分。即人应将大自然看作是自己的家,而不应当作是入侵者,善待自然犹如善待自己的家人。荀子曰:“天行有常,不为尧存,不为桀亡。应之以治则吉,应之以乱则凶”。这充分说明人作为自然的一部分,对自然改造应充分认识自然,掌握其规律,方能顺应自然而为人类服务。

岩土工程作为地质工程的一个分支,是地质与结构的结合体,是岩土工作者的两条腿。单纯的只掌握其中一项技能,就可造成瘸腿而导致在改造自然的过程中发生与自然的不相适应,这将必然导致自然的惩罚。

岩土工程的地质认知,就是让人类去认知自然,查清它的性格、脾气、弱点,方能顺势而为,与之共舞,防止出现“逆天而行”。这是人类改造自然的第一步,也是最为关键的一步,即所谓地质是基础矣。

岩土工程的工程结构是人类改造自然的人造工具,其设置、计算必须与所在的地质体(岩土体)相适应、相协调。否则违背岩土体性质设置的工程结构将可能成为自然机体“异物”,势必遭到自然的“排异反应”。

基于此,只有同时掌握了地质知识和结构设计的工程师,方能称之为岩土工程师,否则只能称做地质工程师或结构工程师。

现在全国很多设计单位的岩土工程师都存在瘸腿现象。

作为地质出身的工程师,他们对自然的认知相对比较到位,往往可能知道该怎么去改造自然。但他们身上又被强行压上了结构设计的职责,这可就难为他们了。本来他们知道300kg行李要用马去驮,但他们却用了一个只有能驮50kg小马驹,势必造成马儿受伤,行李散架。或者用了100匹马去驮这300kg,这势必造成了极大的浪费。

记得某滑坡治理时,对结构认知存在误差的技术人员居然设置了三级共九排,各长35m的锚杆去支挡体积为10万方的滑坡。姑且不说这点“螳臂当车”的锚杆如何挡得住滑坡,就是35m长的锚杆如何下孔都是问题。

再譬如有的技术人员对微型桩结构认为只能竖向设置,殊不知,竖向设置是微型桩的一种特殊形式。微型桩的家族更多的是可以适应不同地质体的特性而可以任意角度设置。

有些技术人员也朦朦胧胧的知道圆形抗滑桩的抗弯不如矩形抗滑桩,但是低多少却不知如何计算,只能以所谓的“莫须有”经验去设置。其结果必然两种,要么桩体被剪断,要么桩体过于粗大而无从谈及工程的经济性。

作为结构出身的工程师,他们对工具的有效使用能力有着相对正确的认知,往往知道这些工具是干什么的,但如果他们身上又被强行压上了地质设计的职责,这可能就勉强他们了。本来他们知道刀可以用来砍东西,鱼儿可以用来充饥。但由于不了解地质知识,造成了用刀去砍石头,结果造成刀的报废;吃鱼碰上河豚,结果造成了中毒身亡。

记得某隧道洞口由于浅埋偏压造成坡体出现开裂。技术人员以为出现了滑坡,在以所谓的陡坎为界设置了两排抗滑桩进行支挡。完全没有搞清裂缝的性质,陡坎的来源。殊不知采用钢管注浆就可以完全搞定病害,这也避免了即使设置了抗滑桩,也仍然不能防治浅埋偏压的工程事故。

再譬如某玄武岩隧道开挖时至距洞口约120m发现了擦痕,便断定玄武岩山体由老滑坡构成,便设置了60m长的抗滑桩支挡,殊不知这个玄武岩中的擦痕是发育着阶步的构造擦痕。后来在该部位采用微型桩和长锚杆支护后就解决了问题,这也避免了大量的工程浪费。

又譬如今年发布的某规范,明确规定锚索框架就采用简支梁或连续梁计算模型。殊不知作为岩土工程的锚索框架应采用弹性地基梁进行计算,因为框架必须考虑下伏岩土体的性质。毕竟设置于坡面的锚索框架不是架于空中的桥梁而可以单纯的考虑结构问题。

还有在岩土工程中常见的抗滑桩倾倒问题,就是技术人员偏重于抗滑桩结构计算,而忽略了岩土体对桩的锚固力。只考虑了抗滑桩结构的弯矩和剪力,而忽略了抗滑桩与周边岩土体共同作用下产生的桩体转角与岩土体的承载力。

说来道去,一个合格的岩土工程师应该是地质工程师和结构工程师的综合体,只有两手都要抓,两手都要硬,方能确保自己所从事的岩土工程事业的兴旺,让我们这门很“土”的专业在人类改造自然的过程中发出金子般的光芒。

“天行健,君子以自强不息;地势坤,君子以厚德载物”。让我们岩土工作者以此自勉,丰富和掌握顺应、改造自然的本领,为和谐自然提供我们自己的力量。


稿源:《悠游2019》

作者:成永刚

本文仅供学术经验分享之用

转载请注明稿源