综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用

2016-12-05王东生中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司湖南长沙410000

低碳世界 2016年22期

王东生（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南长沙410000）

综合勘察技术在岩土工程勘察中的应用

王东生（中国有色金属长沙勘察设计研究院有限公司，湖南长沙410000）

传统的岩土工程勘察主要是采用钻探技术，目前随着科技的发展以及对岩土工程勘察工作要求的不断提高，越来越多的技术被运用到岩土工程勘察中。在岩土工程勘察工作中，只有运用综合勘察技术才能够满足岩土工程对地质条件的需求。本文主要阐述了岩土工程勘察的几个重要技术以及综合勘察技术在岩土工程中的运用。

综合；勘察；岩土工程；钻探；试验

引言

目前，岩土工程勘察要求更加深入、更加精准、更加细化。基于此，综合勘察技术在岩土工程勘察中扮演着越来越重要的角色。在岩土工程勘察中，运用综合勘察技术可以有效的提高勘察质量和勘察进度，促进岩土工程勘察行业的不断发展。

1 工程概况

拟建建筑为1栋3层楼，设计条形基础，框架结构，要求基底荷载标准值160kPa。拟建建筑平面形状为矩形。按《建筑地基基础设计规范》（GB50007～2011）划分，勘察区建筑物属丙类建筑；按《岩土工程勘察规范》（GB50021～2001，2009年版）划分，工程重要性等级为二级，场地等级为三级，地基复杂程度等级为二级；综合以上条件，岩土工程勘察等级确定为乙级。该勘察区地层为冲洪积沉积层，上部为粘性土，下部为冲洪积形成的碎石土层。地形较为平坦。场地地下水主要赋存于砂卵石层中，为第四系松散岩类孔隙潜水，主要接受地下水侧向径流及大气降水补给，具有侧向补给好，水流交替循环强烈，水位恢复迅速的特点。由于卵石层透水性强、富水性好，故含水丰富，渗透系数一般15～20m/d。丰水期地下水位埋深约3～5m，地下水水位年变幅为1～2m。地下水无色、无味、透明，水质类型一般为HCO3-Ca型水。

2 勘察目的

针对拟建物提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数；对建筑地基做出岩土工程评价，并对地基类型、基础形式、基坑开挖、降水及支护、地基处理和场区不良地质作用的防治等提出建议。主要有以下几个方面的目的：

（1）查明建筑物范围内各岩土层的类型、深度、分布、工程特性，基岩种类、风化程度及其工程性状。分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力，提供地基基础设计、施工所需的岩土参数。

（2）查明有无不良地质作用及其类型、成因、分布范围、发展趋势及危害程度，并提出评价与整治所需的岩土技术参数和整治方案建议。

（3）查明地下水类型、埋藏条件；提供地下水位及变化幅度，判定环境水和土对建筑材料的腐蚀性。

（4）划分场地类别，评价场地的稳定性及建筑适宜性，提供抗震设计基本参数。

（5）提供基坑开挖、设计所需的岩土参数，分析基坑开挖、降水对周边环境的影响，对基坑支护提出初步建议。

（6）提出对建筑物地基处理、基础型式及持力层选择的建议。

3 综合勘察技术的运用

根据场地的工程地质条件，结合拟建物具体特征，本次岩土工程详细勘察以工程地质测绘、工程地质钻探、工程物探、工程测量、孔内原位测试及室内试验、现场检验与监测等综合手段进行勘察，做到点面结合，定性与定量结合（以定量为主），使用合理的工作量以取得可靠、准确的勘察成果。

3.1 综合勘察技术原理

3.1.1 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。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法，高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况，起到有效地指导其他勘察方法的作用。

3.1.2 勘探

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上述各种勘探方法。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。

3.1.3 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。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入可以大量取样。

3.1.4 现场检验与监测

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。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，井以此为依据及时修正设计，使之在技术和经济方面优化。

3.2 各勘探方法技术工作布置

3.2.1 工程地质钻探

钻探用以揭露地层及采取土、水试样，并在钻孔中进行原位测试，其目的是查明场区第四系成因、分布、厚度，查明基岩种类、风化程度等。采用XY-100型钻机和XY-180型钻机施工，以揭露地层及采取岩、土试样，并在钻孔内进行原位测试，第四系取芯率100%，岩石岩芯采取率不低于80%。本次勘察沿拟建物角点及地下室周边、多层区域按拟建建筑群方格网综合布置勘探点139个。技术孔不少于钻孔总数的1/2，采取不扰动土样钻孔数不少于钻孔总数的1/3。根据对区域地质及相邻场区工程地质条件的了解，场区基岩面埋藏较深，约10m左右存在厚度约5.0m厚的密实粗砾砂层，可作为桩端持力层。依据相关规范，结合拟建物的特征，一般性勘探孔要求进入预计桩端下不少于3.0m；控制性孔要求进入预计桩长以下不少于5.0m，或进入基岩中等风化带不少于0.5m。如图1为钻进方法示意图。

图1 钻进方法示意图

3.2.2 原位测试

本次勘察主要采取标准贯入试验、重型动力触探试验原位测试手段，测试第四系和基岩强风化带的密实程度及其变化特征，为岩土力学指标的提出提供依据。本次布置标准贯入试验孔49个，重型动力触探试验孔18个。如图2为标准贯入性试验示意图。

图2 标准贯入性试验示意图

3.2.3 声波测井

采用SD-IV型声波检测仪单孔测试法进行岩土体剪切波速测试，用以评价场地类别。岩土体剪切波速测试间距为1.0m。本次共布设声波测井孔4个。

3.2.4 取样及室内土、岩、水试验

在钻孔中采取土样进行常规土工试验，提供第四系各土层的物理力学性质指标；在钻孔中取水样进行水化学简分析试验，判定地下水类型及对建筑材料的腐蚀性。在钻孔中取岩石试样进行点荷载试验，确定中等风化岩石在天然状态下的饱和单轴抗压强度，提供基础设计所需的力学参数，为计算岩石地基承载力提供依据。本次共布设51个取土孔，10个取岩石试样孔，取水试样孔3个。