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巖土工程勘察的技術(shù)難題及解決措施
巖土工程勘察的技術(shù)難題及解決措施
摘要：結(jié)合工程實(shí)例，從巖土工程勘察技術(shù)特點(diǎn)出發(fā)，對(duì)巖土工程勘察存在的技術(shù)難題進(jìn)行了分析，并提出了相應(yīng)的解決對(duì)策，確保勘察質(zhì)量。
關(guān)鍵詞：巖土工程；技術(shù)難題；勘察方法；工程物探
巖土工程勘察是工程建設(shè)施工圖設(shè)計(jì)的前提與基礎(chǔ)，其勘察成果的準(zhǔn)確性對(duì)工程造價(jià)控制和設(shè)計(jì)方案的確定的影響極大。巖土工程勘察就是采用各種地質(zhì)勘察方法對(duì)巖土地質(zhì)情況相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行處理，為后續(xù)的施工圖設(shè)計(jì)及施工提供技術(shù)性的巖土參數(shù)參考。在實(shí)際的巖土工程勘察過(guò)程中，由于各種原因?qū)е麓嬖谝恍﹩?wèn)題。針對(duì)這些問(wèn)題進(jìn)行分析，并提出相應(yīng)的解決對(duì)策。
1巖土工程勘察技術(shù)的特點(diǎn)
1.1依賴(lài)性
巖土工程勘察技術(shù)是一門(mén)綜合性的技術(shù)，需要具有工程力學(xué)、地理學(xué)、物理學(xué)、工程制圖和材料力學(xué)等學(xué)科的知識(shí)。
1.2不確定性
由于環(huán)境的變化或者施工方法的改變，使得巖土的參數(shù)發(fā)生變化，施工對(duì)場(chǎng)地環(huán)境的影響使得巖土性質(zhì)出現(xiàn)較大的變化，而巖土工程勘察技術(shù)這種不確定性是無(wú)法改變的。只有加強(qiáng)場(chǎng)地環(huán)境的監(jiān)測(cè)，及時(shí)采取各種預(yù)防措施，才能降低巖土不確定性對(duì)工程建設(shè)帶來(lái)的影響。1.3地域性由于地域性的影響導(dǎo)致巖土的各項(xiàng)參數(shù)差異性較大，那么對(duì)應(yīng)的施工圖設(shè)計(jì)參數(shù)也會(huì)跟著產(chǎn)生較大的變化，導(dǎo)致在實(shí)際工作中采取巖土勘察技術(shù)具有地域性。
2巖土工程勘察存在的技術(shù)難題
2.1勘察技術(shù)人員綜合能力不足
巖土工程勘察的專(zhuān)業(yè)繁多，內(nèi)部缺乏技術(shù)交流與溝通，室內(nèi)試驗(yàn)與野外作業(yè)的分析與整理能力不足，建筑與設(shè)計(jì)方面的知識(shí)相對(duì)欠缺，對(duì)于復(fù)雜工程遇到的技術(shù)難題束手無(wú)策，采取的技術(shù)防范無(wú)法實(shí)質(zhì)性地揭露地質(zhì)情況，導(dǎo)致勘察成果的真實(shí)性欠缺，所總結(jié)出的成果無(wú)法滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需求。
2.2地質(zhì)形態(tài)與介質(zhì)界面確定存在的問(wèn)題
巖土工程勘察中遇到的地質(zhì)形態(tài)確定問(wèn)題主要有對(duì)于地下軟弱層或者不明物體、溶洞、空洞等埋藏位置、埋深及其分布形態(tài)的確定存在不確定性；介質(zhì)界面確定問(wèn)題主要包括巖土層中軟硬層、不良地質(zhì)體、巖石層風(fēng)化程度、軟弱地質(zhì)層、地質(zhì)構(gòu)造等介質(zhì)界面確定方法及勘探方法存在精確度不足問(wèn)題。
2.3巖土參數(shù)確定存在的問(wèn)題
殘積土、粗顆粒土、裂隙發(fā)育巖以及風(fēng)化巖等介質(zhì)很難獲取原狀巖土樣本進(jìn)行試驗(yàn)的巖土層，其變形指標(biāo)和承載力等巖土參數(shù)較難得到準(zhǔn)確地確定。
3巖土工程勘察技術(shù)難題的解決措施
3.1加強(qiáng)勘察技術(shù)人員的培訓(xùn)
目前我國(guó)的巖土工程勘察技術(shù)涉及的專(zhuān)業(yè)知識(shí)較多，有土力學(xué)、土工試驗(yàn)、工程地質(zhì)學(xué)、結(jié)構(gòu)力學(xué)、工程機(jī)械學(xué)、地基基礎(chǔ)工程和巖石力學(xué)等，主要專(zhuān)業(yè)有水文地質(zhì)、工程地質(zhì)和工程測(cè)量等，綜合性較強(qiáng)。在巖土工程勘察單位內(nèi)部應(yīng)加強(qiáng)對(duì)勘察技術(shù)人員的技術(shù)培訓(xùn)，采取崗位輪換機(jī)制，讓每個(gè)勘察技術(shù)人員能夠完善自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)體系，加強(qiáng)專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員之間的知識(shí)與技術(shù)溝通和交流，尤其是野外作業(yè)勘探的準(zhǔn)確性與具體性，定期為勘察技術(shù)人員舉辦各類(lèi)專(zhuān)題講座和學(xué)術(shù)交流活動(dòng)，定期組織技術(shù)培訓(xùn)并考核，將考核結(jié)果列入績(jī)效考核指標(biāo)，提高勘察技術(shù)人員的學(xué)習(xí)積極性與主動(dòng)性，提高其知識(shí)滲透性，從而提高其分析問(wèn)題的綜合能力。加強(qiáng)勘察技術(shù)人員對(duì)新的勘察技術(shù)和先進(jìn)的計(jì)算機(jī)軟件的學(xué)習(xí)與應(yīng)用，要求專(zhuān)業(yè)人員熟悉并掌握對(duì)土壓力、沉降、受壓層深度、承載力、地震效應(yīng)、地基與基礎(chǔ)協(xié)同作用、基坑支護(hù)設(shè)計(jì)、滲流和水壓力等進(jìn)行計(jì)算與分析，從而確保勘察成果的準(zhǔn)確性與內(nèi)容的詳細(xì)性。
3.2綜合運(yùn)用工程物探技術(shù)
隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，工程物探技術(shù)不斷完善，目前主要有多道瞬態(tài)面波法、淺層地震反射波法、TEM法、CT法、地下管線(xiàn)探測(cè)技術(shù)、地質(zhì)雷達(dá)技術(shù)、彈性波測(cè)井、高密度電法、面波法與多波地震映象法等，主要運(yùn)用到的技術(shù)原理涉及彈性波理論、電學(xué)原理以及電磁波理論等，在巖土工程勘察也出現(xiàn)一些實(shí)時(shí)信息采集與處理的工程物探設(shè)備，使得巖土工程勘察的速度加快，采樣密度加大，采集的信息量大和勘察成本降低。在實(shí)際的勘察野外作業(yè)中應(yīng)綜合運(yùn)用工程物探技術(shù)對(duì)復(fù)雜地質(zhì)問(wèn)題進(jìn)行勘探，(www.gymyzhishaji.com)比如滑動(dòng)面、溶洞、空洞、軟弱地質(zhì)結(jié)構(gòu)面、不明物體、破碎帶、各種斷層等地質(zhì)形態(tài)的具體埋藏位置、埋深、分布形態(tài)與特征進(jìn)行準(zhǔn)確的確定，提高勘探的精度；對(duì)不同介質(zhì)界面的確定方面存在問(wèn)題則可以采取連續(xù)加密測(cè)點(diǎn)的方法來(lái)獲取相關(guān)地質(zhì)界面數(shù)據(jù)，從而保證巖土工程勘察工作的連續(xù)性，由于工程物探技術(shù)的受限影響較小，可以比傳統(tǒng)的鉆探方法更快和更準(zhǔn)確地獲得相關(guān)勘察任務(wù)需要的信息，準(zhǔn)確性與精度也更高。
3.3加強(qiáng)新的試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)的運(yùn)用
對(duì)于較難獲取原狀巖土樣本的地質(zhì)介質(zhì)可以運(yùn)用波速測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、多功能靜力觸探頭、大應(yīng)變技術(shù)等新的試驗(yàn)測(cè)試技術(shù)，對(duì)試驗(yàn)所得的數(shù)據(jù)及資料進(jìn)行對(duì)比與分析，將實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)運(yùn)用圖表方式尋找它們之間存在的關(guān)系與規(guī)律，根據(jù)以往工程積累的經(jīng)驗(yàn)知識(shí)進(jìn)行判斷與分析，從而確保巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)的準(zhǔn)確性與可靠性。在工程施工過(guò)程中加強(qiáng)對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)的收集作為反饋進(jìn)行反算驗(yàn)證，從而得出地基變形破壞模式、樁基的承載力、邊坡的穩(wěn)定性及變形、擋土結(jié)構(gòu)的破壞模式及變形特征、地下水滲流情況、砂土層在地震擾動(dòng)下液化情況、風(fēng)化巖的變形指標(biāo)與承載力等巖土設(shè)計(jì)參數(shù)。為工程建設(shè)的后續(xù)設(shè)計(jì)與施工工作提供完善和準(zhǔn)確的勘察成果，確保工程建設(shè)的安全性與可靠性。
4工程案例分析
4.1工程概況
某項(xiàng)目場(chǎng)地為長(zhǎng)條狀，長(zhǎng)軸長(zhǎng)度為1.1km,短軸長(zhǎng)度為0.5km,擬建3棟18層高層建筑和20棟3層別墅。本場(chǎng)地地形地貌為丘陵地貌，山坡陡峭，地形較為復(fù)雜，巖土層有坡積層、人工堆積層、沖洪積層和淤積層，跨越地層單元較多，地層中存在粒徑達(dá)2m左右的孤石，基巖主要為花崗巖，裂隙發(fā)育，局部存在斷層分布，巖石風(fēng)化程度不盡相同，巖層中存在輝綠巖巖脈和石英巖脈等，巖土工程勘察難度較大。
4.2巖土工程勘探方法
根據(jù)本工程的地形地貌及巖土層特征，首先，加強(qiáng)對(duì)勘察技術(shù)人員的培訓(xùn)，明確勘察任務(wù)與目標(biāo)，安排專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行地質(zhì)測(cè)繪工作，將地質(zhì)測(cè)繪成果、地形地貌特征和工程特征，擬采用工程物探和傳統(tǒng)鉆探相結(jié)合的勘察方法，勘探點(diǎn)共布置400個(gè)。主要采用的勘探方法有靜力觸探、槽探、井探和坑探等。野外作業(yè)工作主要有抽水試驗(yàn)、面波測(cè)試、動(dòng)力觸探試驗(yàn)、剪切波速測(cè)試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)和淺層載荷板試驗(yàn)等。室內(nèi)試驗(yàn)主要有滲透試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、水質(zhì)分析和擊實(shí)試驗(yàn)等。其次，綜合運(yùn)用各種物探技術(shù)，將井探、鉆探、物探和坑探等獲得的數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比分析與驗(yàn)證，從而準(zhǔn)確獲取巖土層的設(shè)計(jì)參數(shù)。在高層建筑區(qū)域采取連續(xù)加密測(cè)點(diǎn)的方法來(lái)獲取巖土層的準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，然后將野外作業(yè)和室內(nèi)試驗(yàn)所得結(jié)果進(jìn)行對(duì)比分析，繪制相關(guān)圖表，從而將變形指標(biāo)與地基承載力之間的關(guān)系確立，從而為工程建設(shè)設(shè)計(jì)提供依據(jù)參考。別墅區(qū)的持力層初步確定為花崗巖殘積土，由于場(chǎng)地內(nèi)殘積土中還夾雜其他巖脈，巖脈的風(fēng)化程度差異性較大，采用常規(guī)的標(biāo)貫和土工試驗(yàn)所獲取的巖土參數(shù)可靠性不足。本工程根據(jù)工程特點(diǎn)設(shè)置了4臺(tái)載荷板試驗(yàn)對(duì)花崗巖殘積土的變形模量和承載力等參數(shù)進(jìn)行采集，使得收集到的巖土參數(shù)可靠性提高。由于人工填土厚度較厚，最厚處達(dá)11m,在勘探過(guò)程中對(duì)場(chǎng)地內(nèi)不良地質(zhì)或者潛在的滑動(dòng)面進(jìn)行加密勘探，對(duì)于邊坡的穩(wěn)定性與安全性進(jìn)行研究，根據(jù)勘探所得數(shù)據(jù)對(duì)邊坡穩(wěn)定性進(jìn)行計(jì)算與驗(yàn)證，根據(jù)計(jì)算結(jié)果提出邊坡支護(hù)方案，并對(duì)邊坡設(shè)計(jì)及施工提出合理化建議。最后，根據(jù)地質(zhì)情況和結(jié)構(gòu)荷載分布情況，結(jié)合建筑物特征分區(qū)采取不同基礎(chǔ)形式和持力層。比如人工填土區(qū)建議采用人工挖孔樁，挖方地區(qū)別墅區(qū)采用天然地基，對(duì)基礎(chǔ)的承載力、變形和沉降進(jìn)行計(jì)算。場(chǎng)地內(nèi)的高邊坡受人工活動(dòng)影響較大，邊坡穩(wěn)定性和變形雖然經(jīng)過(guò)計(jì)算，但是由于施工條件的變化對(duì)其巖土層參數(shù)影響較大，強(qiáng)調(diào)加強(qiáng)施工中邊坡穩(wěn)定性監(jiān)測(cè)建議，勘察報(bào)告里的建議均被設(shè)計(jì)人員和建設(shè)單位所采納，經(jīng)過(guò)后期的工程建設(shè)施工監(jiān)測(cè)結(jié)果顯示，本工程勘察所提供的巖土參數(shù)、地質(zhì)形態(tài)和介質(zhì)界面確定等數(shù)據(jù)準(zhǔn)確詳細(xì)，提供的各項(xiàng)方案針對(duì)性強(qiáng)和經(jīng)濟(jì)合理，取得良好的社會(huì)效益。
5結(jié)束語(yǔ)
綜上所述，為了確保巖土工程勘察質(zhì)量，應(yīng)根據(jù)地形地貌特征和工程特點(diǎn)，加強(qiáng)對(duì)勘察技術(shù)人員的培訓(xùn)，綜合采用各種物探技術(shù)和結(jié)合傳統(tǒng)鉆探手段對(duì)地質(zhì)形態(tài)、介質(zhì)界面和巖土參數(shù)進(jìn)行采集與分析，采取定性與定量分析相結(jié)合，將野外作業(yè)和室內(nèi)試驗(yàn)得到的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比與分析，相互驗(yàn)證，并將相關(guān)設(shè)計(jì)參數(shù)建立一定的關(guān)系，尋找其中的規(guī)律，從而獲取準(zhǔn)確的巖土參數(shù)，為后續(xù)的設(shè)計(jì)和施工提供依據(jù)。
參考文獻(xiàn)
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作者：劉先赟 單位：福建省第二地質(zhì)勘探大隊(duì)
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