發布時間:2023-04-21 18:30:16
序言:寫作是分享個人見解和探索未知領域的橋梁,我們為您精選了8篇的巖土論文樣本,期待這些樣本能夠為您提供豐富的參考和啟發,請盡情閱讀。
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外業勘察工作未收集到足夠的資料
為整個巖土工程的設計及施工過程提供相關地質資料及技術指導參考是外業勘察工作的主要工作內容。但是在實際勘察工作過程中,部分施工單位在開工前未能充分地了解工程的建設標準及施工背景資料等,導致外業勘察工作在進行中沒有具體的工作對象,缺乏針對性,使其工作效果不盡人意并無法對工程項目起到有效的指導作用。
1.2勘察工作量未能達到標準
在巖土工程外業勘察工作中,對固定勘察點的位置有著明確的規定,全面覆蓋勘探點才能使得勘察工作規范化并取得成效。但是,在實際勘察過程中,部分施工單位偷工減料,為根據勘察要求進行勘探點的布設工作,同時為了節省工作時間、減少工作量未按照工程施工標準進行,對勘探深度及孔距定位等問題為進行規范化的操作。這些情況使得外業勘察工作有名無實,不達標的工作量會直接導致外業勘察工作效率低下。
1.3外業勘察工作不夠規范化
根據外業勘察工作的相關規范要求,對勘察工作的具體實施流程以及操作標準有著明確的規定。但是在實際的工作中,部分施工單位未按照要求進行作業,例如在砂石層及粉土層等進行鉆孔時,泥漿護壁的質量不符合標準,或者泥漿的濃度未按照要求進行調配,這樣不僅容易造成塌孔現象的發生,對外業勘察工作也造成了極其嚴重的影響。此外,部分單位在對地質情況進行取樣及測試時也不按照規范要求進行,沒有對地層的實際情況進行準確勘察,地下水位的測量工作也時常出現差錯,這些情況都直接影響整個勘察工作的結果,并且導致巖土工程無法正常進行。
2提高外業勘察工作質量的具體措施
2.1勘察工作的布設及施工安排
勘察隊伍在作業前應首先對工程項目的整體要求及資料進行充分了解和分析,對勘探點的布設應先進行相關實驗,對其間距及深度等方面進行準確定位。在勘察過程中嚴格按照標準要求進行,通過測量放樣確保勘探點布設的科學性與合理性。在勘察工作開始前還需對鉆探的設備進行檢查和校正,勘察工作人員應能夠熟練操作機器,以保證勘察工作能夠有序進行。同時,在設計鉆孔施工流程時還應綜合全面地考慮到地層的支撐能力等因素,保證鉆孔工作的質量及工作量合理。
2.2嚴格規范鉆孔工作
1)對鉆孔工作進行詳實的記錄。勘察人員首先應提高自身的工作記錄意識,在鉆孔作業過程中對鉆孔的深度及位置等實際情況進行全面、精確的記錄,并且對鉆孔施工結束后的具體應用情況進行考察,通過及時記錄并整理鉆孔記錄為外業勘察工作提供參考資料。
2)設計合理的鉆孔位置。鉆孔深度及位置等因素會對工程的負荷能力估算工作直接造成影響,合理的鉆孔位置設計能夠保證整個工程的穩定性。鉆孔人員應根據規范要求嚴格按照設計方案進行,在作業中垂直地將鉆頭對準鉆孔點、通過四點拉繩的方法對鉆孔位置的變化進行判斷、控制鉆孔位置的精確性等。
3)鉆孔工作人員在開始作業前首先應對鉆機設備進行檢測以保證其工作穩定性,并對鉆桿的垂直度及鉆進中的傾斜性進行校正,還需對鉆進的速度進行控制并控制其受到的壓力程度。在鉆孔作業過程中操作機具的工作人員不能擅自離開工作崗位。
4)在對鉆孔工作過程進行記錄時,應選擇具有扎實編寫經驗及地質工程理論基礎的人員進行,根據土層的實際情況以及巖土風化情況等對鉆孔作業進行編寫,并且應具有一定的問題針對性。
2.3規范鉆孔采樣工作
1)應完善對鉆孔工作人員的培訓工作。在進行鉆孔采樣前,對鉆孔工作各階段的勘測、監管及施工人員的基本業務能力進行培訓以確保各部分工作人員對本職工作有清楚的認識,同時還應對工作任務進行合理分配,提高所有鉆孔工作者的安全意識及其工作責任感。
2)做好采樣工作。在開展鉆孔試驗工作前應先對鉆孔進行清理,同時使用撈砂筒等裝置對砂類土進行試驗、使用厚壁取土器對枯性土進行試驗等。在鉆孔試驗結束后還需與相關地質檢測工作者及時聯系,對鉆孔的質量進行全面綜合的判斷。
3)提高巖芯采取率并合理擺放巖芯。勘測工作者可以通過對鉆孔設備進行調試、優化鉆孔工藝等方式提高巖芯的采取率;在設置鉆孔深度時應以巖芯的長度為準,并以巖芯的實際樣貌作為控制回次進尺的依據。
2.4規范地下水勘探工作
進行地下水勘察工作時應在鉆孔被清理后以實際的測量標準為依據,并對地下水位采樣的測量精確性進行保證,通過分層或分段的測量方式對地下水水位進行采樣測量以避免外來水產生的干擾因素。
3結語
由于巖土工程具有一定的隱蔽性和復雜性,在一定程度上加大了巖土工程施工的難度,通過利用信息管理技術,可以有效的降低施工難度系數,提高施工質量和安全系數[2]。信息管理技術在巖土工程中的應用,主要是結合使用信息處理、通信和控制技術對巖土工程中的數據信息進行采集、檢測、識別、傳輸、處理、存儲等操作處理。通過多年來對信息管理技術在巖土工程中的應用研究,取得了重要的突破和成功。例如地理信息系統、計算機仿真技術、監測信息反饋、信息化施工等技術的使用,有效的解決了巖土工程中的難題,在巖土工程設計和施工中發揮著重要的作用。
2.信息管理技術在巖土工程設計中的應用
巖土工程的設計主要建立在巖土工程勘察的基礎上,因此,巖土工程的設計還需要考慮到工程勘察的因素。巖土工程勘察需要根據建設工程的需求,對建設場地的地質、環境、巖土條件進行分析,巖土工程勘察的主要任務有對工程地質進行調查和測繪、勘探和采取巖土樣本、室內檢驗、現場檢驗和檢測等。巖土工程的設計還需要根據建設施工方的要求進行分析,需要對地基工程、樁基工程、隧道、地下工程、地震工程等進行施工圖紙設計。在巖土勘察和設計的過程中,需要對建筑場地的地形地貌、地下水分布情況、氣候、巖土力學參數、地質構造等進行分析研究,并對這些因素進行取值,方便基礎選型、支護、加固和爆破設計。在這些數據參數的取值過程中,就需要利用信息管理技術采集數據,對巖土工程相關信息進行集成化的管理,通過各種形式的信息反饋,為巖土工程后期的勘察和設計提供參數依據和指導。在巖土工程中引進信息管理技術,對建筑場地內的巖土工程信息進行采集和整理,例如對地形地貌、地下水分布、地質構造、地震背景等信息進行整理和收集。然后通過信息管理技術對這些數據信息進行分析和評價,制定出建設場地的平面圖、地質剖面圖。確定各層地基的穩定性和均勻性,對地基承載力進行確定,并制定出相關的支護和防治方案。
3.信息管理技術在巖土工程施工中的應用
巖土工程的施工流程主要是建立在巖土工程的設計方案的基礎上,在設計方案制定出來后,才能夠進行施工,其施工的內容主要包括地基處理、開挖和爆破施工等。當前,我國巖土工程施工大多是通過現場技術人員根據自身多年豐富的施工經驗,同時在監管部門、建設單位和政府的相關職能部門的共同管理和監督下,嚴格按照施工流程和方案進行施工的。但在實際的施工過程中會發生一些突發事件以及施工現場地質條件比較復雜等情況,嚴格按照施工流程和設計方案進行施工,無法確保施工方案的可靠性和安全性。因此,在實際的巖土工程施工過程中,為了有效的避免上述問題的出現,需要將信息管理技術引入到巖土工程的施工過程中。信息管理技術在巖土工程的施工過程中的運用,不僅需要安裝各種監測設備,還要引進各種先進的管理技術。信息管理技術在巖土工程施工過程中的運用,其最大作用是能夠對現場施工記錄進行有效的集成化管理,對施工過程進行全方位的跟蹤和記錄。信息管理技術在巖土工程施工過程中的運用具有以下幾個方面的優勢。其一,通過對巖土工程的施工現場進行集成化的管理和記錄,可以將當前的施工信息和以往建筑工程的施工信息進行對比分析。當遇到地質條件比較復雜且容易發生突發事件的巖土工程,可以根據以往巖土工程信息進行分析,借鑒他人的長處,并結合現有建筑場地的實際情況進行分析研究,對施工方案進行調整,并制定相對應的防治措施。其二,通過在巖土工程施工中引進信息管理技術,能夠及時的對施工記錄進行錄入和提交,在提交后不可隨意更改。因此,有利于建設和施工單位以及政府相關部門對施工過程進行監控和管理,防治偷工減料現象的發生。
4.總結
1.1工程概況
項目地處麗澤金融商務核心區內,為E08、E09地塊。該項目地上建筑面積為23萬m2,地下建筑面積約8萬m2。擬建建筑物由2棟塔樓及其裙房組成,塔樓分別為地上39層和45層,建筑高度分別為180m和200m,裙房分別為地上6層、10層和15層,建筑高度分別為43.4m、49m和75.6m。擬建建筑物地下部分連成一體,基礎埋深約為22m。
1.2地層分布及巖性特征
在場地勘探深度80m范圍內的地基土主要由人工填土層、新近沉積層、一般第四紀沖洪積層和第三系構成。擬建場區表層普遍為人工填土層,巖性主要為素填土和雜填土,素填土為粘質粉土粉質粘土填土層、雜填土1層,填土層厚度約為2.8~5m。填土下部發育有新近沉積的粘質粉土砂質粉土層和細砂1層、粉質粘土2層透鏡體,新近沉積層厚度約為1.3~3.9m。人工填土層及新近沉積層以下為一般第四紀沖洪積卵石層,分布連續、厚度較大,地表下5~40m之間普遍分布卵石層,局部分布有大漂石,漂石的分布隨機性較強,其中在地面下20~35m范圍內,漂石含量較多。巨厚卵石層中局部夾有粘性土、粉土層透鏡體。一般第四紀沖洪積卵石層下為礫巖和泥巖互層。其中礫巖層,雜色,呈中厚層狀,泥質膠結,膠結程度差,天然單軸抗壓強度為0.029~0.92MPa,分布連續;泥巖1層,棕紅色,呈巨厚層狀,膠結程度差,遇水易軟化,自由膨脹率為26%~30%,有弱膨脹性,天然單軸抗壓強度為0.18~0.89MPa,分布連續。
1.3地下水概況
本次勘察鉆探深度范圍內,實測到一層地下水,地下水類型為潛水,水位埋深23.8~24.1m,水位標高19.99~20.83m,含水層主要為卵石層,含水層底板主要為泥巖層。本場區地下水位變化和北京市區總體變化趨勢一樣都呈下降趨勢,但因為含水層顆粒大,滲透性好,其水位受自然和人為因素影響較大,歷史上大的降雨年份和官廳水庫放水時可使水位大幅回升。1995~1997年官廳水庫放水,本地區水位標高曾一度達到36.0m左右,因此隨著地下水限采措施及大氣降水影響,地下水水位仍存在大幅上升的可能。該層地下水對混凝土結構具微腐蝕性;對鋼筋混凝土結構中的鋼筋在干濕交替條件下具弱腐蝕性,在長期浸水條件下具微腐蝕性。
2砂卵石地層物探方法實踐
2.1波速測試
采用RS-1616K(S)基樁動測儀,單孔法測試,本場地布置了2個波速測試孔,測試各土層的剪切波速值和壓縮波速值,利用波速測試數據,判定砂層和卵石層的密實度。本場地地面下20m深度范圍內土層等效剪切波速Vse值為256.1m/s~257.9m/s,場地覆蓋層厚度dov﹤50m,建筑場地類別為Ⅱ類。根據波速測井成果可知場地表層構成淺震低速層,在地表以下5.9m處,壓縮波速為373.5m/s、剪切波速為172.3m/s;潛水面附近20.09m處,壓縮波速為705.2m/s、剪切波速為349.7m/s;地表以下第四紀晚更新世沖洪積的巨厚砂卵石層(局部夾有粘性土層)速度相對較高,第三紀礫巖、泥巖互層其速度則更高,在地表下第四系與第三系地層分界面附近40.3m處,壓縮波速為1089.9m/s、剪切波速為605.7m/s;40.3m以深壓縮波速和剪切波速逐漸增高。
2.2地脈動測試
在E08塔樓東南角、E09塔樓西南角布置2個地脈動試驗孔,6個地脈動測試點(2個試驗孔地面、孔內21m處、40m處各一個觀測點),測試地面及孔中不同深度的測點的東西、南北、垂直方向的位移幅值和地脈動的卓越周期。根據測試報告,場地地面3個方向的脈動卓越周期在0.375s~0.395s之間,地面下21m處3個方向的脈動卓越周期為0.305s,地面下40m處3個方向的脈動卓越周期為0.19s~0.195s之間;場地地面3個方向的的脈動幅值在1.5×10-5m/s~3.0×10-5m/s范圍內,地面下21m處脈動幅值為0.4×10-5m/s,地面下40m處脈動幅值在0.4×10-5m/s~0.6×10-5m/s范圍內。建議建筑物的結構設計應避開場地地基的微振卓越周期,以避免地基與建筑物產生共振。
2.3電阻率測試
為了解決大粒徑卵石層中地下水位較深的情況下量測的困難,布置了2個電阻率測試孔,從鉆孔電阻率測試成果圖中看出,地下水位以上非飽和卵石層視電阻率最大值一般在112~120Ω•m,地下水位以下的飽和卵石層視電阻率一般在10~12Ω•m,地面下23~25m處卵石層電阻率處于驟降狀態,推測地下水位埋深可能在23~25m之間,與現場實測地下水位埋深較為接近。
2.4瞬變電磁法
TEM法屬于時間域電磁法,該方法對低阻反應靈敏,更易于突出低弱的電阻率異常,適合劃分本場地的含水及富水區域。以L2線反演視電阻率斷面圖1為例,對場區已有勘察成果資料進行綜合分析,可以看出在深度約23m至25m視電阻率等值線變化梯度較大推測為本工區的潛水面位置;本場區地下地層較為平緩,L2線右端大號測點的視電阻率等值線形態出現傾斜的原因分析可能是由于接近高壓線電磁噪聲的影響,導致曲線扭曲,影響了電阻率等值線的形態。其它各條測線視電阻率分布規律與L2線較為一致,其潛水面形態也較連續。此外對本場地各條測線的視電阻率進行了不同深度(20m、25m、40m)的水平切片,得到視電阻率切片圖,本場地內不同深度視電阻率在平面上的變化特征。視電阻率縱橫向的變化,可以看出場地由東北向西南潛水面具有逐步變淺的趨勢。另外從各個切片圖都可看到場區中部的兩個低阻異常,異常位置與地表布設的兩個鉆孔位置非常一致,推測為正在施工的鉆機及注水鉆孔所引起。從鉆孔資料可以看出第四系與第三系基巖分界面在40m左右,但是由于該處的上下兩層電阻率差異較小,依據TEM成果無法準確劃分出第三系基巖界面,但是根據40m深的視電阻率切片圖,可以看出視電阻率等值線平面上分布不均勻,即在同一水平面含水情況是不均勻的。
2.5淺層地震法
(1)淺層折射波法淺層折射波地震法是地震勘探中的一種重要工程勘察方法,常用來探測覆蓋層(或低速層)的厚度,建筑地基、斷層和古河道的分布等工程地質問題。本次淺層折射波地震勘察的目的是區分第四系潛水面及第三系基巖界面。本區地層界線的劃分主要是根據實測解譯的波速并考慮現場地質、鉆孔資料來劃分的。以DL1線為例進行分析和說明。第四系與潛水的分界面。由于場區位于古漯水河故道上,巖土破碎程度高、不完整、強度低,潛水面以上,縱波速度變化范圍為350~950m/s,潛水面處縱波速度約為950m/s,潛水面深度變化約為23~25m。第四系與第三系基巖分界面。第四系潛水面以下第三系基巖面以上為卵石,縱波速度變化范圍為950~1700m/s。第三系基巖面及以下為礫巖泥巖互層,巖石破碎程度較低、較完整。第三系基巖面處縱波速度約為1750m/s,深度變化范圍約為41~43m不等,自南向北有緩慢變深的趨勢。從DL1線反射剖面上可以看到,在100ms左右有一明顯的同相軸,結合折射波的速度和時間分析同相軸應位于40m左右,推測為第三系基巖界面引起的反射波。其同相軸有起伏,而且略向大號(向東)傾斜,說明第三系基巖界面不但有較小的起伏而且向東有較小的傾斜。從各條測線的綜合物探成果的對比可以看出:TEM法和淺震折射波法勘察成果均能較好地反映出第四系潛水面的分布,淺震折射波和反射波勘察成果均能較好地反映出第三系基巖面的分布。TEM法視電阻率可反映出第四系潛水面的分布形態,但不能反映出第三系基巖面的分布,另外TEM法視電阻率能夠反映出場區內地面以下第四系、第三系地層含水情況。根據面波勘察成果解譯出了場區內約5~6.5m深處的填土層與卵石層的分界面分布形態。
2.6地基承載力估算
采用波速測井和地震勘探獲得了波速測井地層速度和地震地層速度。可以作為地基承載力計算的依據。通過波速測井地層速度和地震地層速度對卵礫石層承載力估算值與依據規范查表值對比可以看出,查表值還有提高的空間。
3結論
(1)現階段利用普通鉆進手段難以查明卵礫石層的力學特征。采用波速測試、地脈動測試、電阻率測試、瞬變電磁法、地震勘探法等鉆探的物探方法可得到相應的一些物理力學參數,為評價場地的工程地質條件進行有益的嘗試,為類似工程實踐提供借鑒與參考。
(2)折射波地震法和TEM法較好地解譯出了深度約23m潛水面及其分布形態。
(3)二維反射波和折射波地震法較好地解譯出了深度約40m的第三系基巖頂界面及其分布形態。根據面波勘察成果解譯出了場區內約5~6.5m深處的填土層與卵石層的分界面分布形態。
在建筑工程中,巖土工程勘測的任務,主要包括以下幾個方面:一是查明工程范圍內的地貌、原始地形,工程條件、巖石成因、類型及深度和分布情況,并綜合評價工程地基的均勻性和穩定性。二是對影響建筑場地穩定性的各種地質,比如泥石流、采空區、活動斷裂、巖溶,以及地面沉降、地基的地震效應等進行勘測,同時對污染土、膨脹土、多年凍土及填土等成因、分布范圍及類型等進行勘測,并制定針對性的防治對策。三是查明對工程不利的埋藏物及其分布情況,比如舊基礎、防空洞、河道及墓穴等。四是查明勘測范圍內地下水的埋藏情況、補給類型及排泄條件,并掌握地下水位的變化情況和規律,是否對建筑材料具有腐蝕性。同時,查明基坑工程各個土層的滲透性,并對地下水的壓力、浮托力和靜水壓力進行評價,明確各種影響建筑工程的不良地質,制定行之有效的防治措施。計算地下水浮力設計水位,提供基坑施工降水技術參與、方法等。五是查明基坑工程的周邊環境,提供巖土參數,為基坑設計提供準確的參數,并對基坑邊坡的穩定性、放坡開挖的可能性進行綜合評價,提出選擇基坑支護結構類型建議,并對地基變形、地下設施對工程影響做出評估。巖土工程在勘測前,應注重與建筑設計的溝通,收集附近坐標、地形建筑總平面圖,建筑物性質、結構、規模及荷載,還有地基變形限度、基礎形式和荷載等。與建筑設計進行溝通的目的,主要是為了在巖土工程勘測前,使勘測人員了解建筑設計的意圖,以便明確工程勘測范圍,做到有的放矢,提高勘測的效率,做到經濟合理、準確無誤,避免由于不了解設計意圖而出現重復勘測的狀況。
2建筑工程中巖土工程勘測的應用
2.1在房屋建筑及構筑物中的應用
房屋建筑級構筑物是指大型共用、一般房屋和高層建筑物,同時也包括工業廠房,特征為均是聳入云端的建筑物。在房屋建筑與構筑物中,對巖土工程勘測的要求,主要體現在以下幾個方面:一是在可行性論證階段,綜合評價擬建場地的適宜性與穩定性。巖土工程勘測首先要收集與工程相關的資料,確保全面性;其次是對收集起來的資料進行詳細的分析,了解并掌握場地的工程地質條件;第三,對于未掌握資料的場地,比如較為復雜的場地,應重新行工程勘測。二是在初步勘測階段,需綜合評價場地內擬建建筑地段的穩定性,在這一階段,巖土工程勘測應初步確定勘測工作量,并確定地質地基勘探線、探孔深度等,最終進行取樣及原位測試。三是詳細勘測階段,應提供建筑物的詳細巖土工程資料,以及工程設計和施工的所需的巖土參數,并評價地基,需要認真勘測。
2.2在地下洞室中的應用
在地下洞室勘測中,巖土工程勘測的任務是,選擇地質條件優越的洞址,并評價地下洞室圍巖分類、穩定性,提出施工方案。在可行性論證階段,收集區域地質資料,并進行現場勘測,掌握地質構造、環境和水文條件,并做出可行性評價;在初步勘測階段,應對確定方案的地質、環境進行勘測,并評價洞口的穩定性,提供初步設計的一句,所采用的方法包括勘探、調查及測試等。而在詳細勘測階段,應對洞口、洞室等的地質和水文條件進行勘測,劃分巖體等級,評價圍巖、洞體的穩定性,可采用的勘測方法包括鉆探、測試和鉆孔物探等。
3結語
巖土勘察技術能夠通過對城市工民建項目現場所采集巖土情況的客觀數據進行準確的分析和測評,對城市工民建項目工程的設計和具體施工細節提供基礎依據。只有對巖土工程的勘察工作予以足夠的重視,才能使城市工民建項目的質量得到保障,才能最大程度的避免工程質量問題。巖土勘察工程大致可分為初步勘察、可行性勘察和詳細勘察三種。其中,初步勘察要根據具體工程初步的設計來進行;可行性勘察要根據工程方案的要求來進行;詳細勘察要符合工程設計的具體要求來進行。巖土工程勘察在任務上根據不同工程的不同勘察階段,也有著不同的具體要求,要準確并客觀的反映施工場地巖土的力學性質、工程地質條件等指標的參數值,并將反映出來的具體參數與工程前期設計、施工客觀條件等項目工程的現實要求相結合,完成對項目工程施工標準的測評,并及時客觀的提出工程中存在的不合理問題,研討出有針對性的、科學合理的具體措施或解決方案,保證項目工程的順利進行。
2巖土工程勘察現有問題
1)工程目標不明確。
在我國目前現有的大多數工程建設中,巖土工程勘察普遍存在著明顯的目標缺乏問題。城市工民建項目工程在建設過程中,因為缺乏明確的勘察目標,難以系統、高效、全面的解決在工程設計或施工過程中出現的各種問題。我國現階段出臺的《巖土工程勘察規范》對勘察過程做出明確規定。舉例來說:在巖土工程勘察的過程中,一定要根據工程的具體情況,確定并繪制包括工程所在地地形以及坐標的全部工程地區的總平面圖,以便工作人員在具體的施工過程中確定工程所在區域地面的高低平整狀態,及時發現地基變形與否。然而,還是有相當大的一部分工程在巖土工程勘察前期,對應該收集的資料收集的不夠具體、全面,在對具體項目工程地面高低平整狀態不夠了解的情況下,草草施工,埋下了很多安全隱患。
2)實施方案不合理。
巖土工程的勘察方案是巖土工程可以正常開展最基本的部分,時刻影響著城市工民建項目的工程質量和工程安全。隨著科學技術的日益發展和全球化進程的逐步加深,與工程建設相關的技術水平也隨之不斷提高,因此,巖土工程要在勘察的管理方面加大力度,才能緊跟生產力的發展需求,滿足越來越多的工程建設對巖土工程勘察的技術水平要求和質量要求。然而,在新興企業逐漸增多、市場競爭日益激烈的今天,巖土工程勘察工作的競爭壓力也越來越大,經常會出現多個勘察單位同時對一個施工項目進行工程勘察的情況。通常,施工單位為了保證將成本降到最低,會選擇報價最低的勘察單位,而這些報價較低的勘察單位在技術、設備和人員等方面存在弱點,也因此報價較低。選用這些勘察單位雖然降低了成本,卻會降低工程的勘察質量。
3)人員技術能力差。
巖土工程勘察質量的好壞,不僅取決于勘察過程中所用到的儀器設備的準確性和先進性,勘察人員的技術能力也是影響勘察質量的重要因素。勘察人員在進行城市工民建項目的巖土勘察過程中,如果對可能用到的勘察知識有所缺乏,或對學過的相關勘察知識不能靈活的運用,不僅無法與不同領域的勘察人員進行全方位互補的內部學習和交流,也無法系統全面的理解和掌握巖土勘察技術的現階段狀況和未來可能的發展,一旦出現比較嚴重的工程建設問題或面對較為復雜的工程時,就不能及時的應用相關的勘察技術予以解決。相當一部分從事巖土工程勘察的工作人員,不能在事前對工程資料有全面、系統、詳細的認識,沒有做到在事前對其分類和整理,以至于在施工的過程中捉襟見肘,在事后又沒有做到及時的總結整理,進而表現出各方面能力比較差的缺陷。
3巖土工程勘察問題的解決措施
1)加強工程管理。
巖土工程勘察對城市工民建項目以內的工程建設有著非常重要的作用以及影響,因此,為了保證工程的使用安全以及質量安全,針對現行巖土工程勘察過程中出現的一些問題,需要制定科學、系統、全面的措施,以強化巖土工程勘察的管理工作,根據具體的勘察內容做出具體并且全面宏觀的管理,保證巖土工程勘察在工程建設中應有的效果。比如,強化在巖土工程勘察過程中對收集到的資料的管理,對其進行系統全面的整合,以便勘察人員在具體的施工過程中,全面掌握工程現場巖土的全方面特性,減少勘察工作中不必要的工作量,提高勘察人員的工作效率與工作質量。
2)利用先進技術。
將先進的巖土勘察應用科學技術利用到具體的城市工民建項目工程建設中,既可以保證工程質量,又可以提高工程效率。舉例來說:在具體的工程建設中,可以運用先進、高效的探測設備對具體工程進行操作,應用適時集處理,既可以降低成本,又可以加快工程勘察速度并保證勘察質量;還可以在獲取地質界面的勘察設備中,將測試點進行加密處理,處理之后的設備可以在工程地質的勘察工作中擁有更加完善的水平,解決在原來的勘察過程中劃分不夠準確等問題,提高在巖土勘察過程中勘察具體數據的可信度和準確性,有利于提高工程建設在質量上的保證。
3)提高人員素質。
除了技術層面和管理層面的問題,從事巖土工程勘察工作人員的素質問題也是不容忽視的重要因素,勘察人員綜合素質的好壞直接影響著最后勘察的數據的準確性,進而影響到工程質量的高低。可見,提高勘察工作人員的綜合素質,也是解決巖土工程勘察問題的有效措施,可以在一定程度上提高工程建設的質量。因此,勘察單位要對從事勘察技術工作的人員進行知識更新以及技術培訓,讓技術人員及時了解并認識到國內外先進的相關技術與典型案例,定期組織人員進行相關方面的交流與討論,并為勘察人員提供實踐機會,讓勘察人員在最短的時間內可以將新的先進技術應用到實際操作中來,可以從側面提高工程建設的最終質量。
4結語
武烈河沿岸及山間溝谷地段主要為第四系松散孔隙潛水及基巖表層風化裂隙潛水,孔隙潛水主要賦存于第四系全新統地層下部的砂礫石中。武烈河Ⅰ級階地,地下水水位埋深3.2~5.1m,含水層厚度為6.0~8.0m,地下水水位一般年變幅1.5~2.5m。山間溝谷的含水層主要為圓礫層,地下水穩定水位埋深0.9~8.5m,地下水年變幅1.5~2.0m。水質分析結果表明,該區地下水為HCO3--SO32--Ca2+型弱堿性微硬淡水,pH值為7.1~7.4,屬二類地質狀況,地下的砼結構和鋼砼混合結構可能會受到地下水的微弱腐蝕。該河區的二級階地、緩坡、暴露的山脊部分幾乎沒有地下水,所以區中的地下水大都由降水產生,和武烈河、灤河的水位也有著很大的關系,一般通過地下徑流排出。
二、巖土工程中地下水引起的危害及預防措施
開展巖土工程的施工時,地下水的不良影響主要體現在地下水位的變動和地下水的運動引起的壓力,但這兩者會導致地下的土層結構發生改變,進而使土質疏松、軟化,最終使大量地下水層流失,產生管涌、基坑突涌等事故。
1地下水位變化引起的危害
(1)導致地下水位上升的因素多種多樣
一般有地質狀況、環境狀況和人類活動等,例如:巖土層狀況、巖石性質、降水多少、溫度和具體操作等。這些因素可能都會使地下水位上升。該現象導致的不利后果有:地下土體質量的降低,建筑物所受到的腐蝕作用增大;巖土體可能出現位移、崩塌等情況;一些巖土體的自然結構、硬度等也會被破壞;還可能會使該地區的土壤出現飽和液化、流砂、管涌等現象;由于滲透作用的提高,還可能會影響建筑基礎的穩定性。
(2)地下水位下降多半是人為因素所致
如地下水被大量抽取、修建水庫截流,導致下游地下水補給不足等。地下水位下降趨勢較大時,會引起地裂、地面沉降、地面塌陷等地質災害,還可能產生水源匱乏、水體污染,地表植物無法生長等惡劣影響,這對于巖土結構和建筑物的穩定性都有著非常不利的影響,甚至還會威脅人們的生命財產安全。
(3)若地下水位經常變化則極易使巖土結構發生不均勻脹縮或是不規則的變形
若巖土結構的脹縮變化太大,還可能產生地裂問題,影響附近建筑物的整體穩定性。此外,地下水位的變化必然會使其滲透性受到影響,這可能會使土體硬度降低、含水量提高等,進而影響土體的承載力和強度,嚴重威脅巖土工程的正常施工。
2地下水活動產生的壓力作用引起的危害
自然條件下,地下水的各種運動只會出現很小的壓力,附近建筑、土體等也不會受到不良影響。可是人類在進行巖土工程的施工時,會使地下水的運動平衡遭到破壞,再加之動力壓力的影響,就會導致一系列惡劣的巖土工程問題,流沙、管涌等就是出現頻率最高的。
3巖土工程中地下水引起危害的預防措施
進行工程勘察工作時,要先對基坑挖掘可能對周邊土體的隔水層厚土、性質等造成的影響,并科學的確定含水層隔板的深度和承壓水頭的具置。還要以基坑實際的挖掘深度為依據。來預估進行開挖工作時含水層及隔水層受到的影響,是否可能出現突涌和管涌情況。若有出現該現象的可能,則必須事先制定高效應對方案:首先,進行基坑挖掘工作時,一定要把握好實際的深度,并將基坑底部的隔水層厚度控制合理的范圍內,將突涌發生的可能性降到最小。其次,基坑周圍要設置排水孔,降低承壓水頭壓力。施工過程中,要在基坑周邊修建排水溝,強化地面硬化處理,確保基坑內及周邊積水能夠及時排出,避免地表水下滲至基坑周邊土體中,導致基坑周邊水位抬高等影響基坑安全性和穩定性的不利狀況發生。此外,建筑物的四周還要留有補水設備,防止因降水不足而出現干旱或供水不足現象,這也可能引起地裂、地基沉降等問題。
三、結語