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探析建筑工程岩土勘察技术

时间:2022-10-28 19:55:05 来源:网友投稿

摘要:随着我国经济的快速发展,建筑物数量的快速增加,岩土勘察技术对于工程建设发挥着重大的作用,越来越被人们所重视。笔者结合自身实践经验对岩土勘察技术方法及其要点进行了如下分析。

关键词:工程地质测绘;勘探;取样;原位测试;岩土

前言

建筑工程中的岩土勘察技术是采用工程地质测绘与调查、勘探、原位测试、室内试验等多种勘察手段和方法,对建筑场地的稳定性、岩土条件、地下水以及它们与工程之间相互关系进行调查研究,并在此基础上对建筑地基基础、基坑工程等作出分析评价和预测建议。

1建筑工程岩土勘察技术方法

1.1工程地质测绘

工程地质测绘与调查俗称工程地质填图,它是为了查明拟建场地及其邻近地段的工程地质条件而进行的一项调查研究工作,工程地质测绘与调查是岩土工程勘察中的一项基础性工作。也是岩土工程勘察工作中,尤其是初级岩土工程勘察工作中最常用的一种基本工作方法。

工程地质测绘与调查的内容一般应包括工程地质条件的各个方面,即包括地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质条件、不良地质作用以及天然建筑材料等。在实际工作中究竟要做哪些内容的测绘与调查则主要根据具体建筑物的要求以及测区的工作和研究程度而定。

工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作。工程地质测绘与调查的研究内容一般应包括工程地质条件的各个方面,即地层岩性、地形地貌、地质构造、水文地质条件、不良地质作用以及天然建筑材料等。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,但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。

1.2勘探与取样

勘探就是采取某种方法去揭示地下岩土体(含地下水、不良地质作用等)的岩性特征及其空间分布、变化特征。取样则是为了提供对岩土的工程特性进行鉴定和各种试验所需的样品。勘探与取样也是岩土工程勘察中最基本和最重要的工作方法之一。岩土工程勘察所采用的勘探方法主要有钻探、坑探、物探和触探。

1.2.1钻探:钻探就是利用专门的钻探机具钻入岩土层中,以揭露地下岩土体的岩性特征、空间分布与变化的一种勘探方法。它是岩土工程勘察中所采用的一种极为重要的技术方法和手段,其成果是进行岩土工程评价、岩土工程设计与施工的基础资料和依据。岩土工程地质钻探应符合下列要求:能为钻进的地层鉴别岩性,确定其埋藏深度与厚度;能采取符合质量要求的岩土试样、地下水试样和进行原位测试;能查明钻进深度范围内地下水的赋存与埋藏分布特征。

表1 钻探方法的适用范围

钻探方法钻进地层勘察要求

粘性土

粉土

砂土

碎石土

岩石直观鉴别、采取不扰动试样直观鉴别、采取扰动试样

回转螺旋钻探适用部分适用部分适用不适用 适用适用

无岩钻探适用适用适用部分适用 不适用不适用

岩心钻探适用适用适用部分适用 适用适用

冲击冲击钻探不适用部分适用适用适用 不适用不适用

锤击钻探适用适用适用部分适用 适用适用

振动钻探适用适用适用部分适用 部分适用适用

冲洗钻探部分适用适用适用不适用 不适用不适用

1.2.2坑探:坑探是指在地表或地下所挖掘的各种类型的坑道,以揭示第四纪覆盖层分布区基岩的工程地质特征,并了解第四纪地层情况的一种勘探方法。其主要特点是便于直接观察、采取原状岩土试样和进行现场原位测试。因此,它是区域地质(断裂)构造(或称区域稳定性)、不良地质作用(或场地稳定性)岩土工程勘察中使用较为广泛的勘探方法。坑探的类型与用途如下:

(1)试坑:深2m以内,形状不定。主要用于局部剥除地表覆土、揭露基岩和进行原位试验等。

(2)浅井:从地表垂直向下,断面为圆形或方形,深5~15m。主要用于确定覆盖层、风化层的岩性与厚度,采取原状试样和进行现场原位试验等。

(3)探槽:在地表开挖的长条形沟槽,深度不超过3~5m。主要用于追索构造线、断层,探查残积层、坡积层、风化岩层的厚度与岩性等。

(4)竖井:形状同浅井,但深度大,可超过20m以上,一般在较平坦地方开挖。主要用于了解覆盖层厚度、岩性与性质,构造线与岩石破碎情况,岩溶、滑坡与其它不良地质作用等情况。岩层倾角较缓时效果较好。

(5)平硐:在地面有出口的水平坑道,深度较大。适用于较陡的基岩坡,用以调查斜坡的地质构造,对查明地层岩性、软弱夹层、破碎带、风化岩层时效果较好,还可采取原状试样、做现场原位试验等。

(6)石门:没有通达地面出口的水平坑道,与其它工程配合使用。主要用于调查河底、湖底等的地质构造。

1.2.3物探:根据组成地壳的岩土体具有不同的物理性质(如电性、密度、弹性、磁性及放射性等),利用专门仪器来测定地球物理场在空间和时间的分布规律,并经分析整理后,就能判断地下岩层的位置和空间分布,解决地质构造等有关问题。

1.2.4触探:触探就是利用一种特制的探头,用动力或静力将其打入或压入土层中,根据打入或压入时所受阻力的大小,来测得土体的各种物理力学性质指标或对地基岩土进行分层等的一种勘探方法。根据打入时所施加力的方式的不同,可分为动力触探和静力触探两大类;动力触探根据探头形状的不同,又可进一步分为圆锥动力触探和标准贯入试验两种,静力触探根据探头电桥数量的不同,又可进一步分为单桥静力触探和双桥静力触探两种。

1.2.5取样:在岩土工程勘察过程中,对技术孔必须进行取样,并对所取试样进行室内土工试验,以测定岩土的各项物理力学性质指标。

1.3室内试验与原位试

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。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,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。

1.3.1室内试验:室内试验的具体方法、内容繁多,概括起来,大致可分为以下几类:

a.土的物理性质试验:包括土的基本物理性质指标、界限含水量、渗透性指标、涨缩性指标等;

b.土的力学性质试验:包括固结试验(压缩试验)、直剪试验、三轴剪切(压缩)试验等;

c.土的动力性质试验:包括动三轴试验、动单剪试验、共振柱试验等;

d.土的化学性质试验:主要有土的化学全分析试验等;

e.水质分析试验;

f.岩石试验:包括岩石成分与物理性质指标试验、抗压强度试验、抗剪强度试验和抗拉强度试验等。

1.3.2现场原位测试:就是在天然条件下现场测定岩土体的各种工程性质。由于原位测试是在岩土原来所处位置进行,并基本保持其天然结构、天然含水量以及原位应力状态,因此所测得的数据比较准确可靠,更符合岩土体的实际情况。岩土工程现场原位测试的具体方法很多,岩土工程勘察中常用的几种原位测试方法的主要试验目的及其使用范围如表2

表2 几种主要的原位测试的试验目的及测试范围

实验名称实验方法实验主要目的适用范围

载荷试验平板载荷试验确定地基的承载力、变形模量和湿陷性土的湿陷起始压力各种地基土、填土、软质岩石以及复合地基等

螺旋板载荷试验确定地基土的承载力、变形模量,估算其固结系数、不排水抗减强度深层地基土或地下水位以下的地基土(砂石、粉土、粘性土和软土等)

桩基载荷试验确定单桩竖向和水平向承载力,估算地基土的水平抗力系数等各种桩基

动载荷试验确定基础竖向震动力加速度和基底动压力各种地基土

旁压试验预钻式旁压试验确定地基土的承载力、旁压模量各种地基土、填土、软质岩土

自钻式旁压试验确定地基土的承载力、旁压模量,估算原位水平应力、不排水抗剪强度、剪切模量和固结系数软土、粘性土、粉土、砂石

动力触探轻型圆锥动力触探确定粘性土和粘性素填土的承载力,检测地基处理效果粘性土、粉土、粘性素填土

重型圆锥动力触探确定无粘性土的密实度和承载力,无粘性土的力学分层砂石、中密一下的碎石土、极软岩

超重型圆锥动力触探确定碎石土的密实度和承载力密实和很密的碎石土、软岩、极软岩

标准贯入试验确定粘性土、粉土、砂石地基承载力与变形参数,砂石的密实度,判定饱和砂石、粉土的液化粘性土、粉土、砂石

静力触探静力触探确定地基土的承载力、变形参数,地基土分层,估算单桩承载力,确定软土不排水抗剪强度,判定饱和砂石、粉土地震液化可能性软土、一般粘性土、粉土、砂土、含少量碎石的土

直剪试验直剪试验确定地基岩土的抗剪强度、不同法向应力下的强度、屈服强度、各种岩土地基峰值强度和残余强度各种岩土地基

十字板剪切试验机械式或电测式十字板剪切试验确定软粘土的不排水抗剪强度、灵敏度和软土路基临界高度,估算地基土和单桩的承载力,判定软土固结历史饱和软粘性土

波速试验单孔法或多孔法波速测试划分场地土类型,评价岩体完整性,计算地基动弹性模量、动剪切模量、动泊松比和场地卓越周期,判定砂土液化等各种岩土地基

1.4现场检验与检测

现场检验与监测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。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。

2建筑工程岩土勘察技术要点

2.1强化理论与建筑经验的结合

关于岩土勘察工作,从某种程度上说,它是地质工程的特定研究对象,也是一种基础理论,并吸取多项建筑施工经验,有力地指导着建筑施工的实践。因此,为了从根本上确保岩土勘察工作的合理性与科学性,我们必须将其理论与实际经验相结合。

2.1.1理论研究。中国的乡镇建筑模式基本上都是矮层建筑,在这些建筑中,它们对于高度基本上没有什么要求,大部分情况下都能采用砖混型建筑材料。具体地讲,在基本条件较好的地理位置,矮层建筑的勘探孔深度需要达到15m,相比之下,对于高度大框架结构的商场来说,由于柱网地基的面非常大,柱荷载大,此时就需要找到持力层,以超过持力层为终孔的标准进行施工。

2.1.2建筑经验。从建设经验的层面来看,勘察过程中一旦碰到密实碎石土或岩石地基,勘探孔的深度就要求放浅,当然,放浅也就意味着更改,更改就要申报上级部门,经批准后方可施工。若碰到工程地质性质差的淤泥型地基,勘探孔的深度要求深一点,这个勘探要求必须引起重视。

因此,准确无误的岩土勘察工作需要理论与经验有效地结合。在岩土勘察施工过程中,尽管理论须以技术人员自身拥有的理论为准,但是,一切须以实践为准,实际工作中的异常状况随时都有可能碰到,在这种情况下,技术人员必须摆脱理论的约束,分析以前经验及工程的成功案例而得出结论,也可以根据个人主观的准确判断,确保岩土勘察作业顺利完成。

2.2重视规范和规程的学习

关于岩土勘察工作,可不同于日常生活琐事,必须有足够的责任心,安全高于一切,地基工程是根本。当然,规范和规程是岩土工程勘察工作正常运行的重要依据,在一定程度上明确了勘察工作的目的、任务和评价等操作要求,特别是岩土工程技术人员一定要重视对规范和规程的认真学习,充分了解岩土勘察工程事项对工作人员的基本要求,做到心中有数,只有这样,岩土工程勘察就会顺利展开,才能在工作量上布置有方。此外,技术人员也要认真研读规范和规程中的相关条文说明,用丰富的信息提高作业人员的理论水平,进一步强化规范、规程在岩土勘察工作中的重要地位。

2.3加强室内、外测试新技术和施工检测、监测技术的使用

通过使用标准贯人试验、多功能静力触探头、静载荷试验、波速测试等各种室内外涸试新技术、施工检测以及监测技术所收集的资料与数据。进行系统的分析与比对,使其建立起一定的经验关系,将在工程施工检测与监测中所收集的具体数据进行反算。其参数可当成对比的依据。以提升其岩土工程设计参数的准确度。从而更好的改善传统的一些勘探手段无法收集到准确的岩土工程设计参数,如粗颗粒土、风化岩的承载力、变形指标、花岗岩残积土等。

2.4加强勘察技术人员的再教育和技术

单位内部可建立完善的岗位轮换制度,以强化专业内技术人员的交流活动范围及深度,促进知识渗透,组织和鼓励勘察技术人员参加各种相关的学术活动以及专业讲座,培养技术人员处理实际工作中的问题思考广度和深度。另外,还需强调计算机在勘察工作中的应用,有意识地培养技术人员在该方面的能力,以提高其技术综合能力。

3结束语

综上所述,在日常的建设中,我们要加强科学理论知识的学习,普及基本的知识、规范的操作和一些基本的工程问题应对措施等这些方法都有助于我们的工程建设。此外对于我们进行岩土技术勘察的人员就应该有更高的要求,通过在工作中不断的总结及加强自己的经验,不断的完善与提高自己,真正的服务于现代经济社会。

参考文献:

[1]莫廷满.基础地质在岩土工程勘察中的应用[J].技术与市场,2010(09)

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