城市民用建筑岩土工程勘察技术的应用

丁小高　王　辉

摘要:岩土工程勘察是工程建设的一项基础性工作,是工程设计、施工的依据,其质量的优劣,对工程建设的质量、安全、工期和合理投资起着重要作用。

关键词:民用建筑 岩土勘察 应用

0 引言

我国工程勘察技术经过近20年的快速发展,无论从勘探手段、测试设备、试验仪器、计算机技术的应用还是技术人员知识的广度和深度都有了很大的提高。随着我国国民经济不断高速发展,众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深,各种公共建筑物的建筑风格迥异,给勘察工作带来诸多的新课题,采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。

1 我国城市民用建筑工程勘察存在的主要技术问题

地质形态:主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。

界面划分:主要有岩土体和岩石风化程度的界面划分,地质构造和软弱结构面的判定,以及不良地质体的地质界面等。

岩土参数:主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室、内外试验的岩土层即粗颗粒土、残积土和风化岩等。其岩土设计参数(承载力、变形指标等)难于确定。

技术素质:主要是勘察技术人员知识的广度和深度问题,勘察各专业缺乏内部沟通、技术交流,对各自技术服务的对象和技术发展状况不了解。

综合能力:主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力,缺乏如何辨别真伪、去伪存真、补充印证、归纳总结的能力。

2 目前常用的岩土工程勘察的方法或技术手段

2.1 工程地质测绘 工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘,而城市民用建筑场地的地形一般比较平坦、地质条件简单且较狭小,因此可采用调查代替工程地质测绘。

2.2 勘探与取样 勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的,并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具有多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。钻探和坑探也称勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地质情况,在岩土工程勘察中是必不可少的。其中钻探工作使用最为广泛,可根据地层类别和勘察要求选用不同的钻探方法。当钻探方法难以查明地下地质情况时,可采用坑探方法。坑探工程的类型较多,应根据勘察要求选用。勘探工程一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力、物力较多,有些勘探工程施工周期又较长,而且受到许多条件的限制。因此使用这种方法时应具有经济观点,布置勘探工程需要以工程地质测绘和物探成果为依据,切避盲目性和随意性。

2.3 原位测试与室内试验 原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都借助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试与室内试验相比,各有优缺点。原位测试的优点是:试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验;所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好;试验周期较短,效率高;尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是:试验时的应力路径难以控制;边界条件也较复杂;有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是:试验条件比较容易控制(边界条件明确,应力应变条件可以控制等),可以大量取样。主要的缺点是:试样尺寸小,不能反映宏观结构和非均质性对岩土性质的影响,代表性差;试样不可能真正保持原状,而且有些岩土也很难取得原状试样。

2.4 现场检验与监测 现场检验与监测是构成岩土工程系统的一个重要环节,大量工作在施工和运营期间进行;但是这项工作一般需在高级勘察阶段开始实施,所以又被列为一种勘察方法。它的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。

3 岩土工程勘察领域中的新技术及改进措施

利用土工离心模拟技术检查工程安全的可靠性解决城市民用建筑物浅基础的地基变形特征、破坏模式及极限承载力,桩基础的承载力和施工工艺对桩基础承载力及变形的影响;解决挡土结构的变形及破坏机理,土体与结构物之间的相互作用;了解动力工程、砂土液化、单桩和群在水平动荷载作用下的性状。

加强室内、外测试新技术(如多功能静力触探头、标准贯入试验、波速测试、静载荷试验等)和施工检测、监测技术的使用,通过其所获得的数据和资料,经过分析、对比,建立它们之间的经验关系,并通过工程施工检测、监测所获取的实测资料反算得到的参数作为对比依据,确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性。

随着电子、电子计算机技术的飞速发展,发展了一大批集适时采集处理,软、硬件功能于一体的工程物探探测设备,它具有采样密度大、速度快、成本低、信息量大等特点。可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面,从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点。并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题,如地下不明物体、洞穴、软弱结构面、滑动面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置,并且可以提供许多工程建设所需的岩土动力参数和设计地震动参数。

4 结语

城市民用建筑岩土工程勘察有其共同性也有其特殊性,要顺利而高效完成勘察工作,确保建筑工程质量必须了解其特点,运用基础勘察技术与新型勘察技术相结合的方法,积极推进勘察技术的不断进步。

参考文献:

[1]赵成刚,白冰,王运霞.土力学原理[M].北京:清华大学出版社.2004.

[2]李永乐.岩土工程勘察[M].北京:黄河水利出版社.2004.

[3]周德泉,彭柏兴.岩土工程勘察技术与应用[M].北京:人民交通出版社.2008.

[4]李广信.土力学[M].北京:清华大学出版社.2004.