巖土工程勘察問題之我見

簡(jiǎn)德超

（貴州地質(zhì)工程勘察院，貴州 貴陽 550008）

前言

我國工程地質(zhì)勘察專業(yè)經(jīng)過近二十年的努力,已實(shí)現(xiàn)了向巖土工程勘察方向發(fā)展,技術(shù)人員的知識(shí)得到了更新?lián)Q代,巖土工程技術(shù)不管從勘探手段、測(cè)試設(shè)備、試驗(yàn)儀器、計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用還是技術(shù)人員知識(shí)的廣度和深度都有了很大的提高,并在1994年正式出版《巖土工程勘察規(guī)范》。但是,應(yīng)該看到隨著我國經(jīng)濟(jì)改革的進(jìn)一步深入,勘察市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)越來越激烈,巖土工程勘察中還存在一些問題,比如不少勘察單位由于種種原因不愿意購置先進(jìn)設(shè)備;低價(jià)中標(biāo)使許多勘察單位不愿意采用先進(jìn)手段和先進(jìn)設(shè)備;勘察技術(shù)進(jìn)步有停滯不前的趨勢(shì),許多與工程密切相關(guān)的課題得不到解決。

1 理論與經(jīng)驗(yàn)的關(guān)系

巖土工程勘察所涉及的基本理論主要包括土力學(xué)的理論、工程地質(zhì)理論、工程力學(xué)理論等，這些工程理論都是一種半科學(xué)半經(jīng)驗(yàn)的理論，很多理論是建立在經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上的，如很多公式都是經(jīng)驗(yàn)公式。巖土工程問題的解決過程實(shí)際上是在理論的指導(dǎo)下，巖土工程技術(shù)人員利用自己的工程經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合工程實(shí)際情況，建立相應(yīng)本構(gòu)模型，運(yùn)用合理適宜參數(shù)，加上良好的判斷力，解決問題的過程。對(duì)巖土工程技術(shù)人員來說，扎實(shí)的基礎(chǔ)理論同豐富的經(jīng)驗(yàn)、良好的工程判斷力是同等重要的。在學(xué)習(xí)和運(yùn)用理論的過程中，一定要注意隱藏在公式和規(guī)律背后的背景知識(shí)和真正實(shí)際內(nèi)涵及其假定邊界條件。而積累經(jīng)驗(yàn)的過程可分為分析與預(yù)測(cè)→現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)→對(duì)分析、預(yù)測(cè)和現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)結(jié)果進(jìn)行比較、分析、評(píng)估和總結(jié)3 個(gè)過程，可見積累經(jīng)驗(yàn)的過程也離不開理論的支持。筆者認(rèn)為：理論與經(jīng)驗(yàn)在巖土工程勘察中具有同等的地位，過分強(qiáng)調(diào)哪一點(diǎn)都是不合適的。筆者討論此問題，目的在于目前很多巖土工程技術(shù)人員過分強(qiáng)調(diào)經(jīng)驗(yàn)，而對(duì)理論的學(xué)習(xí)和運(yùn)用不足，這種現(xiàn)象對(duì)巖土勘察技術(shù)的發(fā)展不利；同時(shí)用于對(duì)年輕技術(shù)人員的傳、幫、帶上，不利于年輕技術(shù)人員的成長(zhǎng)，甚至?xí)霈F(xiàn)以訛傳訛。

2 勘察布孔

勘察與設(shè)計(jì)的接口：收到設(shè)計(jì)人的勘察任務(wù)書后，應(yīng)認(rèn)真閱讀，仔細(xì)分析，充分了解設(shè)計(jì)意圖，不明白的地方及時(shí)與設(shè)計(jì)人溝通，存在疑慮的地方需向設(shè)計(jì)人提出。設(shè)計(jì)人往往有偏于保守的傾向，如對(duì)地基承載力要求過高、要求一樁一鉆、對(duì)樁基承載力提出過高要求等。由于巖土體始終是一個(gè)灰箱，無法徹底查清巖土體的分布及其物理力學(xué)參數(shù)，在做與巖土相關(guān)的工程設(shè)計(jì)時(shí)固然要留有一定的安全富余度，但是必需在了解場(chǎng)地巖土條件的情況下才能準(zhǔn)確把握安全的尺度，采用過于保守的巖土參數(shù)，過高的安全系數(shù)將不可避免的造成工程建設(shè)的極大浪費(fèi)。做巖土工程勘察的人一般比做結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的人更清楚或者更容易把握?qǐng)龅氐膸r土條件情況，因此巖土工程師應(yīng)當(dāng)，也有必要提出意見供設(shè)計(jì)人參考。

在勘察任務(wù)書與工程平面布置圖確認(rèn)無誤后，勘察人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)踏勘，了解場(chǎng)地情況,并提出勘察綱要供鉆探等供外業(yè)使用。

3 外業(yè)鉆探

為加快勘察進(jìn)度，標(biāo)貫孔，特別是取樣鉆孔應(yīng)優(yōu)先施工。標(biāo)貫孔先施工可以盡早了解砂土層的密實(shí)度和稠度情況，為野外勾畫草圖提供方便，取樣鉆孔先施工，可以盡早為巖土實(shí)驗(yàn)室提供樣品，避免因?yàn)槲闯鼍咴囼?yàn)結(jié)果而遲遲不能提交正式報(bào)告。

4 現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)是確定巖土物理力學(xué)性質(zhì)的可靠方法。目前最常用的巖土現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)有標(biāo)準(zhǔn)貫入、靜力觸探、十字板剪切、抽水試驗(yàn)等。由于標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)可以非常簡(jiǎn)潔有效及時(shí)地劃分出砂土的密實(shí)度及稠度，因而成為巖土工程勘察最常用的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)手段。對(duì)軟土則需要做十字板剪切試驗(yàn)確定其的抗剪強(qiáng)度和靈敏度。

做十字板剪切試驗(yàn)之前，應(yīng)先做靜力觸探試驗(yàn)，以劃分土層，這樣既可以針對(duì)有需要的軟土層做試驗(yàn)，同時(shí)可以避免十字板剪切試驗(yàn)出現(xiàn)板頭損壞等事故。條件許可則可備兩套微機(jī)、探頭/板頭、電纜及桿件，以避免頻繁的更換靜探探頭和十字板板頭，切換工作模式,從而減少出錯(cuò)機(jī)率，并提高工作效率。

提高十字板剪切試驗(yàn)效率的另一項(xiàng)建議是:加密十字剪切試驗(yàn)的垂向密度。增加十字板剪切試驗(yàn)的垂向密度的邊際效益非常明顯,即利用架設(shè)好的十字板試驗(yàn)設(shè)備，無需更換板頭和重新架設(shè),只增加少量時(shí)間,而獲得的試驗(yàn)數(shù)據(jù)則可以成倍增加，大大增加了統(tǒng)計(jì)的置信度，進(jìn)而增進(jìn)對(duì)巖土層地認(rèn)識(shí)。

5 編錄

鉆探編錄則是工程勘察質(zhì)量保證的基礎(chǔ)。工程地質(zhì)野外編錄應(yīng)力求簡(jiǎn)明準(zhǔn)確，抓住密實(shí)度、稠度、風(fēng)化程度等主要特征，準(zhǔn)確地描述，并劃分層位。

隨著辦公自動(dòng)化、無紙化的普及，以及數(shù)碼相機(jī)、手提電腦價(jià)格地不斷下降，應(yīng)適時(shí)地為外業(yè)人員配備數(shù)碼相機(jī)和手提電腦。目前外業(yè)人員一般都攜帶數(shù)碼相機(jī)，以便拍攝場(chǎng)地條件及巖芯相片，建議將手提電腦也提供給外業(yè)編錄人員。一方面，有手提電腦的幫助可以提高外業(yè)人員的編錄速度，還可利用電腦繪制剖面草圖等，提高編錄的準(zhǔn)確性；另一方面，編錄后即可通過郵件等發(fā)回辦公室或駐地，內(nèi)業(yè)人員可以迅速獲得編錄信息，亦無需重復(fù)錄入編錄內(nèi)容，進(jìn)一步提高了效率。

6 室內(nèi)試驗(yàn)

巖土層劃分及其物理力學(xué)參數(shù)是巖土工程勘察的最重要成果。前者一般通過鉆探及現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)可劃分，而巖土的物理力學(xué)參數(shù)一般是通過室內(nèi)土工試驗(yàn)成果統(tǒng)計(jì)確定。

勘察人員在錄入試驗(yàn)數(shù)據(jù)的過程中既浪費(fèi)時(shí)間，又容易出錯(cuò)。在勘察報(bào)告的編寫過程中，試驗(yàn)數(shù)據(jù)及編錄表的錄入約占10%～15%的時(shí)間，因此實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)電子版本的通用及野外編錄工作的電腦錄入，可以大大提高勘察報(bào)告的編寫速度。室內(nèi)試驗(yàn)存在的另一個(gè)突出問題是：巖土樣品試驗(yàn)項(xiàng)目的選擇問題。建議設(shè)計(jì)人在提出勘察任務(wù)時(shí)應(yīng)明確選擇所需巖土參數(shù)。

7 提出建議

從事巖土工程勘察工作應(yīng)熟悉樁基及各種地基處理方法，提出切實(shí)有效的地基處理方案。在工程建設(shè)中，設(shè)計(jì)人往往忽略了勘察報(bào)告中在基礎(chǔ)處理形式及施工方案方面的建議?？辈旌驮O(shè)計(jì)往往隸屬于不同部門，勘察部門在勘查報(bào)告移交后，就萬事大吉；設(shè)計(jì)部門收到勘察報(bào)告時(shí)，只看剖面圖、柱狀圖和巖土參數(shù)，對(duì)地基處理建議等不加重視。此外，勘察人員由于工作的局限性，偏重于查明巖土情況，缺乏地基處理方面的設(shè)計(jì)施工經(jīng)驗(yàn)，勘察報(bào)告中的建議往往比較空泛，久而久之，設(shè)計(jì)人員對(duì)勘察建議重視程度降低。

8 巖土勘察信息庫

多年以來都有學(xué)者提出建立巖土勘察信息庫的建議，將已有的勘察資料部分甚至全部輸入到上述信息庫里面，今后臨近的工程就可以直接利用前人鉆孔資料，以減少時(shí)間和金錢的耗費(fèi)。從制度上講，假設(shè)一個(gè)區(qū)域建立了這樣的信息庫，則該區(qū)域就可以減少或者不用鉆探了，那么該區(qū)域的勘察單位就是面臨無米下鍋的困難境地。而勘察單位在不斷提供資料的同時(shí)，發(fā)展變得越來越難以為繼，其中的利益分配還有待于從制度層面上理清。從技術(shù)上講，巖土勘察信息庫就算建立起來了，依然有很大的局限性。高層建筑、深基坑、地下鐵道、隧道不斷涌現(xiàn)，不可能有現(xiàn)成的足夠深度的鉆探資料以資利用；對(duì)于樁基礎(chǔ)，往往需要一樁一鉆，在巖溶地區(qū),對(duì)于大直徑樁甚至于要一樁幾鉆，不可能利用幾十米或者幾米以外的舊資料來設(shè)計(jì)樁基。

因此，想通過收集已有鉆孔資料建設(shè)信息庫來取代今后的勘察工作是不可取的，但信息庫的建設(shè)，必然有利于對(duì)工程場(chǎng)地巖土條件的初步認(rèn)識(shí)，也可以減少初步勘察的工程量。

9 結(jié)論

目前工程地質(zhì)勘查行業(yè)在我國還處于起步階段,巖土工程勘察中存在一些問題亦難免,為此今后巖土工程的發(fā)展應(yīng)注意如下方面:

(1)要大力采用新技術(shù)、新設(shè)備及新方法,以保證巖土工程的質(zhì)量和進(jìn)度,使之能在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中取勝。

(2)加強(qiáng)與設(shè)計(jì)單位及施工單位的合作,力求做到勘察、設(shè)計(jì)及施工一體化。

(3)加強(qiáng)技術(shù)上和體制上的立法工作,使巖土工程逐步規(guī)范化、系統(tǒng)化。

(4)加強(qiáng)計(jì)算機(jī)技術(shù)在巖土工程中的應(yīng)用研究,當(dāng)前巖土工程正朝規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化方向發(fā)展。巖土工程問題日趨復(fù)雜,傳統(tǒng)的巖土工程方法,已難以適應(yīng)發(fā)展的需要,因此,利用計(jì)算機(jī)技術(shù)對(duì)巖土工程的各項(xiàng)工作進(jìn)行科學(xué)、系統(tǒng)的管理,以提高工作的效率;利用計(jì)算機(jī)對(duì)巖土工程資料進(jìn)行分析處理,如制作巖土工程圖件,進(jìn)行指標(biāo)統(tǒng)計(jì)分析等等;更重要的是利用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)技術(shù)分析、模擬復(fù)雜的巖土問題的發(fā)生、演化過程,以便制定出正確的處理方案;利用計(jì)算機(jī)進(jìn)行巖土工程設(shè)計(jì)、巖土工程施工模擬以及巖土工程治理效果模擬。這樣不但可以對(duì)巖土問題作預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)以及防治,而且還可以節(jié)省大量人力和物力。