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岩土研究院

岩土工程勘查研究的现状及技术方法探究

293 2020-11-17 11:42:03

导语

在各种工程项目建设中,岩土或者为材料,或者为介质与其他物质相互作用,作为工程项目必不可少的一种材料,我们必须对其进行充分的了解,为工程项目的设计与施工打好基础。如何才能了解岩土的特质呢?进行岩土工程地质勘察就是最基本的手段,通过对实地考察,了解施工地区的岩土特质,为工程项目的顺利施工提供必要的地质资料,对潜藏的安全隐患进行制定有效的预防手段,在定性的基础上做出定量的工程地质评价。岩土工程勘察质量的好坏直接对整个工程的安全性和经济性造成影响。所以我们在实际工作中,一定要提高大家对勘察工作重要性的认识,不断改进勘察手段,提高勘察质量,保证工程质量安全,特别是的岩土勘查研究工作,一丁点的疏忽都会造成重大安全事故。

东南岩土_基坑监测系统


一、引言

通常人们所说的“岩土工程勘察”主要指的是民用、工业建筑工程的勘察。勘察主体主要包括地基处理、边坡工程、岸边工程、管线及架空线路、市政工程、工业厂房、房屋楼舍、学校楼舍等。岩土工程地质勘察的主要内容包括:现场检验和检测、原位测试、勘探及采取土试样、工程地质调查和测绘、室内试验,最后根据以上办法,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。

岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息,包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料,这些资科只是一些离散的数据,岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律。更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达,这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差,往往不能充分的揭示它们空间变化的规律,难以使人们直接、完整、准确的理解,也就越来越不能满足工程的空间分析要求。

随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。

岩土工程勘察要求我们不仅仅限于传统的勘察方法和勘察手段,还要面临更多的考验,需要找到更科学、更有效的解决办法。基础地质主要是对区域地质的调查和基础地质的研究,不仅可以为岩土工程勘察提供原始的地质资料,还能有效节约勘察的成本和对技术的要求。


二、岩土工程勘查研究的现状及解决办法

1、岩土工程勘查研究的现状及存在的问题

岩土工程勘察工作一个最大的特点是地层情况变数大,没有一个场地条件和土质情况是同样的。国家规范和行业规范很多也很具体,但都不能照搬硬套。岩土工程勘察工作应根据拟建工程特点和场区工程地质条件确定。在工程实践中应注意以下问题:

(1)资料搜集不全,任务目的不明确。只有设计意图明确,才能有的放矢,才能有效地解决工程设计和施工过程中的岩土工程问题。但不少勘察报告的前期资料搜集不全面,拟建工程的地面整平标高、结构形式等情况也不详细,设计单位的勘察技术要求严重缺乏。

(2)勘察方法、技术落后。随着经济和技术的高速发展,传统的勘查方法和传统的勘察手段、方法已经很难满足设计的需求.存在着诸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,野外勘测中勘测点的合理布设问题、地质界面划分问题、岩土参数和地基承载力的确定问题、对勘察专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用问题。存在上述问题的主要原因是岩土工程勘查人员没有掌握先进的勘察技术,缺乏建筑、结构设计方面的知识。

(3)界面划分不明确。主要包括岩石风化程度和岩土体的界面划分,软弱结构面以及地质构造的判断,还有不良地质体的地质界面等。例如:在实例中的界面划分,有的时候会出现划分的混淆。勘察工作的内容,不仅应提供满足建筑结构荷载所需要岩土工程特性指标和地基基础设计参数,尚应包括可能影响工程稳定的不良地质作用、建筑场地类别、建筑抗震地段划分和岩土地震稳定性等对建筑场地稳定性适宜性评价所需要的内容。

(4)地下水的问题。地下水不仅是岩土的重要组成部分,也是建筑工程的环境,直接影响着岩土的形状,也左右着建筑物的耐久性、稳定性,因此,能否提供准确、可靠的水位及水质测量数据成为了工程勘察中必须注意的大问题,对地下水位的变化幅度测量是不容错误存在的,无论是上升还是下降都会给建筑质量和地下水质带来一系列的不良影响,使地下水质恶化或影响建筑地的土壤性质。

(5)技术素质的问题:主要涉及到勘察技术人员知识的广度与深度,勘察各专业之间缺乏技术交流与内部的沟通,不了解各自的技术服务对象和技术发展的状况,导致一旦遇到了复杂工程和重大项目的时候往往束手无策,不知道该采取何种技术方法及手段去解决所面对的技术问题。


2、岩土工程地质勘查技术改进方法探究

(1)、认真编写勘察报告

勘察报告的准确编写可使勘察工作少走弯路,若不能满足建设要求,会使本可一次完成的勘察工作进行复工,不仅会使业主有更多的费用支出还会延长施工的时闻。所以,在勘察前一定弄清建设要求和建筑结构概况,然后选择合适的测量方法,再有切实根据的情况下勘察,消除编写误区,才能使报告在各方面满足土建设计要求。


(2)、合理选用测试方法

应根据拟建工程的规模和重要性,岩土的性质以及按要求提供的设计参数合理选用澍试方法,在软土地区的勘察工作中配合一定量的勘探孔,以满足直接取样和鉴另Ⅱ地层的要求。在勘察前,尽可能搜集工程附近的地质资料,了解工程的规模和可采取的地基基础型式,熟悉原位测试方法的适用性是技术人员必须要做的.然后方能确定采用何种测试方法,以确保勘察结果的正确性。


(3)、明确粉土的定义及划分界限

明确粉土的定义,建筑地基基础规范对粉土的定义为:塑性指数IP小于等于10且粒径大于0.075mm 的颗粒含量不超过全重的50%的土。只有明确了粉土的定义和划分界限,才能在实际的勘察工作中更好的对不同质地的粉土和粉砂等进行划分,从而采用合理的勘察方式,为工程建设施工提供可靠的技术数据。


(4)、严格勘查水位分层

对于多层地下水位勘察单位应该严格分层观察,不能以混合水位代替;观测水位时应考虑到四周地下水的开采情况的影响,看测得的水位是否偏深;要分析历年地下水的水位变化幅度及历史水位;规范要求提供地下水位与其变化幅度,查明埋藏条件,勘察人员应结合各地的实际情况总结地下水位的变化情况。


(5)、加强培训和教育

加强对技术勘察人员的培训和素质教育,是技术人员的只是能够不断的更新换代,跟上社会发展的步伐。勘察单位内部实行轮班制度。促进各部门的技术交流和知识渗透,多组织技术人员参加各种相关的学术活动和知识讲座,以扩大技术人员知识的广度和深度,另外,计算机的应用也可极大的提高工作效率。


三、运用现代化科学技术进行岩土工程地质勘查研究

改革开放以来,我国的岩土工程勘察设计工作取得了长足的进步,特另Ⅱ是计算机技术和现代科技技术的应用,使岩士工程勘察、设计工作更是迅猛发展,主要表现在:

①、我国岩土工程勘察在装备和先进技术应用水平上有较大进步和提高,尤其是进入20世纪90年代以来,各勘察设计院在勘探、测量、设计等方面对计算机的应用都有了很大的发展。

②、随着RS、GIS,GPS (3S技术)的发展与集成。已促使岩土工程勘察进入到以数据库为核心的勘察设计一体化产业体系。但是在注视上述发展的同时也应该看到, 目前虽然计算机辅助设计(CAD)已广泛应用于岩土工程勘察设计中,功能日益完善。但是,由于多种原因,岩土工程勘察设计之间仍有许多问题欲待完善。因此我们需要发展和推广岩工程勘察数字化和一体化技术,运用现代化科学技术进行岩土工程地质勘查。

运用现代化科学技术进行岩土工程地质勘查,是指运用数字化勘查技术进行岩土勘查。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(包括勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机的集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘查设计的技术手段从手工方式向CAD 技术转变,做到数据采集信息化、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、多工种生产的商效益、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储,供各专业设计使用。

从以上说明可以看出,通过现代化科学技术完美可以建立数字化岩土勘查工程数据系统,该系统可以通过以下几个步骤实施构建:


(1)、岩土工程勘察数据库的概念模型设计

岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作,是一个数据密集,处理复杂的数据库应用问题,为了能够获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。


(2)、数据库建立实现

岩土工程一体化系统的数据有三类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据;中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,根据这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作;最终数据种类繁多。主要是根据用户需要由中间数据生成,包括图形资料和文档资料(如地质勘查报告等)。


四、岩土工程地质勘查技术方法研究

在岩土工程地质勘察方面,对某些特殊地质的勘察尤其要注意,特别是软土、地震区的勘察,同时注意岩土工程勘查施工过程中的质量控制。

1、岩土工程地质勘查的重点及方法

(1)、软土的勘查方法

软土地基的勘察重点主要包括:查明软土的分布范围,生成环境,埋藏深度、软土层和表层硬壳、下卧压缩层的厚度及其分层物理力学性质,软土底部硬层的坡度,有无排水层次,地下水的埋藏、补给、迳流和排泄条件。

软土地基勘察应采用钻探和原位测试相结合的综合勘探方法。勘探、测试及土工试验中应重点注意以下几点:

1)勘探、测试点的布置、密度应根据软土的成因类型及地层结构、成层条件、硬底横坡等软土的空间变化特点确定。如:长江冲积平原、太湖湖积平原等区沉积的软土多治古湖沼、古河道及暗埋的塘渠分布,且其地表微地貌多被人类活动所破坏,勘探点纵向间距宣控制在5O。左右,在软土分布界线附近还应适当加密,以准确确定软土的分布范围;而在滨海平原区,由于软土地层成层较稳定,勘探点纵向间距可控制在lOOm 左右。在查明软土的分布范围及纵向变化特征的基础上进行横断面勘探。

2)钻探、原位测试(主要包括静力触探、十字板剪切试验、应力铲试验、螺旋板载荷试验、动力触探、标准贯人试验等)方法的综合运用应根据地层岩性特点、建筑物的类型、规模、基础型式等情况决定,注意勘探、测试方法的适宜性。如:对于饱和粉土、砂类土,由于采取原状土样困难且极易析水,各类指标应以原位测试成果为主。对于桥涵基础当采用静力触探时(单桥静力触探为主),宜配合一定数量的双桥静力触探,而对路基工程应有适当的孔压静力触探孔。对于均质的饱和软黏土,十字板剪切试验是获取软土抗剪强度指标的合适方法。

3)为更好地发挥钻探、原位测试综合勘探的效果,解决两者在土类划分、地基承载力等参数取值上的差异,宜在不同地貌单元、不同岩相地段进行钻探与原位测试的对比试验,建立其相关关系,并采用载荷试验校核。


(2)、地震区的勘查方法

以京沪为例,京沪经过地震动峰值加速度0.19以上的区域所占比重较大,其中有大量的液化土地基分布。南京越江隧道区域,其地震动峰值加速度为0.19。在池河附近经过郯庐活动性断裂带的主干断裂。因此,加强地震区的工程地质勘察,为在工程建筑物的设计中合理确定抗震减灾措施,提供全面、可靠的地震地质资料,对确保京沪的长期安全是非常重要的。


1)加强液化土的判别

当线路通过地震动峰值加速度为0.19以上地区时,应进行场地和地基地震效应的工程地质勘察。对地面15~20m 范围内的饱和砂土或饱和粉土层,应判别其在地震作用下液化的可能性。通过钻探、物探及原位测试等综合勘探方法,查明地面以下15~20m 范围内饱和砂土或饱和粉土层的埋藏深度、层位、层厚、分布范围及上覆非液化土层的厚度和地下水位等。通过标准贯人试验、静力触探及剪切波速测试等方法,结合土工试验来判别地震液化的可能和等级。并可适当选择代表性工点进行液化土的动力特性试验,主要包括动三轴强度试验及动三轴液化试验,为评价地基土液化危害的程度及对工程稳定性的影响,提出合理的防止地基液化措施提供可靠的依据。


2)对特别重要的工程、活动性断裂等进行场地地震安全性评价

对特别重要的工程、活动性断裂等进行场地地震安全性评价,是线路选线、工程设计中采取有效的抗震措施的基础,对保证的安全是至关重要的。如南京越江工程,是京沪的标志性工程,通过地震场地安全性评价,复核工程场地的地震基本烈度,提出该工程场地不同超越概率水准的动峰值加速度、反应谱及时程曲线等地震动参数,评估工程场地地震地质灾害(如砂土液化、软土震陷等)的危害程度,为设计提供科学依据。


(3)路基填料的勘查方法

以往铁路工程建设的经验表明,对路基填料质量控制重视不够,是造成路基病害的重要原因之一。在京沪的前期工作中,铁道部领导及有关专家都多次强调做好该项工作的重要性。有专家提出对路基填料应按建筑材料的要求进行勘察。

因此路基填料的工程地质勘察应作为工程地质勘察的重点之一加以高度重视。

1)路基填料的勘察涉及工程经济、线路、地质等多个专业,应加强各专业的配合。以路基土石方调配为基础,做好填料来源的选点工作,分段落实,并与地方政府有关部门签订相关协议。填料缺乏或填料不良地段,应扩大土源选点范围,进行多方案比较。

2)集中取土场的勘察:查明场地的地形地貌、可开采范围以及是否符合国家环境保护的有关规定。并根据场地特点、开采范围及储量计算方法需要布置勘探断面;填料的土工试验是评价填料质量,划分填料级别的重要依据。应针对不同填料类型确定试验项目。


2、岩土工程勘查施工过程中的质量控制

(1)行业加强勘察单位的管理

一方面提高勘察企业的市场准入制,除了应相应的技术人员进行严格审查外,还应包括设备和质量管理体系等进行严格的审查,淘掉那些技术人员不足、技术设备落后和质量管理混乱的勘察企业。另一方面,在制度上和规程上加强对勘察企业在科技投入的管理,如建筑行业行政部门在制度和规程上要多引导和鼓励企业增加科技投入,加强技术储备和技术创新。只有依靠科技进步,更新技术装备,才能提高勘察企业的技术水平和技术含量,才能提高勘察质量。


(2)加强对建设单位的管理:

一方面要加强对建设单位招投标的行为。勘察取费标准太低,没有经济效益,勘察单位就不会按要求去做了,因为没有哪个勘察单位会去做亏本的生意。所以行业行政部门要根据地区特征规定勘察费的最低价不能低于国家取费标准的多少。另一方面加强建设单位的诚性教育,尽量避免拖欠工程款。


(3)勘察人要加强自我提高和修养:

勘察的主要对象就是各类岩土体,而岩土的种类多,岩土多变和复杂性,决定了勘察人每次研究的对象其实呈现的是异性的,有不同的特陛存在。那勘察入在从业过程中要不断地反思和总结,提高个人专业素养,提高在勘察过程中判断的准确性。


(4)建立勘察监理制度。

实行勘察监理制度,可从勘察监理方案、野外作业、勘察成果和参与验槽进行全过程监控。这样可防止出现勘察工作量布置不合理,尤其是对原始资料的不按实记录,虚构原始资料。还可监控技术人取样是否符合规范,原位测试实验是否按要求做了,建立和完善勘察监理制度在当前尤显重要。


五、结论

岩土勘察是工程建设的第一步,它为后续的设计、施工及安全使用提供第一手资料,关系到整个工程项目的经济性和安全性。本文通过对岩土勘查研究的现在、存在的问题、解决办法以及运用现代化科技手段提高岩土勘查工作的效率研究、岩土工程地质勘察技术方法的研究,进一步了解目前岩土工程勘察的重要性,它对整个工程项目的经济性及安全性起到了至关重要的作用。通过岩土工程勘察,运用现代化科学技术,为工程设计提供必需的资料。