對巖土工程勘察的新認(rèn)識
導(dǎo)語
在各種工程項目建設(shè)中，巖土或者為材料，或者為介質(zhì)與其他物質(zhì)相互作用，作為工程項目必不可少的一種材料，我們必須對其進行充分的了解，為工程項目的設(shè)計與施工打好基礎(chǔ)。如何才能了解巖土的特質(zhì)呢?進行巖土工程地質(zhì)勘察就是基本的手段，通過對實地考察，了解施工地區(qū)的巖土特質(zhì)，為工程項目的順利施工提供必要的地質(zhì)資料，對潛藏的安全隱患進行制定有效的預(yù)防手段，在定性的基礎(chǔ)上做出定量的工程地質(zhì)評價。巖土工程勘察質(zhì)量的好壞直接對整個工程的安全性和經(jīng)濟性造成影響。所以我們在實際工作中，一定要提高大家對勘察工作重要性的認(rèn)識，不斷改進勘察手段，提高勘察質(zhì)量，保證工程質(zhì)量安全，特別是的巖土勘查研究工作，一丁點的疏忽都會造成重大安全事故。
一、引言
通常人們所說的“巖土工程勘察”主要指的是民用、工業(yè)建筑工程的勘察?？辈熘黧w主要包括地基處理、邊坡工程、岸邊工程、管線及架空線路、市政工程、工業(yè)廠房、房屋樓舍、學(xué)校樓舍等。巖土工程地質(zhì)勘察的主要內(nèi)容包括：現(xiàn)場檢驗和檢測、原位測試、勘探及采取土試樣、工程地質(zhì)調(diào)查和測繪、室內(nèi)試驗，根據(jù)以上辦法，對場地工程地質(zhì)條件進行定性或定量分析評價，編制滿足不同階段所需的成果報告文件。
巖土工程勘察是工程設(shè)計的先決條件。一般巖土工程信息，包括地形地貌、地層界面、斷層、地下水位、風(fēng)化層厚度以及各種物探、化探資料，這些資科只是一些離散的數(shù)據(jù)，巖土工程技術(shù)人員較難直接利用它們再去分析場地中工程地質(zhì)參數(shù)的分布規(guī)律。更何況傳統(tǒng)的巖土工程資料分析和解釋一般都局限于二維、靜態(tài)的表達(dá)，這種表達(dá)描述空間構(gòu)造起伏變化的直觀性差，往往不能充分的揭示它們空間變化的規(guī)律，難以使人們直接、完整、準(zhǔn)確的理解，也就越來越不能滿足工程的空間分析要求。
隨著計算機圖形處理技術(shù)的完善，已經(jīng)完全可以集成以巖土工程建模、巖土工程數(shù)字化、巖土工程數(shù)據(jù)庫管理、巖土工程特性分析、巖土工程地質(zhì)解釋以及空間分析和預(yù)測、地學(xué)統(tǒng)計和圖形可視化的一體化系統(tǒng)，繼而發(fā)展成為現(xiàn)代化、信息化為一體的巖土工程勘察數(shù)字化新體系。
巖土工程勘察要求我們不僅僅限于傳統(tǒng)的勘察方法和勘察手段，還要面臨更多的考驗，需要找到更科學(xué)、更有效的解決辦法?；A(chǔ)地質(zhì)主要是對區(qū)域地質(zhì)的調(diào)查和基礎(chǔ)地質(zhì)的研究，不僅可以為巖土工程勘察提供原始的地質(zhì)資料，還能有效節(jié)約勘察的成本和對技術(shù)的要求。
二、巖土工程勘查研究的現(xiàn)狀及解決辦法
1.巖土工程勘查研究的現(xiàn)狀及存在的問題
巖土工程勘察工作一個的特點是地層情況變數(shù)大，沒有一個場地條件和土質(zhì)情況是同樣的。國家規(guī)范和行業(yè)規(guī)范很多也很具體，但都不能照搬硬套。巖土工程勘察工作應(yīng)根據(jù)擬建工程特點和場區(qū)工程地質(zhì)條件確定。在工程實踐中應(yīng)注意以下問題：
(1) 資料搜集不全，任務(wù)目的不明確。只有設(shè)計意圖明確，才能有的放矢，才能有效地解決工程設(shè)計和施工過程中的巖土工程問題。但不少勘察報告的前期資料搜集不全面，擬建工程的地面整平標(biāo)高、結(jié)構(gòu)形式等情況也不詳細(xì)，設(shè)計單位的勘察技術(shù)要求嚴(yán)重缺乏。
(2) 勘察方法、技術(shù)落后。隨著經(jīng)濟和技術(shù)的高速發(fā)展，傳統(tǒng)的勘查方法和傳統(tǒng)的勘察手段、方法已經(jīng)很難滿足設(shè)計的需求．存在著諸多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問題。這些問題主要有以下幾個方面，野外勘測中勘測點的合理布設(shè)問題、地質(zhì)界面劃分問題、巖土參數(shù)和地基承載力的確定問題、對勘察的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用問題。存在上述問題的主要原因是巖土工程勘查人員沒有掌握先進的勘察技術(shù)，缺乏建筑、結(jié)構(gòu)設(shè)計方面的知識。
(3) 界面劃分不明確。主要包括巖石風(fēng)化程度和巖土體的界面劃分，軟弱結(jié)構(gòu)面以及地質(zhì)構(gòu)造的判斷，還有不良地質(zhì)體的地質(zhì)界面等。例如：在實例中的界面劃分，有的時候會出現(xiàn)劃分的混淆?？辈旃ぷ鞯膬?nèi)容，不僅應(yīng)提供滿足建筑結(jié)構(gòu)荷載所需要巖土工程特性指標(biāo)和地基基礎(chǔ)設(shè)計參數(shù)，尚應(yīng)包括可能影響工程穩(wěn)定的不良地質(zhì)作用、建筑場地類別、建筑抗震地段劃分和巖土地震穩(wěn)定性等對建筑場地穩(wěn)定性適宜性評價所需要的內(nèi)容。
(4) 地下水的問題。地下水不僅是巖土的重要組成部分，也是建筑工程的環(huán)境，直接影響著巖土的形狀，也左右著建筑物的耐久性、穩(wěn)定性，因此，能否提供準(zhǔn)確、可靠的水位及水質(zhì)測量數(shù)據(jù)成為了工程勘察中必須注意的大問題，對地下水位的變化幅度測量是不容錯誤存在的，無論是上升還是下降都會給建筑質(zhì)量和地下水質(zhì)帶來一系列的不良影響，使地下水質(zhì)惡化或影響建筑地的土壤性質(zhì)。
(5) 技術(shù)素質(zhì)的問題：主要涉及到勘察技術(shù)人員知識的廣度與深度，勘察各之間缺乏技術(shù)交流與內(nèi)部的溝通，不了解各自的技術(shù)服務(wù)對象和技術(shù)發(fā)展的狀況，導(dǎo)致一旦遇到了復(fù)雜工程和重大項目的時候往往束手無策，不知道該采取何種技術(shù)方法及手段去解決所面對的技術(shù)問題。
2.巖土工程地質(zhì)勘查技術(shù)改進方法探究
(1) 認(rèn)真編寫勘察報告
勘察報告的準(zhǔn)確編寫可使勘察工作少走彎路，若不能滿足建設(shè)要求，會使本可一次完成的勘察工作進行復(fù)工，不僅會使業(yè)主有更多的費用支出還會延長施工的時聞。所以，在勘察前一定弄清建設(shè)要求和建筑結(jié)構(gòu)概況，然后選擇合適的測量方法，再有切實根據(jù)的情況下勘察，消除編寫誤區(qū)，才能使報告在各方面滿足土建設(shè)計要求。
(2) 合理選用測試方法
應(yīng)根據(jù)擬建工程的規(guī)模和重要性，巖土的性質(zhì)以及按要求提供的設(shè)計參數(shù)合理選用澍試方法，在軟土地區(qū)的勘察工作中配合一定量的勘探孔，以滿足直接取樣和鑒另Ⅱ地層的要求。在勘察前，盡可能搜集工程附近的地質(zhì)資料，了解工程的規(guī)模和可采取的地基基礎(chǔ)型式，熟悉原位測試方法的適用性是技術(shù)人員必須要做的．然后方能確定采用何種測試方法，以確保勘察結(jié)果的正確性。
(3) 明確粉土的定義及劃分界限
明確粉土的定義，建筑地基基礎(chǔ)規(guī)范對粉土的定義為：塑性指數(shù)IP小于等于10且粒徑大于0．075mm 的顆粒含量不超過全重的50％的土。只有明確了粉土的定義和劃分界限，才能在實際的勘察工作中更好的對不同質(zhì)地的粉土和粉砂等進行劃分，從而采用合理的勘察方式，為工程建設(shè)施工提供可靠的技術(shù)數(shù)據(jù)。
(4) 嚴(yán)格勘查水位分層
對于多層地下水位勘察單位應(yīng)該嚴(yán)格分層觀察，不能以混合水位代替；觀測水位時應(yīng)考慮到四周地下水的開采情況的影響，看測得的水位是否偏深；要分析歷年地下水的水位變化幅度及歷史水位；規(guī)范要求提供地下水位與其變化幅度，查明埋藏條件，勘察人員應(yīng)結(jié)合各地的實際情況總結(jié)地下水位的變化情況。
(5) 加強培訓(xùn)和教育
加強對技術(shù)勘察人員的培訓(xùn)和素質(zhì)教育，是技術(shù)人員的只是能夠不斷的更新?lián)Q代，跟上社會發(fā)展的步伐。勘察單位內(nèi)部實行輪班制度。促進各部門的技術(shù)交流和知識滲透，多組織技術(shù)人員參加各種相關(guān)的學(xué)術(shù)活動和知識講座，以擴大技術(shù)人員知識的廣度和深度，另外，計算機的應(yīng)用也可極大的提高工作效率。
三、運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)進行巖土工程地質(zhì)勘查研究
改革開放以來，我國的巖土工程勘察設(shè)計工作取得了長足的進步，特另Ⅱ是計算機技術(shù)和現(xiàn)代科技技術(shù)的應(yīng)用，使巖士工程勘察、設(shè)計工作更是迅猛發(fā)展，主要表現(xiàn)在：
①我國巖土工程勘察在裝備和先進技術(shù)應(yīng)用水平上有較大進步和提高，尤其是進入20世紀(jì)90年代以來，各勘察設(shè)計院在勘探、測量、設(shè)計等方面對計算機的應(yīng)用都有了很大的發(fā)展。
②隨著RS、GIS，GPS (3S技術(shù))的發(fā)展與集成。已促使巖土工程勘察進入到以數(shù)據(jù)庫為核心的勘察設(shè)計一體化產(chǎn)業(yè)體系。但是在注視上述發(fā)展的同時也應(yīng)該看到，目前雖然計算機輔助設(shè)計(CAD)已廣泛應(yīng)用于巖土工程勘察設(shè)計中，功能日益完善。但是，由于多種原因，巖土工程勘察設(shè)計之間仍有許多問題欲待完善。因此我們需要發(fā)展和推廣巖工程勘察數(shù)字化和一體化技術(shù)，運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)進行巖土工程地質(zhì)勘查。
運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)進行巖土工程地質(zhì)勘查，是指運用數(shù)字化勘查技術(shù)進行巖土勘查。數(shù)字化巖土工程勘察是指應(yīng)用當(dāng)代測繪技術(shù)、數(shù)據(jù)庫技術(shù)、計算機技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù)和CAD技術(shù)，通過計算機及其軟件，把一個工程項目的所有信息(包括勘察、設(shè)計、進度、計劃、變更等數(shù)據(jù))有機的集成起來，建立綜合的計算機輔助信息流程，使勘查設(shè)計的技術(shù)手段從手工方式向CAD 技術(shù)轉(zhuǎn)變，做到數(shù)據(jù)采集信息化、勘察資料處理數(shù)字化、硬件系統(tǒng)網(wǎng)絡(luò)化、圖文處理自動化，逐步形成和建立適應(yīng)多、多工種生產(chǎn)的商效益、高柔性、智能化的工程勘察設(shè)計體系。該技術(shù)體系用系統(tǒng)工程觀點，把勘察、設(shè)計的圖紙、圖像、表格、文字等以數(shù)字化形式存儲，供各設(shè)計使用。
從以上說明可以看出，通過現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)完美可以建立數(shù)字化巖土勘查工程數(shù)據(jù)系統(tǒng)，該系統(tǒng)可以通過以下幾個步驟實施構(gòu)建：
(1) 巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念模型設(shè)計
巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理作為巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項基礎(chǔ)工作，是一個數(shù)據(jù)密集，處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫應(yīng)用問題，為了能夠獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，將與實體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來，僅從現(xiàn)實世界中實體的數(shù)據(jù)側(cè)面來建立模型即研究數(shù)據(jù)對象與屬性及其關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立相對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫表結(jié)構(gòu)。
(2) 數(shù)據(jù)庫建立實現(xiàn)
巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類：用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、系統(tǒng)生成的中間數(shù)據(jù)及數(shù)據(jù)。原始數(shù)據(jù)由測點數(shù)據(jù)組成，而測點數(shù)據(jù)又由測點幾何屬性數(shù)據(jù)(位置)和測點信息屬性數(shù)據(jù)；中間數(shù)據(jù)包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動生成的地層層面等值線模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶需要的各種圖件，還可以進行各種信息查詢操作；數(shù)據(jù)種類繁多。主要是根據(jù)用戶需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料(如地質(zhì)勘查報告等)。
四、巖土工程地質(zhì)勘查技術(shù)方法研究
在巖土工程地質(zhì)勘察方面，對某些特殊地質(zhì)的勘察尤其要注意，特別是軟土、地震區(qū)的勘察，同時注意巖土工程勘查施工過程中的質(zhì)量控制。
1.巖土工程地質(zhì)勘查的重點及方法
(1) 軟土的勘查方法
軟土地基的勘察重點主要包括：查明軟土的分布范圍，生成環(huán)境，埋藏深度、軟土層和表層硬殼、下臥壓縮層的厚度及其分層物理力學(xué)性質(zhì)，軟土底部硬層的坡度，有無排水層次，地下水的埋藏、補給、逕流和排泄條件。
軟土地基勘察應(yīng)采用鉆探和原位測試相結(jié)合的綜合勘探方法?？碧健y試及土工試驗中應(yīng)重點注意以下幾點：
1) 勘探、測試點的布置、密度應(yīng)根據(jù)軟土的成因類型及地層結(jié)構(gòu)、成層條件、硬底橫坡等軟土的空間變化特點確定。如：長江沖積平原、太湖湖積平原等區(qū)沉積的軟土多治古湖沼、古河道及暗埋的塘渠分布，且其地表微地貌多被人類活動所破壞，勘探點縱向間距宣控制在5O。左右，在軟土分布界線附近還應(yīng)適當(dāng)加密，以準(zhǔn)確確定軟土的分布范圍；而在濱海平原區(qū)，由于軟土地層成層較穩(wěn)定，勘探點縱向間距可控制在lOOm 左右。在查明軟土的分布范圍及縱向變化特征的基礎(chǔ)上進行橫斷面勘探。
2) 鉆探、原位測試(主要包括靜力觸探、十字板剪切試驗、應(yīng)力鏟試驗、螺旋板載荷試驗、動力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗等)方法的綜合運用應(yīng)根據(jù)地層巖性特點、建筑物的類型、規(guī)模、基礎(chǔ)型式等情況決定，注意勘探、測試方法的適宜性。如：對于飽和粉土、砂類土，由于采取原狀土樣困難且極易析水，各類指標(biāo)應(yīng)以原位測試成果為主。對于橋涵基礎(chǔ)當(dāng)采用靜力觸探時(單橋靜力觸探為主)，宜配合一定數(shù)量的雙橋靜力觸探，而對路基工程應(yīng)有適當(dāng)?shù)目讐红o力觸探孔。對于均質(zhì)的飽和軟黏土，十字板剪切試驗是獲取軟土抗剪強度指標(biāo)的合適方法。
3) 為更好地發(fā)揮鉆探、原位測試綜合勘探的效果，解決兩者在土類劃分、地基承載力等參數(shù)取值上的差異，宜在不同地貌單元、不同巖相地段進行鉆探與原位測試的對比試驗，建立其相關(guān)關(guān)系，并采用載荷試驗校核。
(2) 地震區(qū)的勘查方法
以京滬為例，京滬經(jīng)過地震動峰值加速度0.19以上的區(qū)域所占比重較大，其中有大量的液化土地基分布。南京越江隧道區(qū)域，其地震動峰值加速度為0.19。在池河附近經(jīng)過郯廬活動性斷裂帶的主干斷裂。因此，加強地震區(qū)的工程地質(zhì)勘察，為在工程建筑物的設(shè)計中合理確定抗震減災(zāi)措施，提供全面、可靠的地震地質(zhì)資料，對確保京滬的長期安全是非常重要的。
1) 加強液化土的判別
當(dāng)線路通過地震動峰值加速度為0．19以上地區(qū)時，應(yīng)進行場地和地基地震效應(yīng)的工程地質(zhì)勘察。對地面15~20m 范圍內(nèi)的飽和砂土或飽和粉土層，應(yīng)判別其在地震作用下液化的可能性。通過鉆探、物探及原位測試等綜合勘探方法，查明地面以下15~20m 范圍內(nèi)飽和砂土或飽和粉土層的埋藏深度、層位、層厚、分布范圍及上覆非液化土層的厚度和地下水位等。通過標(biāo)準(zhǔn)貫人試驗、靜力觸探及剪切波速測試等方法，結(jié)合土工試驗來判別地震液化的可能和等級。并可適當(dāng)選擇代表性工點進行液化土的動力特性試驗，主要包括動三軸強度試驗及動三軸液化試驗，為評價地基土液化危害的程度及對工程穩(wěn)定性的影響，提出合理的防止地基液化措施提供可靠的依據(jù)。
2) 對特別重要的工程、活動性斷裂等進行場地地震安全性評價
對特別重要的工程、活動性斷裂等進行場地地震安全性評價，是線路選線、工程設(shè)計中采取有效的抗震措施的基礎(chǔ)，對保證的安全是至關(guān)重要的。如南京越江工程，是京滬的標(biāo)志性工程，通過地震場地安全性評價，復(fù)核工程場地的地震基本烈度，提出該工程場地不同超越概率水準(zhǔn)的動峰值加速度、反應(yīng)譜及時程曲線等地震動參數(shù)，評估工程場地地震地質(zhì)災(zāi)害(如砂土液化、軟土震陷等)的危害程度，為設(shè)計提供科學(xué)依據(jù)。
(3) 路基填料的勘查方法
以往鐵路工程建設(shè)的經(jīng)驗表明，對路基填料質(zhì)量控制重視不夠，是造成路基病害的重要原因。在京滬的前期工作中，鐵道部領(lǐng)導(dǎo)及有關(guān)專家都多次強調(diào)做好該項工作的重要性。有專家提出對路基填料應(yīng)按建筑材料的要求進行勘察。
因此路基填料的工程地質(zhì)勘察應(yīng)作為工程地質(zhì)勘察的重點加以高度重視。
1) 路基填料的勘察涉及工程經(jīng)濟、線路、地質(zhì)等多個，應(yīng)加強各的配合。以路基土石方調(diào)配為基礎(chǔ)，做好填料來源的選點工作，分段落實，并與地方政府有關(guān)部門簽訂相關(guān)協(xié)議。填料缺乏或填料不良地段，應(yīng)擴大土源選點范圍，進行多方案比較。
2) 集中取土場的勘察：查明場地的地形地貌、可開采范圍以及是否符合國家環(huán)境保護的有關(guān)規(guī)定。并根據(jù)場地特點、開采范圍及儲量計算方法需要布置勘探斷面；填料的土工試驗是評價填料質(zhì)量，劃分填料級別的重要依據(jù)。應(yīng)針對不同填料類型確定試驗項目。
2.巖土工程勘查施工過程中的質(zhì)量控制
(1) 行業(yè)加強勘察單位的管理
一方面提高勘察企業(yè)的市場準(zhǔn)入制，除了應(yīng)相應(yīng)的技術(shù)人員進行嚴(yán)格審查外，還應(yīng)包括設(shè)備和質(zhì)量管理體系等進行嚴(yán)格的審查，淘掉那些技術(shù)人員不足、技術(shù)設(shè)備落后和質(zhì)量管理混亂的勘察企業(yè)。另一方面，在制度上和規(guī)程上加強對勘察企業(yè)在科技投入的管理，如建筑行業(yè)行政部門在制度和規(guī)程上要多引導(dǎo)和鼓勵企業(yè)增加科技投入，加強技術(shù)儲備和技術(shù)創(chuàng)新。只有依靠科技進步，更新技術(shù)裝備，才能提高勘察企業(yè)的技術(shù)水平和技術(shù)含量，才能提高勘察質(zhì)量。
(2) 加強對建設(shè)單位的管理：
一方面要加強對建設(shè)單位招投標(biāo)的行為?？辈烊≠M標(biāo)準(zhǔn)太低，沒有經(jīng)濟效益，勘察單位就不會按要求去做了，因為沒有哪個勘察單位會去做虧本的生意。所以行業(yè)行政部門要根據(jù)地區(qū)特征規(guī)定勘察費的低價不能低于國家取費標(biāo)準(zhǔn)的多少。另一方面加強建設(shè)單位的誠性教育，盡量避免拖欠工程款。
(3) 勘察人要加強自我提高和修養(yǎng)：
勘察的主要對象就是各類巖土體，而巖土的種類多，巖土多變和復(fù)雜性，決定了勘察人每次研究的對象其實呈現(xiàn)的是異性的，有不同的特陛存在。那勘察入在從業(yè)過程中要不斷地反思和總結(jié)，提高個人素養(yǎng)，提高在勘察過程中判斷的準(zhǔn)確性。
(4) 建立勘察監(jiān)理制度。
實行勘察監(jiān)理制度，可從勘察監(jiān)理方案、野外作業(yè)、勘察成果和參與驗槽進行全過程監(jiān)控。這樣可防止出現(xiàn)勘察工作量布置不合理，尤其是對原始資料的不按實記錄，虛構(gòu)原始資料。還可監(jiān)控技術(shù)人取樣是否符合規(guī)范，原位測試實驗是否按要求做了，建立和完善勘察監(jiān)理制度在當(dāng)前尤顯重要。
五、結(jié)論
巖土勘察是工程建設(shè)的一步，它為后續(xù)的設(shè)計、施工及安全使用提供一手資料，關(guān)系到整個工程項目的經(jīng)濟性和安全性。本文通過對巖土勘查研究的現(xiàn)在、存在的問題、解決辦法以及運用現(xiàn)代化科技手段提高巖土勘查工作的效率研究、巖土工程地質(zhì)勘察技術(shù)方法的研究，進一步了解目前巖土工程勘察的重要性，它對整個工程項目的經(jīng)濟性及安全性起到了至關(guān)重要的作用。通過巖土工程勘察，運用現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)，為工程設(shè)計提供必需的資料。
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