关于岩土工程勘察技术的思考

2015-04-08杨锋

四川水泥 2015年9期

关键词：岩土测试工程

杨锋

(海南赣龙岩土工程勘察院，海南海口 570216)

关于岩土工程勘察技术的思考

杨锋

(海南赣龙岩土工程勘察院，海南海口 570216)

本文主要介绍岩土勘察工程的现状分析以及目前多遇到的种种问题。针对各项问题，系统而详细地介绍了岩土工程勘察的目的及意义。最后重点分析岩土勘察传统技术与新技术的应用。

岩土工程勘察、技术、意义

随着我国科学技术的不断进步，综合国力与日渐增，我国已进入全面高速发展阶段。现今工程建筑越来越多，工程建筑的模式也是越来越多，为此工程建筑的难度也越来越大，岩土工程勘察的重要性突出的越来越明显。岩土工程勘察技术是各项工程设计和施工的基础，是施工过程安全与稳定的重要保障，做好岩土工程勘察工作不容忽视。

一、岩土工程勘察的含义和研究对象

岩土工程是欧美国家于上世纪60年代在土木工程实践中建立起来的一种新的技术体制。主要是研究处理求解岩体和土体工程两方面的问题，其中包括地基与基础，边坡以及地下工程方面问题等。它涉及到岩体与土体的利用、政治和改造，包括岩土工程的勘察、设计、施工和监测四个方面。

在土木工程中，各种建筑物以岩土体作为建筑材料、工程结构或建筑环境，岩土工程的地位相当重要。而且随着工程规模越来越大，岩土工程问题就越来越突出，越来越复杂，给岩土工程的发展提出各种新的、前所未有的挑战。特别是在建设高层、超高层建筑物的过程中，我们常用的天然土体材料是达不到这样的荷载要求的。这就需要对桩基础或对地基土进行处理，研究桩身的尺寸、研究材料的强度、研究桩基持力层和承载力、施工时根基坑开挖支护和降水等问题。

工程岩土体是地质体的一部分，其工程性质的形成和演化以及对建筑的适应性，与它的物质组成、结构和赋予环境息息相关。因此，岩土工程师在着手解决任何一项岩土体的地质工程问题时，首先要查明岩土体的地质特征和场地工程地质条件，尤其是地质条件比较复杂的重大岩体工程，岩土工程勘察更显得重要，甚至会成为影响工程效益、投资或者成败的关键。

二、岩土工程勘察的任务和目的

岩土工程勘察的主要任务是按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求，为工程的设计、施工以及岩土体治理加固、开挖支护和降水等工程提供地址资料和必要的技术参数，对有关的岩土工程问题作出论证和评价。具体任务内容包括以下五个方面：其一为阐述建筑场地的工程地质条件，指出场地内不良地质现象的发育状况及其对工程建设的影响，对场地稳定性作出评价。其二为查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件，提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。其三是分析、研究有关的岩土工程问题，并作出结论和评价。其四是对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设计、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出建议和论证。其五是预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响，并提出保护措施的建议。

岩土工程勘察的目的是为该工程技术上的可能性和经济上的合理性提供保证，以不致对地质环境和建筑工程形成不应有或可避免的破坏，以致对工程本身和人类的生活环境产生影响。所谓技术可能性指在地质环境中兴建的某建筑物安全性保障。换言之，建筑物地基对基础的适应性如何，当二者不相适应时，能否通过改变基础结构或改良地基性质使其达到相互适应。而经济合理性则指通过对建筑物地区地质条件的深入研究后，在保证工程稳定性的前提下，选出经济成本最低的建设方案，已达到经济上的合理性和可行性。

三、岩土工程勘查技术

岩土工程勘察主要作用是利用各种勘察技术和勘察手段，准确查明建筑场地的工程地质条件，进而分析在工程建设过程中可能出现的问题，提前对场地地基的稳定性和适应性作出评价与结论。下面简要分析岩土工程勘察过程中应用到的技术。

3.1 传统勘察技术

（1）标准贯入试验

标准贯入试验是一种在现场用63.5kg的穿心锤，以76cm的落距自由落下，将一定规格的带有小型取土桶的标准贯入器打入土中，记录打入30cm的锤击数（即标准贯入击数N），并以此评价土的工程性质的原位试验。这种测验方法适用于砂性土和粘性土，不适用于碎石类土及岩层。优势是操作简单、使用方便，地层适用性较广。但也存在缺点，试验数据离散型较大，精度较低，对于饱和软粘土，远不及十字板剪切试验及静力触探等方法精度高。

（2）地球物理勘探技术

地球物理勘探技术是通过物探仪器，并综合物理学、电子学、计算机技术、材料学等多门学科的理论知识，利用地壳中各种岩石、矿石的物理性质差异来研究地质构造或探测地下矿产的一种方法。该方法的应用领域非常广泛，除应用于岩土工程勘察之外，还应用于能源的勘探与开发，地质灾害预测和地球环境污染监测等方面。

（3）静力触探技术

静力触探技术是利用机械设备将金属探头通过静力压入土中，再通过传感器或直接测量仪表等工具测试土层对探头的贯入阻力，以此判断地基土的物理性质。该方法一般应用于饱和砂土、砂质粉土或者高灵敏度软粘土，不适用于碎石土层、砾石土层或者比较密实的沙层。静力触探技术的优点是可以连续、快速、准确地测试出各土层的贯入阻力指标，缺点是不能对土层进行直观测试，且测试深度受限。不能超过80cm。

3.2 岩土工程勘察新技术

（1）数字化勘察技术

随着科学技术的不断进步，传统勘察方法已不能满足工程建设的需求，数字化勘察技术是岩土工程勘察技术发展的必然。复杂的地质构造均能经过抽象而形成四种元素的集合：点、线、面、体。点如测点等，线如地质剖面线，面如人工填土层等厚面，体如地下岩体等。任何地质对象在空间上都具有一定的性质特征和形态，占有一定的位置和范围，而且和其他地质对象存在着空间联系。这种方法就是通过工程地质体外表面的方式来表达均质地质体，把一系列同属性的点按一定规则抽象连接起来，形成网状曲面片，进而确定整个地质体的空间属性。该方法的优点是可以应用于任何地质的勘察研究，缺点是精准性比较差。

岩土工程勘察数字化系统是一个信息处理系统，其主要作用就是对得出的信息及数据做需求分析，从而准确表达出用户需求。首先要做的是建立数据库概念模型，这其中要包括文档资料、图形资料、地层、钻孔等信息。用户将原始数据输入系统，经过系统分析形成最终数据。最终数据包括文档资料和图形资料两大类，其中文档资料又包括地质勘查报告等信息，图形资料包括连线剖面图、单孔柱状图等。每一次数据库的实现都要经过原始数据—中间数据—最终数据的时间序列关系进行。

（2）测试新技术

测试新技术利用现代先进的科学技术，将土工测试从研究中的某一点发展到二维面，再发展到空间体。这样的测试方法无孔、无破损，减少工程测试的工作强度，提高了测试结果的准确性。岩土工程测试技术包括室内测试、原位测试和原型监测三大类，除此之外，还包括有各种各样的模型试验，种类极多，但各有特点和用途。通过和计算机技术相结合，就可大大提高工作效率。一台计算机就可以同时监控几台甚至几十台同结仪，并通过计算机进行自动数据采集处理、绘图、制表，使得复杂多样的测试技术得以高效、准确的实现。但我国目前在这方面的参数测试技术还不太成熟，需要进一步完善。