巖土工程源于上個世紀中期的歐美,主要用于土木工程。以巖土工程以求解巖體與土體工程問題中的地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問題作為研究對象。根據(jù)國際上通用的定義,巖土工程勘察是根據(jù)建設(shè)工程的要求,對建設(shè)場地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件進行查明,并作出評價。根據(jù)規(guī)定,任何土木工程建設(shè)必須進行建筑物場地及環(huán)境地質(zhì)條件的評價之后,才能進行實質(zhì)性施工。
一、巖土工程勘察在我國的發(fā)展過程
我國最早進行巖土勘察是在建國初期,當時由于國民經(jīng)濟建設(shè)的需要,沿用前蘇聯(lián)的模式建立了地質(zhì)工程勘察體系,此時的巖土勘察技術(shù)和方法雖然還不是很完善,我國自1980年開始針對以上出現(xiàn)的問題進行建設(shè)工程勘察、設(shè)計專業(yè)體制的改革,進而出現(xiàn)了巖土工程體制。在這一體制的要求下,勘查與設(shè)計、施工、監(jiān)測密切結(jié)合起來,巖土勘察服務(wù)于工程建設(shè)的全過程。隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快,高層建筑以及各項大型工程越來越多,對天然地基穩(wěn)定性計算與評價、樁基計算與評價、基溝開挖與支護、巖土加固與改良等方面的要求,對勘探、取樣、原味測試和監(jiān)測的儀器設(shè)備、操作技術(shù)和工藝流程等都需要進行不斷的創(chuàng)新。我國現(xiàn)行的《巖土工程勘察規(guī)范》,是為了使巖土工程能夠適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟的需要,相關(guān)部門于1995年3月1日正式制定實施的。該規(guī)范的實施標志著我國巖土勘察工作真正進入了規(guī)范化階段。
二、巖土工程勘察常用的方法
巖土工程勘察的技術(shù)方法主要包括以下幾個方面
[2]:
(1)工程地質(zhì)測繪與調(diào)查。
工程地質(zhì)測繪與調(diào)查是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作,一般在勘察的初期階段進行,具體進行實地境況描繪和相關(guān)附屬物精細調(diào)查,高質(zhì)量的測繪工作能相當準確的推斷地下地質(zhì)情況,起到有效指導(dǎo)其他勘察手段的作用。
(2)巖土工程勘探與取樣。
此技術(shù)手段包括物探、鉆探和坑探等方法,是用來調(diào)查地下地質(zhì)情況并可利用勘探工程取樣或進行原位測試或監(jiān)測。可以在根據(jù)勘探目的,勘察種類和勘察地地質(zhì)的實際條件靈活進行方法手段的選擇。
(3)原位測試與室內(nèi)試驗。
本手段的主要目的是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術(shù)參數(shù),包括巖土的物性指標、強度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)。
(4)現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測。
現(xiàn)場檢測與檢測是巖土勘察工作的重點環(huán)節(jié),大量的工作在施工和運營期間進行,檢驗與監(jiān)測所獲取的資料,可以為指導(dǎo)現(xiàn)場施工和作業(yè)修改提供有力的證據(jù),還可以反利用這些資料求出某些工程技術(shù)參數(shù),使之在技術(shù)和經(jīng)濟優(yōu)化方面有據(jù)可循。隨著近些年來,物理測距技術(shù)和光學遙感研究的深入發(fā)展,“3S”(遙感技術(shù)、地理信息系統(tǒng)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng))技術(shù)的引進以及地球物理層成像技術(shù)(CT)被引入實際工作中來,極大的方便了巖土勘察工作的開展。
三、巖土工程勘測的主要內(nèi)容
巖土工程勘察的工作內(nèi)容包括工程地質(zhì)調(diào)查和測繪、勘探及采取土試樣、原位測試、室內(nèi)試驗、現(xiàn)場檢驗和檢測等內(nèi)容,最終對場地工程地質(zhì)條件進行定性或定量分析評價,編制滿足不同階段所需的成果報告文件
[3]。主要內(nèi)容分為以下四個方面:
(1)可行性研究勘察
可行性研究勘察又叫選址勘察,是項目建設(shè)初始階段,根據(jù)地質(zhì)資料和相關(guān)的地質(zhì)考察結(jié)果和以往文獻,對工程的可行性做出評價。可行性勘察工作的開展是建立在充分的可利用信息、資料的基礎(chǔ)上開展的,如果現(xiàn)有資料不足以說明問題時,要采取相關(guān)的工程地質(zhì)測繪手段和方法對場址的穩(wěn)定性和適宜性做出巖土工程評價,利用所掌握的資料對工程的可行性做出客觀評價。
(2)初步勘察了解地質(zhì)結(jié)構(gòu)
其目的是密切結(jié)合工程初步設(shè)計的要求,提供可靠的工程地質(zhì)資料,對場地內(nèi)擬建建筑地段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進行評價,提出巖土工程方案設(shè)計和論證。基本方法為:在分析已有資料的基礎(chǔ)上,根據(jù)需要進行工程地質(zhì)測繪,并以勘探、物探或原位測試為主,在此過程中根據(jù)具體的地形地貌、地層和地址結(jié)構(gòu)條件,布置勘探點、線、網(wǎng),原則上要求每一巖土層均應(yīng)取樣。
(3)詳細勘察
此階段的任務(wù)應(yīng)按不同建筑物或建筑群提出詳細的巖土工程資料和設(shè)計、施工所需的巖土工程評價,并對建筑物地基基礎(chǔ)的設(shè)計、施工和使用提出具體的建議。勘探和原位測試是這個階段常用的勘察方法,這個階段可以為后續(xù)工作的開展進行相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。既能對建筑施工圖的設(shè)計提供參考,也能全面施工階段的安防工作。
(4)施工勘察
這種方法常用于對條件復(fù)雜或有特殊施工需要的重大工程地基進行施工勘察,主要是檢驗與監(jiān)測工作、施工地質(zhì)編錄和施工前地質(zhì)預(yù)報、檢驗地基加固效果等,是勘察工作的輔助工作,可以根據(jù)實際情況決定是否進行。
4巖土工程勘察常見問題與解決措施
(1)巖土工程勘察存在的問題:
1)缺少勘察綱要:
巖土工程勘察綱要是指導(dǎo)勘察各項工作的綱領(lǐng)性文件,是勘察工作順利完成的保證。有的綱要,針對性不強,對勘察工作指導(dǎo)意義不大,影響勘察成果的質(zhì)量。
2)勘察方案不合理:
由于目前勘察市場競爭激烈,一個項目往往有多家勘察單位同時編制勘察方案及報價,而且業(yè)主多數(shù)以低價中標,在這樣的情況下,勘察單位為了能夠爭取任務(wù),不是根據(jù)工程實際情況布置勘察方案,而是減少勘察工作量,壓低預(yù)算價,該做的實驗項目少做甚至不做,勘察工作粗糙,勘察手段比較單一,不能滿足規(guī)范和設(shè)計要求。
3)合理選擇原位測試方法的問題:
在巖土工程勘察中,原位測試是十分重要的勘察手段,它在探測地層分布、測定巖土特性、確定地基承載力等方面,有突出的優(yōu)點。標準貫人試驗適用于砂土、粉土和一般粘性土;霞型動力觸探試驗適用于砂土、中密及以下碎石土、全風化基巖等等),然后確定采用哪些原位測試方法,以確保勘察測試手段的合理性和勘察結(jié)果的正確性。
(2)有效提升巖土工程勘察的措施:
1)要妥善處理巖土工程勘察理論與實踐的關(guān)系。巖土工程勘察領(lǐng)域所屬的基本理論,包含土力學、工程地質(zhì)、工程力學理論等方面,這些多數(shù)為模仿科學的理論。從本質(zhì)上說,巖土工程的過程,是在理論指導(dǎo)下,應(yīng)用個人經(jīng)驗,結(jié)合實踐,構(gòu)建模型,技術(shù)人員運用精確的參數(shù)數(shù)據(jù),良好的判斷,解決實踐問題的過程。
2)重視勘察現(xiàn)場的巖土取樣和原位測試工作。巖土取樣和原位測試是巖士工程勘探結(jié)果的重要數(shù)據(jù)來源,也成為解決巖土工程勘探技術(shù)問題的重點。這首先是由于測試數(shù)據(jù)是分析評價的基礎(chǔ),沒有完整,可靠,適用的測試數(shù)據(jù),一切分析評價都是空中樓閣。其次,巖土工程測試有較大難度,在鉆探取樣、樣品制備過程中,總會有一定程度的擾動和受力環(huán)境差異,對測試結(jié)果影響較大。巖土體是非均質(zhì)體,具有明顯的各向異性,測試結(jié)果應(yīng)具有代表性。
3)重視地質(zhì)鉆探的過程控制。巖土工程勘探中的地質(zhì)鉆探仍是目前最主要,最有效的勘察手段之一,因此在進行巖土工程地質(zhì)鉆探過程中必須根據(jù)不同的巖體、地層條件和取樣、測試要求對鉆孔進行設(shè)計控制,以達既能滿足技術(shù)要求又能提高經(jīng)濟效益的目的。采取土樣宜采用快速靜力連續(xù)壓入法,亦可采用重錘少擊方法,但應(yīng)有導(dǎo)向裝置,避免錘擊時搖晃。通過這樣的控制,才能保證鉆探質(zhì)量,確保勘探數(shù)據(jù)的準確性。