巖土工程勘察中存在的技術(shù)問題的淺談

付思峰++劉晶

摘 要：通過長期從事巖土工程勘察工作的經(jīng)驗，針對巖土工程勘察技術(shù)中長期存在的一些問題，結(jié)合其它專業(yè)技術(shù)提出了解決這些問題的一些思路和方法。

關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察技術(shù)；發(fā)展方向；探討

Abstract：Through many years work practice， the author puts forword some problems aimed at geotechnical engineering investigation existed for a long term， also some idea and measure are discussed to solve the problems in conjunction with other methods and techniques.

Keywords： Geotechnical engineering ，investigation techniques ，development direction ， discussion.

1.前言

我國工程地質(zhì)勘察專業(yè)經(jīng)過近二十年的努力，已實現(xiàn)了向巖土工程勘察方向發(fā)展，技術(shù)人員的知識得到了更新?lián)Q代，巖土工程技術(shù)不管從勘探手段、測試設(shè)備、試驗儀器、計算機技術(shù)的應用還是技術(shù)人員知識的廣度和深度都有了很大的提高。但是，應該看到隨著我國經(jīng)濟改革的進一步深入，勘察市場競爭越來越激烈。不少勘察單位由于種種原因不愿意購置先進設(shè)備，低價中標使許多勘察單位不愿意采用先進手段和先進設(shè)備。近年來，勘察技術(shù)進步有停滯不前的趨勢。許多與工程密切相關(guān)的課題得不到解決。

2.巖土工程勘察中存在的主要技術(shù)問題

隨著我國國民經(jīng)濟不斷高速發(fā)展，眾多基礎(chǔ)建設(shè)項目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建，基礎(chǔ)和基坑開挖深度越來越深，各種公共建筑物的建筑風格回異，其平面和立面變化大，給結(jié)構(gòu)和勘察專業(yè)帶來諸多的新課題，采用傳統(tǒng)的勘察方法和傳統(tǒng)的勘察手段已經(jīng)很難滿足設(shè)計的需要，存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問題。

（1）界面劃分問題：主要有巖土體和巖石風化程度的界面劃分，地質(zhì)構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定，以及不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等。

（2）地質(zhì)形態(tài)問題：主要有不明地下物體、空洞及其分布形態(tài)、埋藏位置和埋藏深度的確定。

（3）巖土參數(shù)問題：主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進行室、內(nèi)外試驗的巖土層即粗顆粒土、殘積土和風化巖等。其巖土設(shè)計參數(shù)（承載力、變形指標等）難于確定。

（4）技術(shù)素質(zhì)問題：主要是勘察技術(shù)人員知識的廣度和深度問題，勘察各專業(yè)缺乏內(nèi)部溝通、技術(shù)交流，對各自技術(shù)服務的對象和技術(shù)發(fā)展狀況不了解，導致碰到重大項目和復雜工程時束手無策，不知應采用何種技術(shù)方法和手段去解決所碰到的技術(shù)問題。

（5）綜合能力問題：主要表現(xiàn)在一部分勘察技術(shù)人員缺乏對勘察各專業(yè)的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨別真?zhèn)?、去偽存真、補充印證、歸納總結(jié)的能力，缺乏建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的知識，常造成勘察的目的性不明確，所提供的資料不能滿足設(shè)計的需要。

3.探討問題的解決方法

要解決上述巖土工程勘察工作中存在的主要技術(shù)問題，可以考慮從以下幾個方面著手：

（1）隨著電子、電子計算機技術(shù)的飛速發(fā)展，近十幾年來，工程物探專業(yè)根據(jù)彈性波理論、電磁波理論和電學原理發(fā)展了許多新的工程物探方法并相應發(fā)展了一大批集適時采集處理，軟、硬件功能于一體的工程物探探測設(shè)備，它具有采樣密度大、速度快、成本低、信息量大等特點?？梢岳霉こ涛锾娇蛇B續(xù)加密測點的辦法來獲得連續(xù)的地質(zhì)界面。從而有效的解決傳統(tǒng)鉆探手段以點帶面劃分地質(zhì)界面時常帶來的漏判、劃分不準確等缺點；并且可以利用綜合工程物探方法有效地解決傳統(tǒng)勘察手段難于解決的諸多巖土工程問題，如地下不明物體、洞穴、軟弱結(jié)構(gòu)面、滑動面、斷層、破碎帶等在地下的分布特征、形態(tài)、埋藏深度、位置。并且可以提供許多工程建設(shè)所需的巖土動力參數(shù)和設(shè)計地震動參數(shù)。相對傳統(tǒng)的鉆探方法，工程物探技術(shù)使用時受場地、地形條件的限制較少，具有節(jié)省時間、節(jié)省費用、勘探精度高等特點。但是，各種工程物探方法的有效性決定于它對探測對象的適用性，物性條件的適用性越強，解決問題的可靠的性越大，因此，為了有效地解決某些復雜的巖土工程技術(shù)難題，必須采用多種工程物探手段和鉆探聯(lián)合使用的方法，起到互相補充、互相驗證的作用。合理地選擇、運用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)勘探手段相結(jié)合，無疑是解決巖土工程勘察中存在的主要問題的有效手段之一。

（2）加強室內(nèi)、外測試新技術(shù)（如多功能靜力觸探頭、標準貫入試驗、波速測試、靜載荷試驗等）和施工檢測、監(jiān)測技術(shù)的使用，通過其所獲得的數(shù)據(jù)和資料，經(jīng)過分析、對比，建立它們之間的經(jīng)驗關(guān)系，并通過工程施工檢測、監(jiān)測所獲取的實測資料反算得到的參數(shù)作為對比依據(jù)，確保所提供的巖土工程設(shè)計參數(shù)的可靠性。并達到解決那些采用傳統(tǒng)勘探手段難于獲取可靠的巖土工程設(shè)計參數(shù)（如粗顆粒土、花崗巖殘積土、風化巖的承載力、變形指標）等問題。此外，還可以利用土工離心模擬技術(shù)檢查工程安全的可靠性；驗證堤壩、邊坡的變形和穩(wěn)定性；解決建筑物淺基礎(chǔ)的地基變形特征、破壞模式及極限承載力，樁基礎(chǔ)的承載力和施工工藝對樁基礎(chǔ)承載力及變形的影響；解決擋土結(jié)構(gòu)的變形及破壞機理，土體與結(jié)構(gòu)物之間的相互作用；了解動力工程、砂土液化、單樁和群在水平動荷載作用下的性狀。

（3）加強勘察技術(shù)人員的再教育和技術(shù)培訓并形成定期制度，促進其知識的更新?lián)Q代?？辈靻挝皇┬袃?nèi)部崗位輪換制度，促成勘察各專業(yè)的技術(shù)交流、知識滲透，盡可能組織技術(shù)人員參加各種有關(guān)的學術(shù)活動和講座，達到擴大勘察技術(shù)人員的知識廣度和深度的目的。強調(diào)計算機技術(shù)的應用（如受壓層深度計算、承載力計算、土壓力計算、各類靜力或動力有限元計算、基坑支護設(shè)計計算、沉降分析、數(shù)理統(tǒng)計、地基與基礎(chǔ)協(xié)同作用分析、地震反應分析、滲流分析等），采取這些措施無疑可以大大提高他們的技術(shù)綜合能力。endprint

4.細致和深入的分析工程實例

某居住小區(qū)位于焦作市中站區(qū)經(jīng)四路與雪蓮路交叉口東北角，擬建場地沿山脊走向呈長條狀，其長軸方向長度約為2.5km，短軸方向長度約為1.2km，占地面積約為1800畝，擬建物主要為多層（3-7層）住宅和（2-3層）別墅，及少部分公共建筑（商場、學校、衛(wèi)生院、地下室、農(nóng)貿(mào)市場、郵電局、儲蓄所、會所、俱樂部等）。業(yè)主按使用功能把本項目劃分為A-E等五個區(qū)，山體北部為A-C區(qū)，山體南部為D-E區(qū)，場地中部為居住小區(qū)的標志性建筑生活橋。

本工程占地面積大，位于丘陵地貌，地形復雜，基巖埋藏淺，許多地方直接裸露，并且跨越的地層單元多，即有山前的沖洪積物、坡積物、沖積物，又有新近場地平整時回填的人工堆積物，其中大部分場地表面分布有厚達十來米（含有直徑可達0.5-0.8米的巨大塊狀石頭）的人工填土，地層和巖性分布復雜?；鶐r主要為花崗巖，局部有斷層分布，巖石的裂隙較發(fā)育，伴有花崗斑巖巖脈、石英正長斑巖巖脈、輝綠巖巖脈穿插其間，垂直山脊走向就分布有多條巖脈。各種巖石、巖脈風化程度不一，有的巖脈風化后，其土質(zhì)松軟，形成了復雜的巖土組合。其勘察的難度大，為了查明場地的巖土層分布和地質(zhì)構(gòu)造特征，合理地制定勘察方案和選擇合理的勘察手段，首先在收集當?shù)氐刭|(zhì)資料的基礎(chǔ)上，進行了大量的工程地質(zhì)測繪工作。然后根據(jù)地質(zhì)測繪成果和場地工程地質(zhì)條件編制勘察綱要。再針對場地地形、地貌特征、地質(zhì)條件及工程特點，選用以鉆探、物探為主結(jié)合坑探、槽探、洛陽鏟、靜力觸探等多種勘探方法進行勘察工作。本工程共布置勘探點929個，對場地巖土體進行了一系列的室內(nèi)外試驗和測試工作，野外測試工作主要有淺層載荷板試驗、標準貫入試驗、動力觸探試驗、靜力觸探試驗、面波測試、剪切波速測試、抽水試驗；室內(nèi)試驗除了常規(guī)的巖土試驗項目外，還進行了三軸剪切試驗、擊實試驗、滲透試驗、水質(zhì)分析等。具體的勘察工作是；

（1）根據(jù)山地地層相對簡單，但鉆機搬運困難等因素，將物探、井探、槽探手段應用于難于進行鉆探的山頂、陡坡等位置，并考慮到井探和槽探的勘探深度有限，因此將物探、井探、槽探等結(jié)合起來使用，既達到了勘察目的又節(jié)約了勘察成本。

（2）各種勘察手段相互進行對比驗證，如通過大量物探與鉆探、坑探、井探等的對比試驗，取得場地各巖土層的對比參數(shù)，提高了物探資料的準確性和可靠性。把室內(nèi)巖土試驗和野外標準貫入試驗結(jié)果與靜載荷板試驗成果進行分析、對比，建立它們與地基承載力和變形指標之間的關(guān)系等。

（3）根據(jù)初步勘察成果判定，本工程有大量的擬建物基礎(chǔ)將選擇花崗巖殘積土作為其持力層，由于場地內(nèi)花崗巖殘積土穿插有大量不同巖性的巖脈，并且其風化程度不同，造成巖土軟硬不一。根據(jù)經(jīng)驗，采用常規(guī)土工試驗和標準貫入試驗成果提供設(shè)計所需的巖土設(shè)計參數(shù)往往偏低，為了能準確地提供設(shè)計所需的巖土設(shè)計參數(shù)，本次勘察共進行了載荷板試驗以獲取不同花崗巖殘積土的承載力特征值和變形模量。其所獲得的地基承載力特征值比采用常規(guī)方法提供的提高了約1.5倍（180KPa提高到289KPa），變形模量提高了3倍（5MPa提高到15.3MPa）。取得了較大的經(jīng)濟效益。

（4）由于建筑需要，場地平整形成了大量的人工邊坡，有的削坡高度達25多米，填方邊坡高度達8米。本次勘察對場地內(nèi)是否存在不良地質(zhì)作用和潛在不良地質(zhì)作用進行了大量的深入調(diào)查研究，提出了防治措施。對有關(guān)邊坡的安全和穩(wěn)定性問題作了專題研究，通過計算分析了邊坡的穩(wěn)定性條件，提供了邊坡的支護方案和支護設(shè)計、施工所需的有關(guān)巖土參數(shù)，對施工、檢測、監(jiān)測工作提出了合理化的建議。

（5）巖土工程勘察報告著重對地基與基礎(chǔ)方案，地基與基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)進行了細致和深入的分析、探討。根據(jù)場地巖土工程條件，結(jié)合上部結(jié)構(gòu)荷載分布特征和成樁可能性及基礎(chǔ)持力層的工程性質(zhì)、埋藏深度等，對基礎(chǔ)方案進行了經(jīng)濟、技術(shù)上的可行性分析和對比。針對不同分區(qū)、不同的建筑物，建議選用不同的基礎(chǔ)形式和不同的基礎(chǔ)持力層。如填方區(qū)和軟土區(qū)建議采用人工挖孔樁，而填土厚度不大及缺失區(qū)域（挖方區(qū)）則建議采用天然淺基。并對各種基礎(chǔ)的承載力進行了估算，對地基變形和建筑物沉降進行了計算。

勘察場地的巖土工程條件變化大，有的填方厚度可達十幾米，削坡厚度可達二十多米，形成了許多人工高邊坡，雖然對地基的承載力和變形以及邊坡的穩(wěn)定性進行了計算，但是增加的附加荷載和卸載使巖土體的應力歷史條件變化很大，巖土工程勘察報告強調(diào)了檢測和監(jiān)測工作的重要性。該意見被業(yè)主和設(shè)計人員所采納，經(jīng)過施工檢測和施工監(jiān)測，證明勘察報告所提供的各種巖土設(shè)計參數(shù)和各種方案經(jīng)濟合理、目的性和針對性強。

5.結(jié)論

（1）工程實踐證明；合理地選擇、運用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)相結(jié)合，無疑是解決巖土工程勘察存在的

技術(shù)問題的最佳途徑。但是，任何的技術(shù)都有其局限性和適用性，要有效地解決某些復雜的巖土工程勘察技術(shù)問題，必須采用多種勘察手段聯(lián)合使用，互相補充、互相驗證。

（2）各種間接勘察手段所獲取的資料應與傳統(tǒng)的勘察方法（如鉆探、原位測試、巖土試驗等）、施工檢測、施工監(jiān)測成果進行對比、驗證，建立相對應的經(jīng)驗關(guān)系，從而建立定量分析、判定標準，確保工程勘察質(zhì)量。

（3）提高工程勘察技術(shù)人員業(yè)務水平和綜合能力的關(guān)鍵是：

1）培養(yǎng)勘察技術(shù)人員的技術(shù)素質(zhì)；

2）拓寬專業(yè)知識的廣度和深度；

3）積極參與工程實踐。

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【文章編號】1006-2688（2017）07-0005-03

【作者簡介】付思峰（1957-），男，河南省柘城縣人，1978年畢業(yè)于長春地質(zhì)學院，高級工程師，從事物探與建筑巖土工程等工作。endprint