巖土勘探技術(shù)問題及對策

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1巖土工程勘察中存在的主要技術(shù)問題

21世紀(jì)巖土工程技術(shù)作為近代科學(xué)中的一部分，是實(shí)踐性很強(qiáng)的門年輕學(xué)科，發(fā)展至今還是不夠嚴(yán)謹(jǐn)、不夠完善、不夠成熟的技術(shù)學(xué)科，因而難度大，潛力更大，需要廣大巖土工程師的繼續(xù)努力和不斷實(shí)踐，為祖國的現(xiàn)代化建設(shè)多做貢獻(xiàn)。同時，隨著我國國民經(jīng)濟(jì)不斷高速發(fā)展，眾多基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建，基礎(chǔ)和基坑開挖深度越來越深，各種公共建筑物的建筑風(fēng)格遛異，其平面和立面變化大，給結(jié)構(gòu)和勘察專業(yè)帶來諸多的新課題，采用傳統(tǒng)的勘察方法和傳統(tǒng)的勘察手段已經(jīng)很難滿足設(shè)計的需要，存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問題。這些問題主要以下幾個方面：

(1)界面劃分問題：主要有巖土體和巖石風(fēng)化程度的界面劃分，地質(zhì)構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定，以及不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等。

(2)地質(zhì)形態(tài)問題：主要有不明地下物體、空洞及其分布形態(tài)、埋藏位置和埋藏深度的確定。

(3)巖土參數(shù)問題：主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進(jìn)行室、內(nèi)外試驗(yàn)的巖土層即粗顆粒土、殘積土和風(fēng)化巖等。其巖土設(shè)計參數(shù)(承載力、變形指標(biāo)等)難于確定。

(4)綜合能力問題：主要表現(xiàn)在…部分勘察技術(shù)人員缺乏對勘察各專業(yè)的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨別真?zhèn)巍⑷未嬲妗⒀a(bǔ)充印證、歸納總結(jié)的能力，缺乏建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的知識，常造成勘察的目的性不明確，所提供的資料不能滿足設(shè)計的需要。

(5)技術(shù)素質(zhì)問題：主要是勘察技術(shù)人員知識的廣度和深度問題，勘察各專業(yè)缺乏內(nèi)部溝通、技術(shù)交流，對各自技術(shù)服務(wù)的對象和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不了解，導(dǎo)致碰到重大項(xiàng)目和復(fù)雜工程時束手無策，不知應(yīng)采用何種技術(shù)方法和手段去解決所碰到的技術(shù)問題。

2解決方法

要解決上述巖土工程勘察工作中存在的主要技術(shù)問題，可以考慮從以下幾個方面著手：

(1)隨著電子、電子計算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，近十幾年來，工程物探專業(yè)根據(jù)彈性波理論、電磁波理論和電學(xué)原理發(fā)展了許多新的工程物探方法并相應(yīng)發(fā)展了～大批集適時采集處理，軟、硬件功能于一體的工程物探探測設(shè)備，它具有采樣密度大、速度快、成本低、信息量大等特點(diǎn)。可以利用工程物探可連續(xù)加密測點(diǎn)的辦法來獲得連續(xù)的地質(zhì)界面。從而有效的解決傳統(tǒng)鉆探手段以點(diǎn)帶面劃分地質(zhì)界面時常帶來的漏判、劃分不準(zhǔn)確等缺點(diǎn)；并且可以利用綜合工程物探方法有效地解決傳統(tǒng)勘察手段難于解決的諸多巖土工程問題，如地下不明物體、洞穴、軟弱結(jié)構(gòu)面、滑動面、斷層、破碎帶等在地下的分布特征、形態(tài)、埋藏深度、位置。

(2)加強(qiáng)室內(nèi)、外測試新技術(shù)(如多功能靜力觸探頭、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、波速測試、靜載荷試驗(yàn)等)和施工檢測、監(jiān)測技術(shù)的使用，通過其所獲得的數(shù)據(jù)和資料，經(jīng)過分析、對比，建立它們之間的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，并通過工程施工檢測、監(jiān)測所獲取的實(shí)測資料反算得到的參數(shù)作為對比依據(jù)，確保所提供的巖土工程設(shè)計參數(shù)的可靠性。并達(dá)到解決那些采用傳統(tǒng)勘探手段難于獲取可靠的巖土工程設(shè)計參數(shù)(如粗顆粒土、花崗巖殘積土、風(fēng)化巖的承載力、變形指標(biāo))等問題。此外，還可以利用土工離心模擬技術(shù)檢查工程安全的可靠性；驗(yàn)證堤壩、邊坡的變形和穩(wěn)定性；解決建筑物淺基礎(chǔ)的地基變形特征、破壞模式及極限承載力，樁基礎(chǔ)的承載力和施工工藝對樁基礎(chǔ)承載力及變形的影響；解決擋土結(jié)構(gòu)的變形及破壞機(jī)理，土體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用；了解動力工程、砂土液化、單樁和群在水平動荷載作用下的性狀。

(3)加強(qiáng)勘察技術(shù)人員的再教育和技術(shù)培訓(xùn)并形成定期制度，促進(jìn)其知識的更新?lián)Q代。勘察單位施行內(nèi)部崗位輪換制度，促成勘察各專業(yè)的技術(shù)交流、知識滲透，盡可能組織技術(shù)人員參加各種有關(guān)的學(xué)術(shù)活動和講座，達(dá)到擴(kuò)大勘察技術(shù)人員的知識廣度和深度的目的。強(qiáng)調(diào)計算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用(如受壓層深度計算、承載力計算、土壓力計算、各類靜力或動力有限元計算、基坑支護(hù)設(shè)計計算、沉降分析、數(shù)理統(tǒng)計、地基與基礎(chǔ)協(xié)同作用分析、地震反應(yīng)分析、滲流分析等)，采取這些措施無疑可以大大提高他們的技術(shù)綜合能力。

3.工程實(shí)例

某居住小區(qū)擬建場地沿山脊走向呈長條狀，其長軸方向長度約為2．2kin，短軸方向長度約為0．7km，占地面積約為1620畝，擬建物主要為多層(3—6層)住宅和(2～3層)別墅，及少部分公共建筑(商場、學(xué)校、地下室、儲蓄所、會所等)。業(yè)主按使用功能把本項(xiàng)目劃分為A～G等七個區(qū)，山體北部為A～C區(qū)，山體南部為D～G區(qū)，場地中部為居住小區(qū)的標(biāo)志性建筑——柱廊和生活橋。本工程占地面積大，位于丘陵地貌，地形復(fù)雜、山體陡峭，基巖埋藏淺，許多地方直接裸露，并且跨越的地層單元多，即有山前的沖洪積物、坡積物、沖積物、淤積物，又有新近場地平整時回填的人工堆積物，其中大部分場地表面分布有厚達(dá)十來米(，含有直徑可達(dá)1-2m的巨大塊狀石頭)的人工填土，地層和巖土分布復(fù)雜。基巖主要為花崗巖，局部有斷層分布，巖石的裂隙較發(fā)育，伴有花崗斑巖巖脈、石英正長斑巖巖脈、輝綠巖巖脈穿插其間，垂直山脊走向僅400m寬度內(nèi)就分布有14條巖脈。各種巖石、巖脈風(fēng)化程度不一，有的巖脈風(fēng)化后，其土質(zhì)松軟，形成了復(fù)雜的巖土組合。其勘察的難度大，為了查明場地的巖土層分布和地質(zhì)構(gòu)造特征，合理地制定勘察方案和選擇合理的勘察手段，首先在收集當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)資料的基礎(chǔ)上，進(jìn)行了大量的工程地質(zhì)測繪工作。然后根據(jù)地質(zhì)測繪成果和場地工程地質(zhì)條件編制勘察綱要。再針對場地地形、地貌特征、地質(zhì)條件及工程特點(diǎn)，選用以鉆探、物探為主結(jié)合坑探、槽探、洛陽鏟、靜力觸探等多種勘探方法進(jìn)行勘察工作。本工程共布置勘探點(diǎn)1007個，對場地巖土體進(jìn)行了一系列的室內(nèi)外試驗(yàn)和測試工作，野外測試工作主要有淺層載荷板試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動力觸探試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、面波測試、剪切波速測試、抽水試驗(yàn)；室內(nèi)試驗(yàn)除了常規(guī)的巖土試驗(yàn)項(xiàng)目外，還進(jìn)行了三軸剪切試驗(yàn)、擊實(shí)試驗(yàn)、滲透試驗(yàn)、水質(zhì)分析等。具體的勘察工作是；

(1)根據(jù)山地地層相對簡單，但鉆機(jī)搬運(yùn)困難等因素，將物探、井探、槽探手段應(yīng)用于難于進(jìn)行鉆探的山頂、陡坡等位置，并考慮到井探和槽探的勘探深度有限，因此將物探、井探、槽探等結(jié)合起來使用，既達(dá)到了勘察目的又節(jié)約了勘察成本。，

(2)各種勘察手段相互進(jìn)行對比驗(yàn)證，如通過大量物探與鉆探、坑探、井探等的對比試驗(yàn)，取得場地各巖土層的對比參數(shù)，提高了物探資料的準(zhǔn)確性和可靠性。把室內(nèi)巖土試驗(yàn)和野外標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)結(jié)果與靜載荷板試驗(yàn)成果進(jìn)行分析、對比，建立它們與地基承載力和變形指標(biāo)之間的關(guān)系等。

(3)根據(jù)初步勘察成果判定，本工程有大量的擬建物基礎(chǔ)將選擇花崗巖殘積土作為其持力層，由于場地內(nèi)花崗巖殘積土穿插有大量不同巖性的巖脈，并且其風(fēng)化程度不同，造成巖土軟硬不一。根據(jù)經(jīng)驗(yàn)，采用常規(guī)土工試驗(yàn)和標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)成果提供設(shè)計所需的巖土設(shè)計參數(shù)往往偏低，為了能準(zhǔn)確地提供設(shè)計所需的巖土設(shè)計參數(shù)，本次勘察共進(jìn)行了6臺載荷板試驗(yàn)以獲取不同花崗巖殘積土的承載力特征值和變形模量。其所獲得的地基承載力特征值比采用常規(guī)方法提供的提高了約1．5倍(180kPa提高到289kPa)，變形模量提高了3倍(51~IPa提高到15．3MPa)。取得了較大的經(jīng)濟(jì)效益。

(4)由于建筑需要，場地平整形成了大量的人工邊坡，有的削坡高度約50m，填方邊坡高度達(dá)15m。本次勘察對場地內(nèi)是否存在不良地質(zhì)作用和潛在不良地質(zhì)作用進(jìn)行了大量的深入調(diào)查研究，提出了防治措施。對有關(guān)邊坡的安全和穩(wěn)定性問題作了專題研究，通過計算分析了邊坡的穩(wěn)定性條件，提供了各種邊坡的支護(hù)方案和支護(hù)設(shè)計、施工所需的有關(guān)巖土參數(shù)，對施工、檢測、監(jiān)測工作提出了合理化的建議。

(5)巖土工程勘察報告著重對地基與基礎(chǔ)方案，地基與基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)進(jìn)行了細(xì)致和深入的分析、探討。根據(jù)場地巖土工程條件，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)荷載分布特征和成樁可能性及基礎(chǔ)持力層的工程性質(zhì)、埋藏深度等，對基礎(chǔ)方案進(jìn)行了經(jīng)濟(jì)、技術(shù)上的可行性分析和對比。針對不同分區(qū)、不同的建筑物，建議選用不同的基礎(chǔ)形式和不同的基礎(chǔ)持力層。如填方區(qū)和軟土區(qū)建議采用人工挖孔樁，而填土厚度不大及缺失區(qū)域(挖方區(qū))則建議采用天然淺基。并對各種基礎(chǔ)的承載力進(jìn)行了估算，對地基變形和建筑物沉降進(jìn)行了計算。勘察場地的巖土工程條件變化大，有的填方厚度可達(dá)十幾米，削坡厚度可達(dá)五十多米，形成了許多人工高邊坡，雖然對地基的承載力和變形以及邊坡的穩(wěn)定性進(jìn)行了計算，但是增加的附加荷載和卸載使巖土體的應(yīng)力歷史條件變化很大，巖土工程勘察報告強(qiáng)調(diào)了檢測和監(jiān)測工作的重要性。該意見被業(yè)主和設(shè)計人員所采納，經(jīng)過施工檢測和施工監(jiān)測，證明勘察報告所提供的各種巖土設(shè)計參數(shù)和各種方案經(jīng)濟(jì)合理、目的性和針對性強(qiáng)。

4結(jié)束語

(1)工程實(shí)踐證明；合理地選擇、運(yùn)用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)相結(jié)合，無疑是解決巖土工程勘察存在的技術(shù)問題的最佳途徑。但是，任何的技術(shù)都有其局限性和適用性，要有效地解決某些復(fù)雜的巖土工程勘察技術(shù)問題，必須采用多種勘察手段聯(lián)合使用，互相補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。

(2)各種間接勘察手段所獲取的資料應(yīng)與傳統(tǒng)的勘察方法(如鉆探、原位測試、巖土試驗(yàn)等)、施工檢測、施工監(jiān)測成果進(jìn)行對比、驗(yàn)證，建立相對應(yīng)的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系，從而建立定量分析、判定標(biāo)準(zhǔn)，確保工程勘察質(zhì)量。，

(3)提高工程勘察技術(shù)人員業(yè)務(wù)水平和綜合能力的關(guān)鍵是：①培養(yǎng)勘察技術(shù)人員的技術(shù)素質(zhì)；②拓寬專業(yè)知識的廣度和深度；③積極參與工程實(shí)踐。