巖土工程勘探與試驗評價

時間:2022-04-24 04:35:00

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巖土工程勘探與試驗評價

巖土工程勘察是運用地質(zhì)學、巖土力學、工程地質(zhì)學的理論,按照科學的勘察程序與方法,利用有效的測試儀器和技術(shù),調(diào)查和工程建設(shè)有關(guān)的工程地質(zhì)條件,評價存在的與巖土工程何關(guān)的工程地質(zhì)問題,為工程建設(shè)的設(shè)計、施工等提供詳實、科學、準確的地質(zhì)資料。

1野外勘探工作

巖土工程勘探.作是在現(xiàn)場踏勘、收集勘探區(qū)地質(zhì)資料,明確擬建工程的結(jié)構(gòu)、類型、基礎(chǔ)埋深、基本荷載情況等的基礎(chǔ)上編寫勘察大綱,制定勘探工作量,但在實際工作中,因勘探區(qū)地層了解不詳、建筑物結(jié)構(gòu)、功能等情況的不明確,往往出現(xiàn)很多問題,具體表現(xiàn)在以下幾個方面:

1.1勘探點間距

實際工作中,勘探人員雖嚴格按原定大綱執(zhí)行,但因現(xiàn)場編錄人員的不仔細,不能做到隨機應(yīng)變,造成在內(nèi)業(yè)資料整理中發(fā)現(xiàn)相鄰兩勘探點地層變化很大,甚至相差懸殊的情況。另外,在對勘探區(qū)巖土特性不太了解的情況下,按某個地基等級進行勘探,在室內(nèi)對所采集的巖土試樣進行分析時,發(fā)現(xiàn)如鹽漬土、濕陷性土等特殊性巖土,使地基等級簏生變化,造成勘探點間距的不合理。遇復雜地基情況,應(yīng)按規(guī)范要求加密勘探點,不能局限丁經(jīng)濟或時間等因素而堅持原勘探方案不變,否則難以查明場地工程地質(zhì)情況,埋下工程隱患。大部分勘察人員遇到上述情況,都會進行補充勘探,完善勘察工作,造成…定的成本支出。但在工勘市場競爭激烈、盲目壓價的地區(qū),遇到這種情況,勘察人員可能會閉門造車,給工程建設(shè)造成資金浪費或埋下工程隱患。

1.2勘探點深度

建筑基礎(chǔ)形式結(jié)構(gòu)形式不同,勘探深度不同,如5~6層磚混結(jié)構(gòu)住宅,勘探孔深15m可滿足要求,在工程地質(zhì)條件好的密實碎石土及基巖區(qū)可適當減小深度,而多層框架結(jié)構(gòu)商場,高度較大的地下室,由于柱網(wǎng)的柱荷載人,基礎(chǔ)面積大甚至可能采用樁基,尤其在細土平原區(qū)可能存在軟土層的情況下,15m深度不能滿足要求。相反,在有豐富經(jīng)驗的碎石地區(qū),對2、3層一般建筑物,也盲目地勘探15m深,造成不必要的浪費。

1.3原位測試

原位測試應(yīng)嚴格按規(guī)范進行,在施工中常會出現(xiàn)一些所謂“捷徑”,靜力觸探按規(guī)定應(yīng)定深調(diào)零以減少零漂,有時圖省事不按要求調(diào)零,造成數(shù)據(jù)采集不準,尤其在氣溫與地溫相差較大的冬、夏季,觸探指標相差更大;標準貫入試驗不按規(guī)定進行桿長和孔深校正,在縮徑和孔底有殘留時,不能及時發(fā)現(xiàn)標貫器未落至測試位置,造成標貫擊數(shù)嚴重失真;重型及超重型動力觸探按規(guī)定需連續(xù)貫入,并定深旋轉(zhuǎn)觸探桿以減小側(cè)摩阻,但在施工中由于連續(xù)貫入比較緩慢,且起桿困難或局部遇到稍大卵石錘擊不進而放棄連續(xù)貫入,使得對碎石土評價本來就缺乏相應(yīng)手段的觸探擊數(shù)不夠詳實,進而造成對碎石士評價的困難。

1.4地下水位觀測

地下水位量測要求各勘探點應(yīng)同時進行,量測時間須在最后一個鉆孔施工完成24h后進行,量測時需考慮周圍地下水的開采情況,水位量測應(yīng)與鉆孔坐標、標高回測相結(jié)合,精度要求為±2cm。但實際施工中,對鉆孔(探井)中水位的量測,終孔即測,也不考慮附近有無抽水井及地下水溢出的陡壁等,以致所量測的地下水位極為不準,甚至給工程施工帶來意想不到的麻煩。

1.5試樣采取

試樣采集中,沒有嚴格按照規(guī)范要求,原狀樣高度不夠,數(shù)量不足或密封不到位,造成土中含水量散失,有時用于顆分或土鹽化學分析的碎石土試樣,采集時因從井壁敲刻接收不好,造成多為大顆粒,影響對實際級配的定性或土鹽化學分析的準確性。采取地下水試樣時,鉆孔剛終孔即采取,尤其是采用沖洗液或泥漿護鉆進的鉆孑L,其水樣成份根本就無法代表地下水的真實成份。

2室內(nèi)土工試驗

2.1粉土的劃分

按規(guī)范,粉土是粒徑大于0.075ram的顆粒質(zhì)量不超過總質(zhì)量的50%,且塑性指數(shù)等于或小于lO的土。在實用中,由于顆分試驗較復雜,仍存在僅按塑性指數(shù)來劃定粉土的不全面、不準確的做法;另外,按GB50021—2001規(guī)定粉土承載力特征值深寬修正及按G5007—2002規(guī)定進行液化判別均須根據(jù)粘粒含量值來進行計算。

2.2剪切試驗

現(xiàn)很多勘察設(shè)計單位沒有配備三軸剪切儀,多用快剪儀進行剪切試驗。直剪試驗受力條件復雜,排水條件不易控制,按GB/T50123—1999之規(guī)定,快剪試驗一般適用于滲透系數(shù)小于l0_6cm/s的細粒土,對于一般粉質(zhì)粘土和粉土,其滲透系數(shù)多大于10%rn/s,直剪試驗非常勉強,其試驗所得參數(shù)可信度不足,僅能供參考用。

2.3土粒比重試驗

很多地區(qū)勘察單位,對比重試驗并不重視,多采用經(jīng)驗估計值,很少進行實測,在巖土工程中,這種誤差可以接受,但在涉及到滲流穩(wěn)定分析的工程中,就會造成相當大的影響,甚至會得出錯誤的結(jié)論。

3巖土工程分析評價

3.1地基均勻性評價

高層建筑地基均勻性評價按《高層建筑巖土工程勘察規(guī)程》JGJ72-90之規(guī)定進行,但對一般建筑,GB50021—2001規(guī)定要求進行地基均勻性評價,但沒有給出相應(yīng)的評價方法進行評價,許多單位參考高層建筑地基均勻性評價的方法進行評價,目前,許多專家認為這種評價方法不太合理,需要各地區(qū)制定相應(yīng)的評價方法。

3.2地基承載力特征值的確定

我國幅員遼闊,土質(zhì)條件各異,用查表法按GBJ7—89規(guī)范確定地基土承載力值在大多數(shù)地區(qū)可能適合或保守,也可能在某些地區(qū)會不安全,故GB5007—2002取消了按表格查取承載力的辦法,但大多地區(qū)仍在采用,因為很多地區(qū)的經(jīng)驗不足,沒有能夠建立起自己的成熟經(jīng)驗,基本上仍是各勘察單位各自為政,沿用89規(guī)范,更有甚者,故意利用所謂地區(qū)經(jīng)驗,逃避責任,降低承載力指標,造成工程浪費。

3.3土的壓縮模量和變形模量相互關(guān)系

在實際工作中,筆者發(fā)現(xiàn)對土的兩個重要變形參數(shù)一壓縮模量和變形模量,許多勘察人員常常概念不清,張冠李戴,作出變形模量大于壓縮模量的錯誤評價,甚至出現(xiàn)前者是后者的二倍關(guān)系。事實上,壓縮模量(E)又稱側(cè)限壓縮模量或側(cè)限變形模量,是土體在無側(cè)向變形條件下豎向壓應(yīng)力和豎向應(yīng)變之比值,即E=d盯/ds,一般可通過壓縮試驗測定,計算式為E=(1+e1)/a。需要指出的是,壓縮模量(E)不是常數(shù),是隨土體壓力大小而變化的,為便于應(yīng)用,通常采用應(yīng)力間隔Pl=100kPa和P2=200kPa所得的壓縮模量E來反映土體的壓縮性。土體的變形模量(E是側(cè)向自由變形條件下豎向應(yīng)力增量△與豎向應(yīng)變增量△s之比值,即E。:厶仃s。土體變形模量E與材料力學中材料的楊氏模量的物理意義是相同的,只是土體應(yīng)變中既有彈性應(yīng)變,又有殘余應(yīng)變,且大部分是殘余應(yīng)變,故稱為變形模量。變形模量一般可通過三軸試驗測定,通常采用切線模量和割線模量兩種形式表示??梢宰C明,土體的變形變形模量和壓縮模量之間關(guān)系可用下式表示:Eo=E式中為土體壓縮時的泊松比。顯然,從上式可以看出,變形模量一般是小于壓縮模量的,不可能出現(xiàn)相反的情形。

3.4地震效應(yīng)問題

對丙類建筑可依據(jù)地層值估算場地地層剪切波速,但對重要建筑必須進行波速測試。但有的勘察單位用一句‘根據(jù)地區(qū)經(jīng)驗”來確定覆蓋層厚度,判定場地類別,這將對工程的抗震造價有很大的影響。另外,地基處理后剪切波速、場地地基土類別及場地類別是否會發(fā)生變化昵,這在巖土工程評價中很少給予重視。對飽和粉土或砂土進行液化初判時,地下水位的選取應(yīng)為設(shè)計基準期內(nèi)年平均最高水位,也可按近期內(nèi)年最高水位采用,但很多單位則采用勘探時量測的水位,這是不合理的。

3.5基礎(chǔ)方案的選擇

在基礎(chǔ)方案的選擇上,勘察人員應(yīng)同設(shè)計人共同分析研究,從多個可行方案中選取既經(jīng)濟又合理的方案?,F(xiàn)大多數(shù)勘察單位圖省事,既不與設(shè)計協(xié)商,也不多考慮工程造價,僅提供單一的基礎(chǔ)方案,設(shè)計方也不問原由,拿起就用,可能給工程造價造成很大的影響。另外,基礎(chǔ)方案的選擇應(yīng)依據(jù)場地地層情況,并結(jié)合地區(qū)經(jīng)驗兩方面綜合分析,忽視任何一方面均可能造成錯誤。

4結(jié)束語

在多年勘察工作中實際遇到一些常見問題,在此列舉意在能夠提醒廣大勘察人員,避免類似問題在日常工作中發(fā)生,給工程設(shè)計、施工提供詳實、科學、準確的地質(zhì)依據(jù)。