巖土工程源于上個(gè)世紀(jì)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(wèn)題中的地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問(wèn)題作為研究對(duì)象。根據(jù)國(guó)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(duì)建設(shè)場(chǎng)地的地質(zhì)、環(huán)境特征和巖土工程條件進(jìn)行查明,并作出評(píng)價(jià)。根據(jù)規(guī)定,任何土木工程建設(shè)必須進(jìn)行建筑物場(chǎng)地及環(huán)境地質(zhì)條件的評(píng)價(jià)之后,才能進(jìn)行實(shí)質(zhì)性施工。
一、巖土工程勘察在我國(guó)的發(fā)展過(guò)程
我國(guó)最早進(jìn)行巖土勘察是在建國(guó)初期,當(dāng)時(shí)由于國(guó)民經(jīng)濟(jì)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(shí)的巖土勘察技術(shù)和方法雖然還不是很完善,我國(guó)自1980年開始針對(duì)以上出現(xiàn)的問(wèn)題進(jìn)行建設(shè)工程勘察、設(shè)計(jì)專業(yè)體制的改革,進(jìn)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(jì)、施工、監(jiān)測(cè)密切結(jié)合起來(lái),巖土勘察服務(wù)于工程建設(shè)的全過(guò)程。隨著現(xiàn)代化建設(shè)步伐的加快,高層建筑以及各項(xiàng)大型工程越來(lái)越多,對(duì)天然地基穩(wěn)定性計(jì)算與評(píng)價(jià)、樁基計(jì)算與評(píng)價(jià)、基溝開挖與支護(hù)、巖土加固與改良等方面的要求,對(duì)勘探、取樣、原味測(cè)試和監(jiān)測(cè)的儀器設(shè)備、操作技術(shù)和工藝流程等都需要進(jìn)行不斷的創(chuàng)新。我國(guó)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(huì)主義市場(chǎng)經(jīng)濟(jì)的需要,相關(guān)部門于1995年3月1日正式制定實(shí)施的。該規(guī)范的實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)巖土勘察工作真正進(jìn)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(gè)方面
[2]:
(1)工程地質(zhì)測(cè)繪與調(diào)查。
工程地質(zhì)測(cè)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(jìn)行,具體進(jìn)行實(shí)地境況描繪和相關(guān)附屬物精細(xì)調(diào)查,高質(zhì)量的測(cè)繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)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(lái)調(diào)查地下地質(zhì)情況并可利用勘探工程取樣或進(jìn)行原位測(cè)試或監(jiān)測(cè)。可以在根據(jù)勘探目的,勘察種類和勘察地地質(zhì)的實(shí)際條件靈活進(jìn)行方法手段的選擇。
(3)原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)。
本手段的主要目的是為巖土工程問(wèn)題分析評(píng)價(jià)提供所需的技術(shù)參數(shù),包括巖土的物性指標(biāo)、強(qiáng)度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)。
(4)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與檢測(cè)是巖土勘察工作的重點(diǎn)環(huán)節(jié),大量的工作在施工和運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行,檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)所獲取的資料,可以為指導(dǎo)現(xiàn)場(chǎng)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(jì)優(yōu)化方面有據(jù)可循。隨著近些年來(lái),物理測(cè)距技術(shù)和光學(xué)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(jìn)以及地球物理層成像技術(shù)(CT)被引入實(shí)際工作中來(lái),極大的方便了巖土勘察工作的開展。
三、巖土工程勘測(cè)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(cè)繪、勘探及采取土試樣、原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)和檢測(cè)等內(nèi)容,最終對(duì)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件進(jìn)行定性或定量分析評(píng)價(jià),編制滿足不同階段所需的成果報(bào)告文件
[3]。主要內(nèi)容分為以下四個(gè)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(xiàng)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(xiàn),對(duì)工程的可行性做出評(píng)價(jià)。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(shuō)明問(wèn)題時(shí),要采取相關(guān)的工程地質(zhì)測(cè)繪手段和方法對(duì)場(chǎng)址的穩(wěn)定性和適宜性做出巖土工程評(píng)價(jià),利用所掌握的資料對(duì)工程的可行性做出客觀評(píng)價(jià)。
(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(jì)的要求,提供可靠的工程地質(zhì)資料,對(duì)場(chǎng)地內(nèi)擬建建筑地段的地質(zhì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)價(jià),提出巖土工程方案設(shè)計(jì)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(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪,并以勘探、物探或原位測(cè)試為主,在此過(guò)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(diǎn)、線、網(wǎng),原則上要求每一巖土層均應(yīng)取樣。
(3)詳細(xì)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(xì)的巖土工程資料和設(shè)計(jì)、施工所需的巖土工程評(píng)價(jià),并對(duì)建筑物地基基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)、施工和使用提出具體的建議。勘探和原位測(cè)試是這個(gè)階段常用的勘察方法,這個(gè)階段可以為后續(xù)工作的開展進(jìn)行相關(guān)的數(shù)據(jù)支持。既能對(duì)建筑施工圖的設(shè)計(jì)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(duì)條件復(fù)雜或有特殊施工需要的重大工程地基進(jìn)行施工勘察,主要是檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)工作、施工地質(zhì)編錄和施工前地質(zhì)預(yù)報(bào)、檢驗(yàn)地基加固效果等,是勘察工作的輔助工作,可以根據(jù)實(shí)際情況決定是否進(jìn)行。
4巖土工程勘察常見問(wèn)題與解決措施
(1)巖土工程勘察存在的問(wèn)題:
1)缺少勘察綱要:
巖土工程勘察綱要是指導(dǎo)勘察各項(xiàng)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(duì)性不強(qiáng),對(duì)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(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)激烈,一個(gè)項(xiàng)目往往有多家勘察單位同時(shí)編制勘察方案及報(bào)價(jià),而且業(yè)主多數(shù)以低價(jià)中標(biāo),在這樣的情況下,勘察單位為了能夠爭(zhēng)取任務(wù),不是根據(jù)工程實(shí)際情況布置勘察方案,而是減少勘察工作量,壓低預(yù)算價(jià),該做的實(shí)驗(yàn)項(xiàng)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(jì)要求。
3)合理選擇原位測(cè)試方法的問(wèn)題:
在巖土工程勘察中,原位測(cè)試是十分重要的勘察手段,它在探測(cè)地層分布、測(cè)定巖土特性、確定地基承載力等方面,有突出的優(yōu)點(diǎn)。標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗(yàn)適用于砂土、粉土和一般粘性土;霞型動(dòng)力觸探試驗(yàn)適用于砂土、中密及以下碎石土、全風(fēng)化基巖等等),然后確定采用哪些原位測(cè)試方法,以確保勘察測(cè)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(shí)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(xué)、工程地質(zhì)、工程力學(xué)理論等方面,這些多數(shù)為模仿科學(xué)的理論。從本質(zhì)上說(shuō),巖土工程的過(guò)程,是在理論指導(dǎo)下,應(yīng)用個(gè)人經(jīng)驗(yàn),結(jié)合實(shí)踐,構(gòu)建模型,技術(shù)人員運(yùn)用精確的參數(shù)數(shù)據(jù),良好的判斷,解決實(shí)踐問(wèn)題的過(guò)程。
2)重視勘察現(xiàn)場(chǎng)的巖土取樣和原位測(cè)試工作。巖土取樣和原位測(cè)試是巖士工程勘探結(jié)果的重要數(shù)據(jù)來(lái)源,也成為解決巖土工程勘探技術(shù)問(wèn)題的重點(diǎn)。這首先是由于測(cè)試數(shù)據(jù)是分析評(píng)價(jià)的基礎(chǔ),沒有完整,可靠,適用的測(cè)試數(shù)據(jù),一切分析評(píng)價(jià)都是空中樓閣。其次,巖土工程測(cè)試有較大難度,在鉆探取樣、樣品制備過(guò)程中,總會(huì)有一定程度的擾動(dòng)和受力環(huán)境差異,對(duì)測(cè)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(cè)試結(jié)果應(yīng)具有代表性。
3)重視地質(zhì)鉆探的過(guò)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(jìn)行巖土工程地質(zhì)鉆探過(guò)程中必須根據(jù)不同的巖體、地層條件和取樣、測(cè)試要求對(duì)鉆孔進(jìn)行設(shè)計(jì)控制,以達(dá)既能滿足技術(shù)要求又能提高經(jīng)濟(jì)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(shí)搖晃。通過(guò)這樣的控制,才能保證鉆探質(zhì)量,確保勘探數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。