楊 鋒

(海南贛龍巖土工程勘察院，海南 ?？?570216)

關(guān)于巖土工程勘察技術(shù)的思考

楊 鋒

(海南贛龍巖土工程勘察院，海南 ?？?570216)

本文主要介紹巖土勘察工程的現(xiàn)狀分析以及目前多遇到的種種問題。針對(duì)各項(xiàng)問題，系統(tǒng)而詳細(xì)地介紹了巖土工程勘察的目的及意義。最后重點(diǎn)分析巖土勘察傳統(tǒng)技術(shù)與新技術(shù)的應(yīng)用。

巖土工程勘察、技術(shù)、意義

隨著我國(guó)科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，綜合國(guó)力與日漸增，我國(guó)已進(jìn)入全面高速發(fā)展階段?，F(xiàn)今工程建筑越來(lái)越多，工程建筑的模式也是越來(lái)越多，為此工程建筑的難度也越來(lái)越大，巖土工程勘察的重要性突出的越來(lái)越明顯。巖土工程勘察技術(shù)是各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)，是施工過程安全與穩(wěn)定的重要保障，做好巖土工程勘察工作不容忽視。

一、巖土工程勘察的含義和研究對(duì)象

巖土工程是歐美國(guó)家于上世紀(jì)60年代在土木工程實(shí)踐中建立起來(lái)的一種新的技術(shù)體制。主要是研究處理求解巖體和土體工程兩方面的問題，其中包括地基與基礎(chǔ)，邊坡以及地下工程方面問題等。它涉及到巖體與土體的利用、政治和改造，包括巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工和監(jiān)測(cè)四個(gè)方面。

在土木工程中，各種建筑物以巖土體作為建筑材料、工程結(jié)構(gòu)或建筑環(huán)境，巖土工程的地位相當(dāng)重要。而且隨著工程規(guī)模越來(lái)越大，巖土工程問題就越來(lái)越突出，越來(lái)越復(fù)雜，給巖土工程的發(fā)展提出各種新的、前所未有的挑戰(zhàn)。特別是在建設(shè)高層、超高層建筑物的過程中，我們常用的天然土體材料是達(dá)不到這樣的荷載要求的。這就需要對(duì)樁基礎(chǔ)或?qū)Φ鼗吝M(jìn)行處理，研究樁身的尺寸、研究材料的強(qiáng)度、研究樁基持力層和承載力、施工時(shí)根基坑開挖支護(hù)和降水等問題。

工程巖土體是地質(zhì)體的一部分，其工程性質(zhì)的形成和演化以及對(duì)建筑的適應(yīng)性，與它的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和賦予環(huán)境息息相關(guān)。因此，巖土工程師在著手解決任何一項(xiàng)巖土體的地質(zhì)工程問題時(shí)，首先要查明巖土體的地質(zhì)特征和場(chǎng)地工程地質(zhì)條件，尤其是地質(zhì)條件比較復(fù)雜的重大巖體工程，巖土工程勘察更顯得重要，甚至?xí)蔀橛绊懝こ绦б?、投資或者成敗的關(guān)鍵。

二、巖土工程勘察的任務(wù)和目的

巖土工程勘察的主要任務(wù)是按照建筑物或構(gòu)筑物不同勘察階段的要求，為工程的設(shè)計(jì)、施工以及巖土體治理加固、開挖支護(hù)和降水等工程提供地址資料和必要的技術(shù)參數(shù)，對(duì)有關(guān)的巖土工程問題作出論證和評(píng)價(jià)。具體任務(wù)內(nèi)容包括以下五個(gè)方面：其一為闡述建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，指出場(chǎng)地內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育狀況及其對(duì)工程建設(shè)的影響，對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性作出評(píng)價(jià)。其二為查明工程范圍內(nèi)巖土體的分布、性狀和地下水活動(dòng)條件，提供設(shè)計(jì)、施工和整治所需的地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)。其三是分析、研究有關(guān)的巖土工程問題，并作出結(jié)論和評(píng)價(jià)。其四是對(duì)場(chǎng)地內(nèi)建筑總平面布置、各類巖土工程設(shè)計(jì)、巖土體加固處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象整治等具體方案作出建議和論證。其五是預(yù)測(cè)工程施工和運(yùn)行過程中對(duì)地質(zhì)環(huán)境和周圍建筑物的影響，并提出保護(hù)措施的建議。

巖土工程勘察的目的是為該工程技術(shù)上的可能性和經(jīng)濟(jì)上的合理性提供保證，以不致對(duì)地質(zhì)環(huán)境和建筑工程形成不應(yīng)有或可避免的破壞，以致對(duì)工程本身和人類的生活環(huán)境產(chǎn)生影響。所謂技術(shù)可能性指在地質(zhì)環(huán)境中興建的某建筑物安全性保障。換言之，建筑物地基對(duì)基礎(chǔ)的適應(yīng)性如何，當(dāng)二者不相適應(yīng)時(shí)，能否通過改變基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)或改良地基性質(zhì)使其達(dá)到相互適應(yīng)。而經(jīng)濟(jì)合理性則指通過對(duì)建筑物地區(qū)地質(zhì)條件的深入研究后，在保證工程穩(wěn)定性的前提下，選出經(jīng)濟(jì)成本最低的建設(shè)方案，已達(dá)到經(jīng)濟(jì)上的合理性和可行性。

三、巖土工程勘查技術(shù)

巖土工程勘察主要作用是利用各種勘察技術(shù)和勘察手段，準(zhǔn)確查明建筑場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件，進(jìn)而分析在工程建設(shè)過程中可能出現(xiàn)的問題，提前對(duì)場(chǎng)地地基的穩(wěn)定性和適應(yīng)性作出評(píng)價(jià)與結(jié)論。下面簡(jiǎn)要分析巖土工程勘察過程中應(yīng)用到的技術(shù)。

3.1 傳統(tǒng)勘察技術(shù)

（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)是一種在現(xiàn)場(chǎng)用63.5kg的穿心錘，以76cm的落距自由落下，將一定規(guī)格的帶有小型取土桶的標(biāo)準(zhǔn)貫入器打入土中，記錄打入30cm的錘擊數(shù)（即標(biāo)準(zhǔn)貫入擊數(shù)N），并以此評(píng)價(jià)土的工程性質(zhì)的原位試驗(yàn)。這種測(cè)驗(yàn)方法適用于砂性土和粘性土，不適用于碎石類土及巖層。優(yōu)勢(shì)是操作簡(jiǎn)單、使用方便，地層適用性較廣。但也存在缺點(diǎn)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)離散型較大，精度較低，對(duì)于飽和軟粘土，遠(yuǎn)不及十字板剪切試驗(yàn)及靜力觸探等方法精度高。

（2）地球物理勘探技術(shù)

地球物理勘探技術(shù)是通過物探儀器，并綜合物理學(xué)、電子學(xué)、計(jì)算機(jī)技術(shù)、材料學(xué)等多門學(xué)科的理論知識(shí)，利用地殼中各種巖石、礦石的物理性質(zhì)差異來(lái)研究地質(zhì)構(gòu)造或探測(cè)地下礦產(chǎn)的一種方法。該方法的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，除應(yīng)用于巖土工程勘察之外，還應(yīng)用于能源的勘探與開發(fā)，地質(zhì)災(zāi)害預(yù)測(cè)和地球環(huán)境污染監(jiān)測(cè)等方面。

（3）靜力觸探技術(shù)

靜力觸探技術(shù)是利用機(jī)械設(shè)備將金屬探頭通過靜力壓入土中，再通過傳感器或直接測(cè)量?jī)x表等工具測(cè)試土層對(duì)探頭的貫入阻力，以此判斷地基土的物理性質(zhì)。該方法一般應(yīng)用于飽和砂土、砂質(zhì)粉土或者高靈敏度軟粘土，不適用于碎石土層、礫石土層或者比較密實(shí)的沙層。靜力觸探技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是可以連續(xù)、快速、準(zhǔn)確地測(cè)試出各土層的貫入阻力指標(biāo)，缺點(diǎn)是不能對(duì)土層進(jìn)行直觀測(cè)試，且測(cè)試深度受限。不能超過80cm。

3.2 巖土工程勘察新技術(shù)

（1）數(shù)字化勘察技術(shù)

隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，傳統(tǒng)勘察方法已不能滿足工程建設(shè)的需求，數(shù)字化勘察技術(shù)是巖土工程勘察技術(shù)發(fā)展的必然。復(fù)雜的地質(zhì)構(gòu)造均能經(jīng)過抽象而形成四種元素的集合：點(diǎn)、線、面、體。點(diǎn)如測(cè)點(diǎn)等，線如地質(zhì)剖面線，面如人工填土層等厚面，體如地下巖體等。任何地質(zhì)對(duì)象在空間上都具有一定的性質(zhì)特征和形態(tài)，占有一定的位置和范圍，而且和其他地質(zhì)對(duì)象存在著空間聯(lián)系。這種方法就是通過工程地質(zhì)體外表面的方式來(lái)表達(dá)均質(zhì)地質(zhì)體，把一系列同屬性的點(diǎn)按一定規(guī)則抽象連接起來(lái)，形成網(wǎng)狀曲面片，進(jìn)而確定整個(gè)地質(zhì)體的空間屬性。該方法的優(yōu)點(diǎn)是可以應(yīng)用于任何地質(zhì)的勘察研究，缺點(diǎn)是精準(zhǔn)性比較差。

巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)是一個(gè)信息處理系統(tǒng)，其主要作用就是對(duì)得出的信息及數(shù)據(jù)做需求分析，從而準(zhǔn)確表達(dá)出用戶需求。首先要做的是建立數(shù)據(jù)庫(kù)概念模型，這其中要包括文檔資料、圖形資料、地層、鉆孔等信息。用戶將原始數(shù)據(jù)輸入系統(tǒng)，經(jīng)過系統(tǒng)分析形成最終數(shù)據(jù)。最終數(shù)據(jù)包括文檔資料和圖形資料兩大類，其中文檔資料又包括地質(zhì)勘查報(bào)告等信息，圖形資料包括連線剖面圖、單孔柱狀圖等。每一次數(shù)據(jù)庫(kù)的實(shí)現(xiàn)都要經(jīng)過原始數(shù)據(jù)—中間數(shù)據(jù)—最終數(shù)據(jù)的時(shí)間序列關(guān)系進(jìn)行。

（2）測(cè)試新技術(shù)

測(cè)試新技術(shù)利用現(xiàn)代先進(jìn)的科學(xué)技術(shù)，將土工測(cè)試從研究中的某一點(diǎn)發(fā)展到二維面，再發(fā)展到空間體。這樣的測(cè)試方法無(wú)孔、無(wú)破損，減少工程測(cè)試的工作強(qiáng)度，提高了測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性。巖土工程測(cè)試技術(shù)包括室內(nèi)測(cè)試、原位測(cè)試和原型監(jiān)測(cè)三大類，除此之外，還包括有各種各樣的模型試驗(yàn)，種類極多，但各有特點(diǎn)和用途。通過和計(jì)算機(jī)技術(shù)相結(jié)合，就可大大提高工作效率。一臺(tái)計(jì)算機(jī)就可以同時(shí)監(jiān)控幾臺(tái)甚至幾十臺(tái)同結(jié)儀，并通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行自動(dòng)數(shù)據(jù)采集處理、繪圖、制表，使得復(fù)雜多樣的測(cè)試技術(shù)得以高效、準(zhǔn)確的實(shí)現(xiàn)。但我國(guó)目前在這方面的參數(shù)測(cè)試技術(shù)還不太成熟，需要進(jìn)一步完善。

四、總結(jié)

巖土工程勘察是建筑施工中一個(gè)系統(tǒng)而復(fù)雜的工程，是各項(xiàng)工程設(shè)計(jì)和施工的基礎(chǔ)。但現(xiàn)今我國(guó)巖土工程勘察技術(shù)仍存在相當(dāng)不足，需要我們更深一步地去學(xué)習(xí)，去研究。同時(shí)也要注意觀察科學(xué)新技術(shù)的發(fā)展，與工程勘察有效結(jié)合起來(lái)，提高勘察精準(zhǔn)度，為工程施工的安全性和穩(wěn)定性提供保障。

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1007-6344（2015）09-0084-01