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【摘 要】本文针对国内岩土工程勘察现状,对岩土工程勘察理论与经验等问题进行了探讨.结合从岩土工程勘察的野外勘探、室内土载试验以及岩土工程分析评价方面分析了岩土工程勘察中常见问题,提出了一些看法,指出勘察工作中需要注意的问题。
【关键词】野外勘探;岩土工程;分析评价
The rock soil engineering investigate a related problem study
Kong Jin-biao
(Zhejiang Hanzhou 310000)
【Abstract】This paper proposes geotechnical engineering situation, on the theory and experience of geotechnical engineering investigation and other issues were discussed. Combined with the field from exploration and geotechnical engineering investigation, laboratory soil testing and geotechnical analysis contained in the evaluation of the geotechnical Engineering Investigation FAQ, made some remarks, pointed out that the survey work needs attention.
【Key words】Field exploration; Geotechnical engineering; Analysis and evaluation
1. 前言岩土工程勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论,按照科学的勘察程序与方法,利用有效的测试仪器和技术,调查和工程建设有关的工程地质条件,评价存在的与岩土工程有关的工程地质问题,为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料。在实际工作中,因市场竞争的影响,岩土工程勘察表现出时间短、突击强的特点,往往出现一些难以弥补的问题,现从野外勘探,室内土工试验及岩土工程分析评价等方面做一下探讨:
2. 野外勘探工作的几个方面
岩土工程勘探工作是在现场踏勘、收集勘探区地质资料,明确拟建工程的结构、类型、基础埋深、基本荷载情况等的基础上,编写勘察大纲,制定勘探工作量,但在实际工作中,因勘探区地层了解不详、建筑物结构、功能等情况的不明确,往往出现很多问题,具体表现在以下几个方面:
2.1 勘探点间距。
实际工作中,勘探人员虽严格按原定大纲执行,但因现场编录人员的不仔细,不能做到随机应变,造成在内业资料整理中发现相邻两勘探点地层变化很大,甚至相差悬殊的情况。另外,在对勘探区岩土特性不太了解的情况下,按某个地基等级进行勘探,在室内对所采集的岩土试样进行分析时,发现如盐渍土、湿陷性土等特殊性岩土,使地基等级发生变化,造成勘探点间距的不合理。遇复杂地基情况,应按规范要求加密勘探点,不能局限于经济或时间等因素而坚持原勘探方案不变,否则难以查明场地工程地质情况,埋下工程隐患。大部分勘察人员遇到上述情况,都会进行补充勘探,完善勘察工作,造成一定的成本支出。但在工勘市场竞争激烈、盲目压价的地区,遇到这种情况,勘察人员可能会闭门造车,给工程建设造成资金浪费或埋下工程隐患。
2.2 勘探点深度。
建筑基础形式结构形式不同,勘探深度不同,如5~6 层砖混结构住宅,勘探孔深15m 可满足要求,在工程地质条件好的密实碎石土及基岩区可适当减小深度,而多层框架结构商场,高度较大的地下室,由于柱网的柱荷载大,基础面积大甚至可能采用桩基,尤其在细土平原区可能存在软土层的情况下,15m 深度不能满足要求。相反,在有丰富经验的碎石地区,对2、3 层一般建筑物,也盲目地勘探15m 深,造成不必要的浪费。
2.3 原位测试。
原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓“捷径”,静力触探按规定应定深调零以减少零漂,有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其在气温与地温相差较大的冬、夏季,触探指标相差更大;标准贯入试验不按规定进行杆长和孔深校正,在缩径和孔底有残留时,不能及时发现标贯器未落至测试位置,造成标贯击数严重失真;重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆以减小侧摩阻,但在施工中由
于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部遇到稍大卵石锤击不进而放弃连续贯入,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探击数不够详实,进而造成对碎石土评价的困难。
2.4 地下水位观测。
地下水位量测要求应各勘探点同时进行,量测时间须在最后一个钻孔施工完成24h 后进行,量测时需考虑周围地下水的开采情况,水位量测应与钻孔坐标、标高回测相结合,精度要求为±2cm。但实际施工中,对钻孔(探井) 中水位的量测,终孔即测,也不考虑附近有无抽水井及地下水溢出的陡壁等,以致所量测的地下水位极为不准,甚至给工程施工带来意想不到的麻烦。
2. 5 试样采取。
试样采集中,没有严格按照规范要求,原状样高度不够,数量不足或密封不到位,造成土中含水量散失,有时用于颗分或土盐化学分析的碎石土试样,采集时因从井壁敲刻接收不好,造成多为大颗粒,影响对实际级配的定性或土盐化学分析的准确性。采取地下水试样时,钻孔才终孔即采取,尤其是采用冲洗液或泥浆护钻进的钻孔,其水样成份根本就无法代表地下水的真实成份。
3. 室内土工试验
3.1 粉土的划分
按规范,粉土是粒径大于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数等于或小于10 的土。在实用中,由于颗分试验较复杂,仍存在仅按塑性指数来划定粉土的不全面、不准确的做法;另外,按GB50021-2001 规定粉土承载力特征值深宽修正及按G5007-2002 规定进行液化判别均须根据粘粒含量值来进行计算。
3.2 剪切试验。
现很多勘察设计单位没有配备三轴剪切仪,多用快剪仪进行剪切试验。直剪试验受力条件复杂,排水条件不易控制,按GB/ T50123 - 1999 之规定,快剪试验一般适用于渗透系数小于10~6cm/s的细粒土,对于一般粉质粘土和粉土,其渗透系数多大于10- 5cm/s 值剪试验非常勉强,其试验所得参数可信度不足,仅能供参考用。
3.3 土粒比重试验。
很多地区勘察单位,对比重试验并不重视,多采用经验估计 值,很少进行实测,在岩土工程中,这种误差可以接受,但在涉及到渗透流稳定分析的工程中,就会造成相当大的影响,甚至会得出错误的结论。
4. 岩土工程分析评价
4.1 地基均匀性评价。
高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》JG72 - 90 之规定进行,但对一般建筑, GB50021 - 2001 规定要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应的评价方法进行评价,许多单位参考高层建筑地基均匀性评价的方法进行评价,目前,许多专家认为这种评价方法不太合理,需要各地区定制相应的评价方法。
4.2 地基承载力特征值的确定。
我国幅员辽阔,土质条件各异,用查表法按GBJ7 - 89 规范确定地基土承载力值在大多数地区可能适合或保守,也可能在某些地区会不安全,故GB5007 - 2002 取消了按表格查取承载力的办法,但大多地区仍在采用,因为很多地区的经验不足,没有能够建立起自己的成熟经验,基本上仍是各勘察单位各自为政,沿用89 规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验,逃避责任,降低承载力指标,造成工程浪费。
4.3 地震效应问题。
对丙类建筑可依据地层fak 值估算场地地层剪切波速,但对重要建筑必须进行波速测试。但有的勘察单位用一句“根据地区经验”来确定覆盖层厚度,判定场地类别,这将对工程的抗震造价有很大的影响。另外,地基处理后剪切波速、场地地基土类别及场地类别是否会发生变化呢,这在岩土工程评价中很少给予重视。
对饱和粉土或砂土进行液化初判时,地下水位的选取应为设计基准期内年平均最高水位,也可按近期内年最高水位采用,但很多单位则采用勘探时量测的水位,这是不合理的。
4.4 基础方案的选择。
在基础方案的选择上,勘察人员应同设计人共同分析研究,从多个可行方案中选取既经济又合理的方案。现大多勘察单位图省事,既不与设计协商,也不多考虑工程造价,仅提供单一的基础方案,设计方也不问原由,拿起就用,可能给工程造价造成很大的影响。另外,基础方案的选择应依据场地地层情况,并结合地区经验两方面综合分析,忽视任何一方面均可能造成错误。
5. 理论与经验的关系
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,这些工程理论都是一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。岩土工程问题的解决过程实际上是在理论的指导下,岩土工程技术人员利用自己的工程经验,结合工程实际情况,建立相应本构模型,运用合理适宜参数,加上良好的判断力,解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说,扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。在学习和运用理论的过程中,一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。而积累经验的过程可分为分析与预测→现场观测→对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程,可见积累经验的过程也离不开理论的支持。笔者认为:理论与经验在岩土工程勘察中具有同等的地位,过分强调哪一点都是不合适的。笔
者讨论此问题,目的在于目前很多岩土工程技术人员过分强调经验,而对理论的学习和运用不足,这种现象对岩土勘察技术的发展不利;同时用于对年轻技术人员的传、帮、带上,不利于年轻技术人员的成长,甚至会出现以讹传讹。
6. 结束语
综上所述,是作者在多年勘察工作中实际遇到一些常见问题,在此列举意在能够提醒广大勘察人员,避免类似问题在日常工作中发生,给工程设计、施工提供详实、科学、准确的地质依据。
[文章编号]1006-7619(2010)06-30-759
【关键词】野外勘探;岩土工程;分析评价
The rock soil engineering investigate a related problem study
Kong Jin-biao
(Zhejiang Hanzhou 310000)
【Abstract】This paper proposes geotechnical engineering situation, on the theory and experience of geotechnical engineering investigation and other issues were discussed. Combined with the field from exploration and geotechnical engineering investigation, laboratory soil testing and geotechnical analysis contained in the evaluation of the geotechnical Engineering Investigation FAQ, made some remarks, pointed out that the survey work needs attention.
【Key words】Field exploration; Geotechnical engineering; Analysis and evaluation
1. 前言岩土工程勘察是运用地质学、岩土力学、工程地质学的理论,按照科学的勘察程序与方法,利用有效的测试仪器和技术,调查和工程建设有关的工程地质条件,评价存在的与岩土工程有关的工程地质问题,为工程建设的设计、施工等提供详实、科学、准确的地质资料。在实际工作中,因市场竞争的影响,岩土工程勘察表现出时间短、突击强的特点,往往出现一些难以弥补的问题,现从野外勘探,室内土工试验及岩土工程分析评价等方面做一下探讨:
2. 野外勘探工作的几个方面
岩土工程勘探工作是在现场踏勘、收集勘探区地质资料,明确拟建工程的结构、类型、基础埋深、基本荷载情况等的基础上,编写勘察大纲,制定勘探工作量,但在实际工作中,因勘探区地层了解不详、建筑物结构、功能等情况的不明确,往往出现很多问题,具体表现在以下几个方面:
2.1 勘探点间距。
实际工作中,勘探人员虽严格按原定大纲执行,但因现场编录人员的不仔细,不能做到随机应变,造成在内业资料整理中发现相邻两勘探点地层变化很大,甚至相差悬殊的情况。另外,在对勘探区岩土特性不太了解的情况下,按某个地基等级进行勘探,在室内对所采集的岩土试样进行分析时,发现如盐渍土、湿陷性土等特殊性岩土,使地基等级发生变化,造成勘探点间距的不合理。遇复杂地基情况,应按规范要求加密勘探点,不能局限于经济或时间等因素而坚持原勘探方案不变,否则难以查明场地工程地质情况,埋下工程隐患。大部分勘察人员遇到上述情况,都会进行补充勘探,完善勘察工作,造成一定的成本支出。但在工勘市场竞争激烈、盲目压价的地区,遇到这种情况,勘察人员可能会闭门造车,给工程建设造成资金浪费或埋下工程隐患。
2.2 勘探点深度。
建筑基础形式结构形式不同,勘探深度不同,如5~6 层砖混结构住宅,勘探孔深15m 可满足要求,在工程地质条件好的密实碎石土及基岩区可适当减小深度,而多层框架结构商场,高度较大的地下室,由于柱网的柱荷载大,基础面积大甚至可能采用桩基,尤其在细土平原区可能存在软土层的情况下,15m 深度不能满足要求。相反,在有丰富经验的碎石地区,对2、3 层一般建筑物,也盲目地勘探15m 深,造成不必要的浪费。
2.3 原位测试。
原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓“捷径”,静力触探按规定应定深调零以减少零漂,有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其在气温与地温相差较大的冬、夏季,触探指标相差更大;标准贯入试验不按规定进行杆长和孔深校正,在缩径和孔底有残留时,不能及时发现标贯器未落至测试位置,造成标贯击数严重失真;重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆以减小侧摩阻,但在施工中由
于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部遇到稍大卵石锤击不进而放弃连续贯入,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探击数不够详实,进而造成对碎石土评价的困难。
2.4 地下水位观测。
地下水位量测要求应各勘探点同时进行,量测时间须在最后一个钻孔施工完成24h 后进行,量测时需考虑周围地下水的开采情况,水位量测应与钻孔坐标、标高回测相结合,精度要求为±2cm。但实际施工中,对钻孔(探井) 中水位的量测,终孔即测,也不考虑附近有无抽水井及地下水溢出的陡壁等,以致所量测的地下水位极为不准,甚至给工程施工带来意想不到的麻烦。
2. 5 试样采取。
试样采集中,没有严格按照规范要求,原状样高度不够,数量不足或密封不到位,造成土中含水量散失,有时用于颗分或土盐化学分析的碎石土试样,采集时因从井壁敲刻接收不好,造成多为大颗粒,影响对实际级配的定性或土盐化学分析的准确性。采取地下水试样时,钻孔才终孔即采取,尤其是采用冲洗液或泥浆护钻进的钻孔,其水样成份根本就无法代表地下水的真实成份。
3. 室内土工试验
3.1 粉土的划分
按规范,粉土是粒径大于0.075mm 的颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数等于或小于10 的土。在实用中,由于颗分试验较复杂,仍存在仅按塑性指数来划定粉土的不全面、不准确的做法;另外,按GB50021-2001 规定粉土承载力特征值深宽修正及按G5007-2002 规定进行液化判别均须根据粘粒含量值来进行计算。
3.2 剪切试验。
现很多勘察设计单位没有配备三轴剪切仪,多用快剪仪进行剪切试验。直剪试验受力条件复杂,排水条件不易控制,按GB/ T50123 - 1999 之规定,快剪试验一般适用于渗透系数小于10~6cm/s的细粒土,对于一般粉质粘土和粉土,其渗透系数多大于10- 5cm/s 值剪试验非常勉强,其试验所得参数可信度不足,仅能供参考用。
3.3 土粒比重试验。
很多地区勘察单位,对比重试验并不重视,多采用经验估计 值,很少进行实测,在岩土工程中,这种误差可以接受,但在涉及到渗透流稳定分析的工程中,就会造成相当大的影响,甚至会得出错误的结论。
4. 岩土工程分析评价
4.1 地基均匀性评价。
高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》JG72 - 90 之规定进行,但对一般建筑, GB50021 - 2001 规定要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应的评价方法进行评价,许多单位参考高层建筑地基均匀性评价的方法进行评价,目前,许多专家认为这种评价方法不太合理,需要各地区定制相应的评价方法。
4.2 地基承载力特征值的确定。
我国幅员辽阔,土质条件各异,用查表法按GBJ7 - 89 规范确定地基土承载力值在大多数地区可能适合或保守,也可能在某些地区会不安全,故GB5007 - 2002 取消了按表格查取承载力的办法,但大多地区仍在采用,因为很多地区的经验不足,没有能够建立起自己的成熟经验,基本上仍是各勘察单位各自为政,沿用89 规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验,逃避责任,降低承载力指标,造成工程浪费。
4.3 地震效应问题。
对丙类建筑可依据地层fak 值估算场地地层剪切波速,但对重要建筑必须进行波速测试。但有的勘察单位用一句“根据地区经验”来确定覆盖层厚度,判定场地类别,这将对工程的抗震造价有很大的影响。另外,地基处理后剪切波速、场地地基土类别及场地类别是否会发生变化呢,这在岩土工程评价中很少给予重视。
对饱和粉土或砂土进行液化初判时,地下水位的选取应为设计基准期内年平均最高水位,也可按近期内年最高水位采用,但很多单位则采用勘探时量测的水位,这是不合理的。
4.4 基础方案的选择。
在基础方案的选择上,勘察人员应同设计人共同分析研究,从多个可行方案中选取既经济又合理的方案。现大多勘察单位图省事,既不与设计协商,也不多考虑工程造价,仅提供单一的基础方案,设计方也不问原由,拿起就用,可能给工程造价造成很大的影响。另外,基础方案的选择应依据场地地层情况,并结合地区经验两方面综合分析,忽视任何一方面均可能造成错误。
5. 理论与经验的关系
岩土工程勘察所涉及的基本理论主要包括土力学的理论、工程地质理论、工程力学理论等,这些工程理论都是一种半科学半经验的理论,很多理论是建立在经验的基础上的,如很多公式都是经验公式。岩土工程问题的解决过程实际上是在理论的指导下,岩土工程技术人员利用自己的工程经验,结合工程实际情况,建立相应本构模型,运用合理适宜参数,加上良好的判断力,解决问题的过程。对岩土工程技术人员来说,扎实的基础理论同丰富的经验、良好的工程判断力是同等重要的。在学习和运用理论的过程中,一定要注意隐藏在公式和规律背后的背景知识和真正实际内涵及其假定边界条件。而积累经验的过程可分为分析与预测→现场观测→对分析、预测和现场观测结果进行比较、分析、评估和总结3个过程,可见积累经验的过程也离不开理论的支持。笔者认为:理论与经验在岩土工程勘察中具有同等的地位,过分强调哪一点都是不合适的。笔
者讨论此问题,目的在于目前很多岩土工程技术人员过分强调经验,而对理论的学习和运用不足,这种现象对岩土勘察技术的发展不利;同时用于对年轻技术人员的传、帮、带上,不利于年轻技术人员的成长,甚至会出现以讹传讹。
6. 结束语
综上所述,是作者在多年勘察工作中实际遇到一些常见问题,在此列举意在能够提醒广大勘察人员,避免类似问题在日常工作中发生,给工程设计、施工提供详实、科学、准确的地质依据。
[文章编号]1006-7619(2010)06-30-759