時間:2023-03-22 17:35:33
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該區屬丘陵~低山溶蝕峰叢地貌,場地內總體地勢為北東高南西低,測區內多有第四系土層覆蓋,四周植被較為茂密,現經施工平場后,場地變得較為平坦,由地表地質現象顯示,測區內巖性多樣,且有一斷層通過場地,該斷層平面走向北西~南東向,在斷層兩側巖層產狀變化較大,其中:在斷層北西面,巖層北西向傾斜,傾角70°左右,在斷層南東面,巖層北東向傾斜,傾角50°左右。①第四系(Qel+dl):上部為耕植土,富含植物根系,下部為可~硬塑狀紅粘土,殘、坡積成因,厚薄不均,局部含基巖風化殘塊及碎石,主要分布于測區大部地段。②二疊系中統吳家坪組(P2w):巖性主要為石灰巖夾硅質巖、鈣質砂巖夾雜色泥巖、碳質泥巖。在水平方向上石灰巖、碳質泥巖、鈣質砂巖呈互層狀產出的組合關系。因受次級構造的影響,基巖破碎,節理裂隙發育,風化強烈。石灰巖、鈣質砂巖及碳質泥巖,據其風化狀態分為強風化-中風化,現分別對這幾種基巖巖性特征、風化程度及組合關系分述如下:(1)強風化碳質泥巖(P2w):褐色,泥質結構,含碳質、鋁土質、鐵錳質,受次級構造的影響,產狀凌亂,該層在場地內風化強烈,整體破碎,厚度變化大。巖芯極破碎,呈砂狀、碎塊狀,巖芯采取率低。(2)強風化石灰巖(P2w):灰黑色,薄至中厚層狀,含硅質,主要分布于擬建場地南西側,厚度變化大。巖芯極破碎,呈砂狀、碎塊狀、土夾石狀,巖芯采取率低。(3)中風化碳質泥巖(P2w):灰黑色,泥質結構,含碳質團塊,節理裂隙發育,受構造及產狀影響埋深變化大,節理裂隙發育,巖體較破碎,屬較破碎軟巖。(4)中風化石灰巖(P2w):灰色、深灰色,薄至中厚層狀,泥晶結構,含硅質,節理裂隙發育,巖芯呈柱狀、短柱狀,少量塊狀。
2場地水文地質條件
據地表地質調查及鉆探探查,擬建場地地下水類型主要地下水為上層滯水和基巖裂隙水,敘述如下:場地下伏基巖為中風化泥巖、石灰巖,為含水性較好的巖層,其發育的節理裂隙為地下水流動提供了較有利的滲流條件,地下水埋藏較深,地下水徑流方向為東南向南西,小車河為排泄基準面。
3巖土工程勘察概況
勘察之初,鉆孔按一樁一孔布設,鉆探揭穿地表覆蓋層及地下強風化層進入完整基巖9m,在場地平場和鉆探過程中,多處發現巖溶和裂隙,但僅靠所布鉆探,不能確定其分布延伸范圍。為迅速查明巖溶發育的分布情況,決定沿擬建物主要軸線布設測線,應用物探方法中的地震映像法和高密度電法,對鉆探發現的巖溶現象進一步詳查。本次勘察,沿擬建物主要軸線布設測線計完成高密度電法剖面3條,經過數據處理,綜合分析,編制出物探異常平面分布圖,為擬建物的基礎設計和施工方案制定提供了充分依據。
4工程物探的基本原理及有關參數
4.1高密度電法:電法勘探是研究地層電學性質及電場、電磁場變化規律,根據研究地質對象的電性差異,通過儀器測量電場情況,進而研究電場的分布規律,以了解地下構筑物或地質體的狀況,從而達到勘探目的。本次勘察,使用重慶地質儀器廠生產的DUK-2電法儀,采用60極接收,極距2m~3m,在預定位置布置測線剖面,本次勘察,電極的排列裝置采用溫納四極裝置。
4.2本場區工程地球物理特征:巖土電性地球物理條件是指運用物探手段解決地質問題的各種充要條件。地球物理勘探的前提是被探測體與周邊巖土介質存在物性差異,常表現為電、磁、彈性波速等物性參數的異常。本次勘探目的主要是初步查明場區布設測線范圍內隱伏的不明巖溶構造,如隱伏斷裂、巖溶空洞或溶蝕破碎、地下暗河、充水溶洞及老舊窯形成的采空區等異常。本次高密度電法測試采用的物性參數為視電阻率值,通過對場區巖石和部分異常體的電性測試,結合貴陽地區同類型場地電性參數綜合歸納本場區巖土電性特性。
5結論和建議
5.1測區內巖體多以泥巖、砂巖、頁巖等中~軟質類為主,局部地段,分布有石灰巖等相對堅硬的巖體。
5.2測區內,土層厚度多在2~15m左右,其厚度變化較大,其中:在測區南部,土層厚度相對較小,多在2~10m左右,而在測線北部,土層厚度相對較大,可達15m左右;在F1斷層及附近土層厚度較大,多在20m以上。在F1斷層及附近,由于土層與巖體破碎帶的電阻率相差不大,因此,物探推土層厚度可能與實際有所偏差。
摘要:巖土工程學是土木工程的分支,是運用工程地質學、土力學、巖石力學解決各類工程中關于巖石、土的工程技術問題的科學。現代的巖土工程研究重視地質過程機制分析、強調巖土與工程相結合,定性分析與定量評價相結合,傳統與現代的統一。在系統分析中,從“宏觀”到“微觀”,又從“微觀”拓展到“宏觀”進行概化,以指導實踐,從而產生巖土工程的新思維與新方法。
關鍵詞:巖土工程;測試;分析;不確定問題
巖土工程研究的對象是巖體和土體。巖體在其形成和存在的整個地質歷史過程中,經受了各種復雜的地質作用,因而有著復雜的結構和地應力場環境。而不同地區的不同類型的巖體,由于經歷的地質作用過程不同,其工程性質往往具有很大的差別。巖石出露地表后,經過風化作用而形成土,它們或留存在原地,或經過風、水及冰川的剝蝕和搬運作用在異地沉積形成土層。在各地質時期各地區的風化環境、搬運和沉積的動力學條件均存在差異性,因此土體不僅工程性質復雜而且其性質的區域性和個性很強。
1測試技術
1.1原位測試技術
隨著巖土工程的興起,原位測試設備和技術不斷發展和更新。在土基方面,除了靜力觸探、圓錐動力觸探、標準貫入試驗等外,深基靜載、高壓旁壓、自鉆旁壓儀等在較大深度以下測定地基巖土體承載力、變形參數成為當今原位測試的主要方向。高精度壓力傳感器和位移傳感器的引入,使測試儀器的性能有了較好的改善。由于應用計算機技術對數據、圖形、信息采集、分析判別完全程序化、規范化,因而達到高效、準確的目的。在巖基方面,巖體現場變形、抗剪、應力測試繼續廣泛應用,并向小型化、自動化控制方向發展,但總的來講,這方面的試驗仍然耗資大,時間長。
1.2物探測試技術
物探技術在巖土工程中的應用十分普遍,新技術也層出不窮。主要有層析成像(CT)技術、電磁波透視、淺層地震、地質雷達、聲納剖面、瞬變電磁法等。應當指出,層析成像(CT)技術近年來發展很快,CT技術包括地震波層析成像和電磁波、聲波層析成像兩種,這種方法具有很高的分辨率。
1.3巖體結構面網絡模擬技術
巖體是一種不連續介質,巖體發育的各種不同成因的結構面分布極為復雜。人們在工程現場選擇有代表性地段,實地量測各類結構面(斷層、裂隙、層面)的幾何參數(走向、傾斜、傾角、隙寬、間距等),然后輸入計算機,進行統計模擬。可應用蒙特卡洛方法按已知的概率密度函數抽樣,從而得出與實際分布函數相似的人工隨機變量,據此進行特征計算和分布類型檢驗。所有結構面結合起來即構成了巖體結構面網絡圖像,全部過程由計算機完成。
由于結構面網絡反映了巖體的介質特性,所以這一技術有廣泛的用途。可以直接計算結構面連通率、巖石質量RQD值、損傷張量、分形維數和滲透張量等,以用于邊坡和壩基的穩定分析。近年來又發展了隨機不連續面三維網絡計算機模擬新技術,以求取不連續面三維空間基本參數。
2分析方法
2.1數值分析
在巖土力學的數值分析中,有限元法、邊界元法仍然是主要方法,但已向隨機有限元、模糊有限元方向發展。近年來又出現了神經元網絡技術用于巖石力學,神經元網絡是80年代后期迅速發展起來的人工智能的一個分支。它是在現代神經科學研究的基礎上提出來的反映人類腦動能的一種模型。它由樹突、軸突和突觸組成。如已知若干組輸入數據,亦已知其最終輸出結果,利用機器學習來調整各單元之間的權值,使之能最佳適應已知諸例的結論。神經元網絡用于預測巖石力學特性的最大優點是,可以把有關地質因素,即便是描述性因素也可以做為變量輸入,但其輸出結果離散性較小,其用法與回歸分析和經驗公式類似,但程序不同。
以極限平衡法進行邊坡穩定分析有新的進展,主要是把滑動的二維問題變為三維問題,考慮每一條塊的測向壓力、地下水動、靜壓力及地震力的作用。另外,也有人從整體邊坡破壞機理入手,直接求出邊坡安全系數,省去了試求或優化滑動面的過程,較好地解決了復雜邊坡的穩定分析問題。
2.2本構模型研究
在經典土力學中沉降計算將土體視為彈性體,采用布西奈斯克公式求解附加應力,而穩定分析則將土體視為剛塑性體,采用極限平衡法分析。但實際工程土的應力—應變關系是很復雜的,具有非線性、彈性、塑性、粘性、剪脹性、各向異性等等,同時,應力路徑、強度發揮度、以及巖土的狀態、組成、結構、溫度等均對其有影響。
開展巖土的本構模型研究可以從兩個方向努力:一是努力建立用于解決實際工程問題的實用模型;一是為了建立能進一步反映某些巖土體應力應變特性的理論模型。理論模型包括各類彈性模型、彈塑性模型、粘彈性模型、粘彈塑性模型、內時模型和損傷模型,以及結構性模型等。它們應能較好反映巖土的某種或幾種變形特性,是建立工程實用模型的基礎。工程實用模型應是為某地區巖土、某類巖土工程問題建立的本構模型,它應能反映這種情況下巖土體的主要性狀。用它進行工程計算分析,可以獲得工程建設所需精度的滿意的分析結果。
在以往本構模型研究中不少學者只重視本構方程的建立,而不重視模型參數測定和選用研究,也不重視本構模型的驗證工作。在以后的研究別要重視模型參數測定和選用,重視本構模型驗證以及推廣應用研究。只有這樣,才能更好為工程建設服務。
2.3巖土工程的不確定性問題
巖土體是一種變異性很大的工程材料或工程介質。因此,很難用確定的量來描述巖土體的各種性質。巖土工程中的不確定性主要來自下列3個方面:(1)巖土體本身固有的不均勻性——巖體從建造到改造的過程中,由于物質分異、構造作用、斷層裂隙的生成所引起;(2)勘察取樣和參數估計的隨機性——邊界條件不準、測試技術誤差及取樣數量不足所引起;(3)模型誤差導致的不確定性——物理力學模型和計算方法的不準確或多解性所引起。
巖土工程的不確定性導致了當前巖土體測試技術的精密性、確定性和巖土體性狀宏觀判斷的模糊性、隨機性之間產生極大的矛盾,使人們對傳統的定值法設計得出的安全系數能否表達工程的真實安全度產生了凝問,這就是目前巖土分析與評價難以滿足工程要求的主要原因。
當前,應用于巖土體不確定性分析的理論主要有概率論、模糊論、灰色系統理論及分數維理論(分形幾何)等。
概率理論是處理巖土體不確性問題的一個有效工具,它可以指導隨機參數的取樣和試驗設計,建立巖體工程概率模型和計算破壞概率,可以評價工程的可靠性和風險度,進行優化設計和決策。
模糊理論在巖土工程中的應用已較普遍,它用隸屬函數代替確定論中非此即彼的特征函數來描述那些邊界不清的過渡性問題。模糊模式識別和綜合評判理論對那些受多因素影響的問題,如巖體環境評價、巖體分類、強度預報等顯示出廣闊的應用前景。
灰色系統理論研究事物的“灰度”、“灰數”、“灰關系”等特征,在社會科學和自然科學的各個領域得到了廣泛的應用。在巖土工程中,可應用灰色系統理論進行巖體分類,采用灰色建模進行滑坡發生時間的預報和地下水位預報;利用灰關聯度分析原理確定影響巖土工程穩定性的主次關系等。
1.1不規范的招投標管理目前,我國巖土工程的招投標仍然存在甲方評標辦法的導向致使無序競爭,招標過程中弄虛作假,壓價超過了工程結構的成本價,承發包的價格不合理,比概算降低多、有嚴重的地區和行業保護主義等不良現象,這些不良現象導致了施工企業在施工項目實施過程中偷工減料,對日后整體工程質量造成了惡劣的影響。
1.2不高的巖土工程施工質量如今,巖土工程重特大安全事故頻發,主要是由于施工企業偷工減料,砌筑砂漿配合比設計不合理,磚砌體縱橫墻不同步砌筑,鋼筋成型綁扎不正確,鋼筋漏放或鋼筋長度不夠等一系列問題所造成的,巖土工程工程的施工質量已成為全社會各方普遍關注的焦點,這不僅影響到建筑物的正常使用,更加關系到人民生命財產的安全。
1.3不規范的合同管理目前,由于我國巖土工程施工企業存在企業缺少合同的規范管理,企業的合同管理人員法律意識淡薄這一嚴重的問題,再加之企業在利益的驅使下經常會接受一些制定的合同條件中存在“不平等條款”的合約,有時甚至在施工過程中,為了施工方便,臨時需要隨意修改合同條款,這就嚴重影響工程建設的市場秩序,增加了企業的法律風險,對于我國本來就不成熟的建筑市場來說,無疑是雪上加霜。
1.4設計質量與責任聯系不緊密ISO900質量體系管理中明確要求施工單位在巖土工程施工過程中,不管設計如何按要求變更,都不能調整III類設計變更。因為設計中存在的主地方要求增加的項目,地質鉆勘不準等主要的問題,是施工單位不可能通過經營管理來控制的引起的設計變更和增加,即使是施工單位事前將預測列入包干,如果施工單位一意孤行,則有可能導致在施工過程中出現拆東墻補西墻的情況,進而導致在以后的施工中的出現偷工減料的現象,為施工工程的質量埋下了隱患。
1.5面窄,素質較低的工程監理目前我國的工程監理現狀主要注重施工現場的質量監理和驗工計價的數量核準、簽認工作,并沒有從項目可研、設計、施工、交付的全過程多方位的對巖土工程施工進行監理,工程監理工作僅限于施工階段,工程監理的范圍狹隘,并沒有貫穿于整個巖土工程施工建設的始終,不能根據其發現的問題提出可行性的建議,施工單位隨意壓價,工程監理市場不規范,工程監理為了能夠得到項目而勉強接受,工程監理的積極性得不到充分的發揮。再加上有的監理公司的為了應付,東拼西湊找來個對規范、規則知之甚少,有“證”而沒有能力且無實際經驗的監理工程師來濫竽充數,承包商也往往將工程監理當作質檢員,工程監理在控制工程質量中的作用得不到發揮,這樣不僅造成了工程質量因監理不嚴而出問題,監理工作不能發揮作用,還使監理市場十分混亂,監理事業能不到良好的發展,從而工程不能保證順利的進行。
2施工管理的法制化、科學化的施工管理
2.1建立健全項目承包經濟責任制,加強對工程報建和施工許可的管理企業必須建立和完善以工程項目管理為基點的承包管理機制,這樣才能保證通過工程承包、目標分解到工程項目來實現企業自身要確保各項技術經濟指標的完成,履行施工企業與業主簽訂的工程合同條款中所規定的一些內容。企業可以根據工程項目特點,以項目經理為項目承包的主體,以多項管理復合指標作為考核指標,簽訂以確保工程質量為中心,對承包工程的安全、質量、成本、工期、及職工教育負責,即對工程項目的管理負全部責任為考核內容的項目承包經濟責任制。施工企業應該在招投標競爭中取得成功之后,以安全、成本、質量、工期、職工教育的綜合指標對項目經理進行考核,做到“考核嚴格、指標清楚、責任明確、利益掛鉤”,明確項目的安全目標、質量指標、工期指標,同時,按企業內部模擬市場價格綜合計算出工程項目的目標成本,實施標價分離。
2.2建立適應項目管理的運行機制在巖土工程施工的項目管理中堅持堅持項目管理層和作業層分離,是企業推行項目管理逐步形成內部勞動力有序流動的必要條件,這樣才能使項目管理班子相對穩定,施工隊伍按需進出,同時還需正確處理項目經理部、經營決策層和施工作業層的關系,項目經理部要抓好項目的具體實施,服從企業層的管理和監督;企業經營管理層要對項目管理實行全過程的調控和監督,強化服務意識;作業層為了形成機制靈活、適應性強、有競爭能力的新的企業組織形態,應該提高自身專業技術水平和管理能力。在正確處理好目經理部、經營決策層和施工作業層的關系后,企業為了防止出現管得太死不利于項目經理部主觀能動性的發揮,管得太松造成項目經理部權力過大的情況出現,另外,應該綜合考慮項目經理的素質、企業對項目控制能力等因素來決定授權范圍和內容。
3結語
1.1工程項目招標不規范
巖土工程由于牽涉的工程建設項目較多,所以涉及的施工部門也相對較多,為實現更好的建設目的,通常采用招投標的方式來確定施工方。然而,在實際運行過程中,并不能得到很好的落實。一是,某些地方政府行業保護意識強,干預公開招標。二是,存在無序競爭,很多施工方為取得建設資格肆意壓低價格,甚至有的壓價超過了工程結構的成本價,導致工程在施工過程中偷工減料,影響工程建設質量。
1.2缺乏規范的合同約束
目前,我國建筑市場還不夠規范,很多企業在進行工程施工時,并沒有簽訂完整的合同,有的即使制定了合同也存在著嚴重的“不平等條約”,這樣的條約下,在進行工程建設過程中,施工單位為了盈利,就會縮短工期,減少工程投入成本等,嚴重影響工程質量。其次,由于合同不夠嚴密,很多施工單位利用其中的漏洞進行工程施工,也會使工程質量受到影響。另外,前期合同簽署不嚴密,在施工過程中,很多企業隨意更改其中條款,嚴重影響了建筑市場的秩序。
1.3工程施工質量不高
目前,我國巖土工程經常發生安全事故,尤其是在南方多氣象災害、多地質災害地區,時常發生工程坍塌、斷裂、下沉等情況,嚴重威脅著人民財產安全,使得巖土工程施工質量備受關注。影響工程質量的原因有很多,除了工人技術能力方面的欠缺,還有施工環節、施工材料、施工設備等方面的問題。只有不斷提高管理質量和管理水平,才能真正提高巖土工程的質量。
1.4工程監理不嚴,效率較低
工程監理,應該從項目的考察、設計、施工、交付等各方面進行。然而,目前我國監理市場主要注重對施工現場工程質量的監理和工程驗收的監理,并沒有明確的監理法規進行規范約束,監理單位也缺乏相應的規章制度以明確自身職責,而監理人員素質也普遍較低,法律意識淡薄,很多時候,只要施工單位“拿錢”便可以順利通過質量監理,這也就降低了監理工作在工程質量控制方面的作用。其次,工程監理范圍狹窄,也是制約著監理工作進行的重要因素,監理工作應該貫穿于巖土工程的整個過程,并且對工程的施工建設進行指導,以保證工程質量,但我國監理人員的監理工作卻僅限于施工階段。另外,整個工程監理市場不規范也使得監理工作執行困難,很多監理單位為了“不找麻煩”,對工程建設“睜一只眼閉一只眼”,產生了很多漏網之魚,使得工程監理很難得到真正的應用,容易造成監理市場混亂。
二、巖土工程項目管理措施
2.1規范工程施工項目管理行為
國家要完善相關法律法規,規范施工單位行為、工程建設人員行為以及監理人員行為,從而使施工管理法制化、科學化,并且相關管理監督單位要進行必要的工程管理,對工程的質量、工期、人員安全等進行嚴格的監督檢查,發現問題立即進行整改。另外,還要加強對相關管理人員的考核和監理人員的資格認定,確保工程施工項目管理規范有序進行,真正使巖土工程施工項目管理得到落實。
2.2規范項目招標工作,簽訂完整合同
首先,要建立科學的項目招標規范,嚴審招標單位的建設實力、施工技術和施工信譽等,并且保證招標工作是在公平、公正、公開的基礎上進行,相關人員不得利用公務之便,。其次,在相關施工單位取得建設權后,工程建筑方要派人進行工程建設監督,防止施工單位將工程轉包他人,影響工程質量。然后,要在施工建設開始前,簽訂完整的合同,明確雙方權利與義務,從而規范施工行為,方便進行相關責任鑒定。
2.3合理進行施工進度控制
控制施工進度,是實現項目工程管理的關鍵,只有合理把握施工進度,才能真正使企業取得良好的經濟效益。首先,要制定合理的施工進度計劃書,對施工場地的人文環境、氣候等進行充分合理考察,其次,進行計劃書的擬定,按照計劃書進行施工。然后,還要做好設備的養護工作,及時更換設備中損壞的零部件,保障設備在完好無損的狀態下工作,從而避免因設備故障延誤施工進度。最后,還要安排專門人員進行現場監督,包括對工人的監督和對施工工藝的監督,以此來提高工作效率,控制施工進度。
2.4加強工程安全、質量和成本管理
企業進行工程項目建設的根本目的就是取得經濟利益,而進行工程項目管理的目標是使項目利益最大化,因此,要著重加強對工程安全、質量和成本的管理。安全管理方面:施工單位要加強施工人員的安全管理,提高工人的安全意識,另外,要加強施工現場的安全管理,選派相關的安全監督管理人員進行現場施工監督,保證工人在安全環境下施工。質量管理方面:要嚴格把關材料、設備、施工工藝等各個環節,確保進場材料合格,確保設備運行高效安全,確保施工工藝符合相關技術建設要求規范,從而提高施工質量。另外,還要加強質量監督,將工程建設質量責任分配到人,由各個部門安排專人負責簽訂質量保證書,保證工程質量。還要安排相關技術人員,對工程的重點、難點進行施工監督、指導,保證工程建設質量。成本管理:首先,需要財務人員對工程成本進行核算,其次,制定一定財務規章制度,規范資金調度、分配秩序,規范資金使用情況。然后,要規范施工環節,在工程建設過程中采取必要的措施降低工程施工成本,如減少二次運輸成本、減少水電資源的浪費等。通過對施工過程的各項控制,不僅能夠提高施工安全性,同時,能夠保證施工質量,降低施工成本,可以使企業獲得更多經濟效益。
2.5完善監理制度,加強監理工作
首先,要明確監理工作的職責范圍,擴展監理工作范圍,將監理工作真正滲入到整個工程項目建設管理中,從工程的考察、設計、施工、交付等各方面明確監理職責,加強監理工作。其次,要規范監理市場,規范監理單位行為,應制定更加完善的監理法規,從而使監理工作有法可依、有法必依、執法必嚴、違法必究。而相關監理單位也要建立嚴格的規章制度,規范監理人員行為,制定監理程序,使每個監理人員都按規章制度辦事,從而使監理工作規范進行。另外,還要加強監理人員素質道德的提高,提高監理人員的監理水平,實行持證上崗制,從而真正規范監理市場,真正發揮工程監理的重要作用。
三、結語
在做工程地質勘察工作的同時,必須將相應的數據調查信息記錄在有關報告中,在此之前,由于一些工程建設在起步時對所需要進行的地下水質勘察以及評價沒有依照要求進行,以至于在很多地區出現建筑物開裂的現象,這之中絕大部分都是由于地下水引起的。基于此,在工程勘察中著重于對水文地質的勘察就顯得十分有必要,通常情況下要注意對以下問題的考慮。首先是針對地下水方面,考慮其可能對巖土體以及建筑物產生的影響,同時對相應的危害做出應對措施;再者是工程建筑過程中必須將建筑物本身的類型和當地實際地質狀況相結合,尤其是對相關水質的調查;最后,則是工程必須對地下水可能引起的工程變化做以詳細的判斷,以應對各種不同狀況的發生。
二、巖土水理性質當巖土和地下水之間發生相互作用
是一些性質會得以顯現,這邊是巖土水理性質。在工程地質性質中,除了巖土的物理性質以外,便是巖土水理性質最為重要了。這一性質在多方面都有所影響,一方面是對巖土的強度和變形有一定作用,另一方面,建筑的穩定性受到極大影響。在以往的勘察經驗中,大部分的精力都被投入到物理力學性質的測試方面,相對于水理性質關注很少,因此之前的對于巖土工程地質性質的相關評價并不完善。由于在巖土的水理性質中,巖土和水是主要的相互作用力,所以這里對地下水的賦存形式及其對巖土水理性質和幾個較為重要的水理性質(包括其測試方式)做一下簡要介紹。首先是地下水的賦存形式方面,依照其在巖土中的分布,可以直接劃分為結合水、毛細管水和重力水。再者在主要的水理性質方面(包括測試方法),簡要來說可以分為五種,軟化性、透水性、崩解性、給水性以及脹縮性。軟化性,巖土經過水的浸濕,力學強度相對降低的特性,以此可以對巖石的耐風化和耐水浸能力做出合理的判斷,這類特性普遍存在于粘性土層、泥巖、頁巖和泥質砂巖中;透水性,在重力作用下,水可以透過巖土流出,而在判斷透水性的強弱時,可以依據巖土的顆粒粗細以及均勻程度來進行識別,一般來說,顆粒較細、分布不均的最容易發生這一性質的作用,反則相反;崩解性,當巖土被水浸濕后,一些土粒間的連接能力降低,便容易發生解體;給水性,在重力作用下,過于飽和的巖土中的水便會經由孔隙、裂隙中自由流出,通常以給水度進行標示,而一般在對給水度進行測定時需要在實驗室中進行;脹縮性,一般來說,巖土經過吸水作用后會促使體積的不但擴大,反之則體積減小,所以巖土在脹縮性能方面發生的變化主要是由于水膜對水的吸收程度來決定的。
三、地下水引起的巖土工程危害
在巖土工程中,較為主要的危害是地下水的作用,在升降變化的水位以及動水壓力的影響下所造成的。
1.巖土工程受到地下水升降影響后產生的危害對于地下水位方面的變化,引起的因素可能是多方面的,有自然原因以及人為原因,不論緣由為何,結果必須引起重視,因為在地下水位達到一定的標準時,就會對巖土工程造成不同程度的危害。在引起方式方面,主要有以下三種。第一種,水位上升引起巖土工程危害。促使水位上升的因素是有很多,不過最為主要的是地質方面的影響(含水層結構、總體巖性產狀)。除此之外,水文因素、氣溫因素以及人為因素都會對其造成影響,甚至很多時候多種因素結合造成影響。潛水位上升會對地質造成不少影響,比如土壤沼澤化、鹽漬化,斜坡、河岸等巖土體巖產生滑移、崩塌,粉細砂及粉土飽和液化而出現流砂、管涌,以及地下洞室充水等所造成的建筑失衡。第二種,水位下降引起的巖土工程危害。在這一狀況中,大多是由于人為因素所造成的,比如大量抽取對地下水以及大量開采礦物資源,一些地方還利用下游地下水補給大壩,都會造成嚴重的水位下降。由此,會出現地質災害(地裂、地面沉降、地面塌陷)和環境問題(地下水源枯竭、水質惡化),使得建筑遭受很大安全威脅。第三種,地下水頻繁升降所造成的危害。地下水升降會使得巖土本身不斷膨脹收縮,從而導致變形,如果升降水位的現象發生的過于頻繁,則會促使地裂的發生,最容易受到影響的便是輕型建筑物。
2.巖土工程在地下水動壓力影響下產生的危害通常來說,地下水純天然狀態存在時,相應的動水壓力會比較微弱,對安全沒有什么影響,但是加之人為的工程作用,純天然的自然環境遭到破壞,這一情況下回使得巖土工程發生較為危險的事故,對安全造成威脅。
四、結束語
抽水試驗是基坑勘察中的重要環節,采用現場水文地質抽水試驗方法,能夠更清楚的掌握基坑范圍內地下水水位的變化情況,進而查明場地的水文地質條件。為基坑地基處理、降排水方案設計及施工組織提供詳實的水文地質基礎資料。一般可根據基坑大小布置1~2組抽水試驗,每組抽水試驗由抽水孔和觀測孔組成,觀測孔可以布置1~2條觀測線,布置2條觀測線時,觀測線可以“十”字交叉形式布置,每條觀測線上一般布置3個觀測孔。抽水試驗的步驟包括:一,靜水位觀察,即正式抽水前對靜止水位進行觀測并作詳細的記錄;二,動水位、出水量觀測,即開始進行抽水試驗后每隔一段時間觀察一次水位的變化情況直到水位相對穩定為止;三,恢復水位觀測,抽水試驗結束后也需要按相同的時間間隔進行水位的觀測,觀測同樣持續到水位穩定后為止;四,數據整理,結合三種情況下的水位變化、流量與時間等的數據進行繪圖并結合圖表進行分析以便及時發現抽水試驗中水位的異常變化情況,從而使勘察人員能夠更清楚的掌握基坑范圍內土層的水文特征,最終為基坑地基處理、降排水方案設計及施工組織提供詳實的水文地質基礎資料。
2.基坑勘察技術發揮作用應遵循的規則
2.1根據基坑的開挖深度及巖土工程條件確定勘探范圍。基坑布置勘探點時應注意孔位起碼要設置在基坑深度的一倍以上,當需要錨桿時基坑的勘探點要保證在基坑深度的兩倍以上,而當基坑的無法布置相應的勘探點時勘察人員需要結合相關的勘察資料與施工現場的場地條件進行綜合分析以最終得出更為精確的勘察方案。
2.2勘探點的具體布置。巖土工程施工中基坑的勘探點應以15米至25米的間距沿著基坑的邊緣進行布置,而當施工現場的巖土土質屬于軟弱土層、暗溝或巖溶等復雜的地質條件時勘察人員應結合GIS系統或物探技術等巖土工程中常見的勘探技術對土質進行勘察以詳細的總結出地質分布情況并結合利用GIS的制圖功能對地下土質情況進行圖標繪制,進而適當加密勘探點以強化勘察質量。
2.3基坑周圍勘探孔的深度設置。基坑周圍的勘探孔的深度設置應保證在基坑深度的兩倍以上并結合抗拔樁設計樁長綜合確定,以保證穿過軟弱下臥層并滿足設計樁基驗算要求。
2.4強化對地下水的勘察。利用GIS或物探技術對基坑下方的地質、水文情況進行勘探,如果基坑下方有地下水則應利用各種勘探技術查明含水層的埋深、厚度以及分布情況,這樣更有利于勘探人員結合具體的資料對地下水的類型、補給以及排泄條件進行確定。當基坑下方有承壓水時應采取分層測量的方式查明其水頭的高度,以最終精確計算出其含水量及承壓性。
2.5基坑降水情況的處理。巖土工程中由于地下含水量過高會對基坑的穩定性能造成一定的影響,因而有必要適當降低基坑中的水位,在進行降水作業的過程中應當采用抽水試驗的方法對各個含水層的滲透系數與影響半徑進行測定,并將其最終結論明確的體現在勘察報告中。
3.結束語
巖土工程勘察主要是了解工程場地的地基土構成情況,以及其對工程建設的影響,通過對地基土物理力學性質的分析進而為優化地基基礎方案。巖土巖土工程勘察需要技術的支撐也需要科學的方法,常規的勘察方法主要是鉆探、原位測試和土工試驗,經過分析資料,繪制相應的圖表。作為簡單易行的、非常重要的勘察方法是工程測繪,因為它不僅操作起來較方便,而且數據的分析較全面,成果圖一目了然便于研究,這有利于了解工程場地地形地貌特點。對土樣進行室內試驗,地基土的物理力學性質可以量化,通過現場觀察分析、原位測試、實內試驗及計算分析等方法進行綜合勘察,這在工程建筑的過程中是一項非常重要的工作,是必不可少的一項任務,所有具有非常重要的地位和意義。由于工程建設的場地不同,對于工程場地的勘察要區別對待,例如對于山大溝深,地勢陡峭,地形地貌復雜的地帶進行巖土工程勘察的重點是研究工程建筑所在場地的不良地質作用、場地的穩定性及建筑的適宜性,從而為制定工程場地的選址提供借鑒參考依據,對于地勢相對平坦,海拔較低,地質環境相對比較簡單的工程場地而言,主要是查清場地地基土的物理力學性質,如地基承載力、地基土的均勻性及場地是否有濕陷性、場地是否具有液化土層等。
2巖土工程勘察難點
鉆探是獲得地層結構最主要的方法,了解一個場地的地層結構情況,僅靠調查及踏勘察是不夠的,能夠了解不同深度地層的地質結構構成情況,但由于鉆探工藝自身的缺點,如地層遇到卵石層或雜填土時鉆進較慢,且成本較高,對土樣的擾動性較大,在勘察進掌握地層的結構及其物理力學性質時難度較大,例如:位于山西太原市東部的府東街東延棚戶區改造安置用房項目勘察,在現場踏勘時了解到場地位于太原市杏花嶺區府東街東延段以北,太行路的東側,490倉庫的的南側。擬建場地原為黃土沖溝,近十年周邊建筑時將棄土和建筑垃圾填到此溝,附近的居民將生活垃圾也傾倒此溝,現狀下東高西低,整體呈緩坡狀,勘探點絕對高程864.71~895.44m,高差30m左右。場地中雜填土平面分布情況及雜填土的埋藏深度成為該項目勘察的難點。
3探索巖土勘察中難點改進的方法
針對府東街東延棚戶區改造安置用房項目場地雜填土較厚的情況,在勘察時除采用了常規的測繪、鉆探等手段外,采用了孔內攝像的方法,在場地內選不同鉆孔進行了攝像之后終于得到了重要的數據資料,在通過對這些材料的分析和處理,終于繪制出了該場地的工程地質剖面圖,明確的顯示了該場地的雜填土層厚度,及分布范圍,在通過對這些情況加以分析和研究,終于確定了一個行之有效、較為合理的地基基礎處理方案,該方法的應用,對地層結構無影響,贏得了良好的經濟效益和社會效益。
4結語
關鍵詞:巖土工程;勘察
1、理論與經驗的關系
巖土工程勘察所涉及的基本理論主要包括土力學的理論、工程地質理論、工程力學理論等,這些工程理論都是一種半科學半經驗的理論,很多理論是建立在經驗的基礎上的,如很多公式都是經驗公式。巖土工程問題的解決過程實際上是在理論的指導下,巖土工程技術人員利用自己的工程經驗,結合工程實際情況,建立相應本構模型,運用合理適宜參數,加上良好的判斷力,解決問題的過程。對巖土工程技術人員來說,扎實的基礎理論同豐富的經驗、良好的工程判斷力是同等重要的。在學習和運用理論的過程中,一定要注意隱藏在公式和規律背后的背景知識和真正實際內涵及其假定邊界條件。而積累經驗的過程可分為分析與預測現場觀測對分析、預測和現場觀測結果進行比較、分析、評估和總結3個過程,可見積累經驗的過程也離不開理論的支持。筆者認為:理論與經驗在巖土工程勘察中具有同等的地位,過分強調哪一點都是不合適的。筆者討論此問題,目的在于目前很多巖土工程技術人員過分強調經驗,而對理論的學習和運用不足,這種現象對巖土勘察技術的發展不利;同時用于對年輕技術人員的傳、幫、帶上,不利于年輕技術人員的成長,甚至會出現以訛傳訛。
2、與設計溝通的重要性
《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)要求:房屋建筑工程在進行詳勘之前,應收集附有坐標和地形的建筑總平面圖,場區的地面整平標高,建筑物的性質、規模、荷載、結構特點、基礎形式、埋置深度、地基允許變形等資料。在此筆者要強調勘察前與設計溝通的重要性,因為勘察成果的直接使用者就是設計人,在進行勘察前,勘察人應充分了解設計意圖,弄清楚擬建物工程特性,這樣勘察工作就能作到有的放矢、經濟合理,提供給設計人最直接、最有用的勘察成果。如:現在很多高層建筑都帶有裙房,這種項目在勘察前,必須要弄清楚設計擬采用的基礎形式及聯接方式;還有一些主體不高但跨度很大的建筑,采用柱基布置的勘探孔深度就與采用筏基布置的勘探孔深度有很大差別。所以必須要重視勘察前與設計的溝通。目前有的經營人員和技術人員對此認識不足,造成勘察項目的返工。筆者討論此問題,目的在于提醒經營與技術人員重視承攬項目和實施項目時與設計的溝通。
3、注意各種等級的劃分
在進行巖土工程勘察工作量布置時,應按相應的分級標準,確定項目的相關等級。如勘察等級、地基復雜程度等級、擬建物安全等級、重要性等級等。因為這些等級的劃分直接決定了勘察工作量的布置,只有充分了解了各種等級,布置工作量時才能作到安全、經濟、合理。
4、注意經濟性
巖土工程勘察,應在滿足規范、規程要求的前提下,用最經濟的勘察手段和工作量實現勘察目的和任務。同時達到相同的勘察目的和任務,所用成本的多少,可從一定程度上說明技術水平的高低。針對當前巖土工程勘察現狀,目前的勘察成本在一定條件下還是可以節約的。如:對“樁基礎一般性孔深入到樁端以下3~5倍樁徑,且不小于3m,對大直徑樁不小于5m”這一要求,如勘察方案布置的一般性孔為50m,根據控制性孔資料,40m處分布有良好的樁端持力層且能滿足樁基設計要求,項目負責人現場可將50m的一般性勘探孔調整為45m(當然按權限該上報審批的進行上報審批),這樣就可節約不少工作量,從而達到經濟的效果。再有土工試驗項目的選取,也是一條實現經濟勘察的重要途徑,希望巖土工程技術人員予以重視。
5、重視規范、規程的學習
規范、規程是進行巖土工程勘察工作的依據,對勘察工作的目的、任務、評價等均提出了詳細的、可操作的要求,巖土工程技術人員要重視對規范、規程的學習,充分了解其要求,這樣在巖土工程勘察的過程中,就不至于出現諸如工作量布置不足、原狀土樣或原位測試數據不足、未劃分抗震地段等問題了。另外規范、規程中的條文說明,技術人員也要認真研讀,條文說明中有豐富的信息,對于提高我們的理論水平及正確理解規范、規程具有重要作用。
6、房屋建筑和構筑物巖土工程詳勘的目的、任務
(1)查明勘察范圍內場地原始地形、地貌,巖土層的成因、類型、深度、分布、工程特性和變化規律,分析評價地基的穩定性和均勻性。
(2)查明埋藏的河道、溝浜、墓穴、防空洞、舊基礎、孤石等對工程不利的埋藏物及其分布范圍。
(3)查明影響建筑場地穩定性的不良地質作用(包括:巖溶、滑坡、危巖和崩塌、泥石流、采空區、地面沉降、場地和地基的地震效應、活動斷裂等)和特殊土(包括軟土、填土、污染土、濕陷性土、膨脹土、紅粘土、多年凍土等)的類型、成因、分布范圍、發展趨勢和危害程度,并提出相應防治措施的建議。
(4)查明地下水埋藏情況、類型、補給及排泄條件,地下水位,水位變化幅度及規律;評價地下水(土)對建筑材料的腐蝕性。對基坑工程還應查明各土層的滲透性質,分析評價地下水的靜水壓力、動水壓力及浮托力的作用和影響;預估產生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相應的防治措施建議;提供基坑施工降水的有關技術參數及施工降水方法的建議;提供用于計算地下水浮力的設計水位。
(5)基坑工程還應查明基坑周邊環境,提供基坑設計所需的巖土參數,分析評價放坡開挖的可能性和基坑邊坡穩定性,適宜選用的支護結構類型及其穩定性,基坑開挖與降水對地基變形、周圍建筑物和地下設施的影響。
7、結束語
使巖土工程技術人員理論與經驗、細節決定成敗、重視規范學習等方面能有所啟示。拋磚引玉,不當之處,敬請批評指正。
參考文獻:
[1]趙成剛,白冰,王運霞.土力學原理[M].北京:清華大學出版社,北京交通大學出版社,2004.
[2]GB50007-2002,建筑地基基礎設計規范[s].
[3]GB50021-2001,巖土工程勘察規范[s].