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[关键词]工程地质测绘 要素 GPS 卫星遥感技术
中图分类号:TV470+1 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2015)04-0139 -01
1 工程地质测绘概述
工程地质测绘是工程地质勘察中一项最重要最基本的勘察方法,也是诸勘察工作中走在前面的一项勘察工作。它是运用地质、工程地质理论对与工程建设有关的各种地质现象进行详细观察和描述,以查明拟定建筑区内工程地质条件的空间分布和各要素之间的内在联系,并按照精度要求将它们如实地反映在一定比例尺的地形设计图上。配合工程地质勘探、试验等所取得的资料编制成工程地质图,作为工程地质勘察的重要成果提供给建筑物规划、设计和施工部门参考。
工程地质测绘以标准的地形或地质图作为底图,在勘察场地及其观察、量测和描绘与工程直接或间接有关的各种地质要素,为综合绘制工程地质图、初步判定测绘场地的工程地质环境及合理布置勘探和测试工作提供依据。
工程地质测绘应做到:(1)充分收集和利用已有资料,并综合分析,认真研究,对重要地质问题,必须经过实地校核验证:(2)中心突出,目的明确,针对与工程有关的地质问题进行地质测绘;(3)保证第一性资料准确可靠,边测绘,边整理;(4)注意点、线、面、体之间的有机联系。可按生产实际分为资料准备、外业测绘及资料综合整理等三个阶段进行。
2 工程地质测绘的作用
在切割强烈的基岩山区,很好地进行工程地质测绘,就有可能较全面地阐明该区的工程地质条件,得到岩土工程地质性质的形成和空间变化的初步概念,判明物理地质现象和工程地质现象的空间分布、形成条件和发育规律。即使在为第四系覆盖的平原区,工程地质测绘也仍然有着不可忽视的作用,只不过这时的测绘工作重点应放在研究地貌和松软土上。由于工程地质测绘能够在较短时间内查明广大地区的工程地质条件而费资不多,在区域性预测和对比评价中能够发挥重大作用,在其它工作配合下能够顺利地解决建筑区的选择和建筑物的合理配置等问题,所以在工程设计的初期阶段,它往往是工程地质勘察的主要手段。
通过工程地质测绘对地面地质情况有了深入了解、对地下地质情况有了较准确的判断,初步掌握了某些地质规律和需要研究的问题,这就为进行其它类型的勘察工作奠定了基础,使进行这些工作的范围更集中、目的更明确,从而必然会节省勘察工作量、提高勘察工作的效率。
3 工程地质测绘的分类
根据研究内容的不同,工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工程地质测绘是对工作区内工程地质条件的各要素全面研究并进行综合评价,为编制综合工程地质图提供资料;专门性工程地质测绘是为某一特定建筑物服务的,或者是对工程地质条件的某一要素进行专门研究以掌握其变化规律,为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供依据。无论哪一种工程地质测绘方法都是为建筑物的规化、设计和施工服务的,都有其特定的研究目的,因此在测绘中主要是围绕着建筑物的要求对各种地质现象进行详细的观察描述,而对那些与建筑物无关的地质因素则可以粗略一些甚至不予注意,这是与其它地质测绘的重要区别。
4 工程地质测绘由以下几部分要素组成
4.1 测绘目的
地质测量的任务是测量地质图,因此也叫地质制图或者叫地质填图。所谓地质图,实际上是地形与地质体的相交迹线在水平面上的投影图。也就是用一定比例尺和各种花纹符号,把出露于地表的所有地质体反映在平面图上。
4.2 测绘内容
测绘内容包括:(1)地形地貌特征和单元类型;(2)地层岩土分布和特性;(3)不良地质现象(如滑坡、崩坍、泥石流、岩溶、震害及膨胀土、湿陷土、残积土等)的分布、规模、发育程度及其对工程建设的影响;(4)地下水类型、储水层的性质、水位的变化幅度和补给条件,与地表水体的关系;(5)地下采空、深挖高填、抽水排水等人类工程活动对场地稳定性的影响,最高洪水位和最大冻结深度等。总体来说,工程地质测绘分为对岩土、地质结构、地质历史、地貌、水文地质条件等几个方面的研究。
4.3 测绘方法
常以地形图为底图,采用目测、步测、罗盘仪或平板仪、经纬仪交会的方式,沿一定的路线对控制点进行观察和量测。测绘路线一般垂直岩层走向或横穿地貌单元,对于大比例尺测绘尚需沿地质界线追索重要单元的边界。自20世纪70年代以来,在大面积场地以及线路的工程地质测绘中,开始使用遥感技术。先在室内利用航空或卫星照片进行地质要素的初步判释;然后到野外针对重点、疑点进行观察、核实、并修定初步判释的结果,最后用专门仪器将之转换为各种专门性或综合性工程地质图。随着现代科技的发展,以激光测距系统(LIDAR)、激光成像雷达、双天线SAR系统、数字摄像机、GPS/INS为主体的机载三维数字摄影测量系统等多种数据获取手段已越来越多地应用在工程地质测绘工作中。
4.4 工程地质图
工程地质图是反映勘察场地各种工程地质条件及其与工程建设相互关系的图件,是工程地质测绘的成果。工程地质图由数学要素、自然地理要素、工程地质要素、整饰要素等部分组合而成。数学要素包括坐标网、控制点、比例尺等数字标记。自然地理要素包括地形、地貌、水系、居民点、道路、独立地物、境界线等。工程地质要素是工程地质图的主题内容,包括地质界线、岩土种类和岩性、地质年代和成因、构造形迹、水文地质条件、不良地质现象、人类活动造成的环境工程地质问题等。整饰要素由数字、文字和辅助图表组成,前者如图名、图例、色彩、各要素注记、资料使用说明等,后者如综合柱状图、概略剖面图、工程地质条件分区特征说明等。由于对工程建设提供的服务目的不同,工程地质图有专题图和综合图两种。专题图是把一种或几种工程地质要素特别详细地显示出来,如某一工程地质要素的特征和分布规律、某一组相关工程地质要素的分布和相互关系、不良工程地质现象或人类经济活动和工程建设的相互关系等,其功能在于对工程地质的个别成分按具体目的进行评价。综合图是反映制图区内各工程地质要素的综合,可根据专门用途对其进行分类和评价,如工程地质分区特征说明、建设场地稳定性条件分区评价、环境地质整治评价和场地内不同单元的岩土特性评价等。
5 结束语
随着现代科技的发展,全球定位系统(GPS)、卫星遥感技术等高科技手段已广泛应用到测绘工作中,这不仅减轻了测绘工作人员的劳动强度,而且提高了工作效率,提高了测绘的精准度,节约了时间,从而能更好地为现代测绘工作服务。
参考文献
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[2] 张光正.浅谈地质测绘技术的发展[J].西部资源,2011(04).
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[5] 张国明.浅谈建设工程的地质勘测[J].大众商务,2010(12).
关键词:工程地质测绘技术
地质测绘长期依靠经纬仪、平板仪、水准仪“老三仪”进行工作,新技术的应用较局限。在未来的发展中,随着现代测绘技术的逐步扩大应用,向“老三仪”告别的时代已经到来。现代测绘技术的核心是卫星导航定位技术、遥感技术和地理信息系统技术。其中,卫星导航定位技术和遥感技术是航天技术、卫星技术、传感器技术、现代通信技术、计算机技术等高新技术综合集成的结果,地理信息系统技术是计算机技术、数据库技术、空间分析与模拟(虚拟现实)技术综合集成的结果。因此,现代测绘技术是空间技术和信息技术等现代高新技术
的综合集成,也是国家高新技术的重要组织部分。
1工程地质测绘
工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,在诸项勘察方法中最先进行。按一般勘察程序,主要是在可行性研究和初步勘察阶段安排此项工作。但在详细勘察阶段为了对某些专门的地质问题作补充调查,也进行工程地质测绘。工程地质测绘是运用地质、工程地质理论,对与工程建设有关的各种地质现象进行观察和描述,初步查明拟建场地或各建筑地段的工程地质条件。将工程地质条件诸要素采用不同的颜色、符号,按照精度要求标绘在一定比例尺的地形图上,并结合勘探、测试和其他勘察工作的资料,编制成工程地质图。这一重要的勘察成果可对场地或各建筑地段的稳定性和适宜性作出评价。
工程地质测绘所需仪器设备简单,耗费资金较少,工作周期又短,所以测绘工作在结合岩土工程时应力图通过它获取尽可能多的地质信息,对建筑场地或各建筑地段的地面地质情况有深入的了解,并对地下地质情况有较准确的判断,为布置勘探、测试等其他勘察工作提供依据。高质量的工程地质测绘还可以节省其他勘察方法的工作量,提高勘察工作的效率。
根据研究内容的不同,工程地质测绘可分为综合性测绘和专门性测绘两种。综合性工程地质测绘是对场地或建筑地段工程地质条件要素的空间分布以及各要素之间的内在联系进行全面综合的研究,为编制综合工程地质图提供资料。在测绘地区如果从未进行过相同的或更大比例尺的地质或水文地质测绘,那就必须进行综合性工程地质测绘。专门性工程地质测绘是对工程地质条件的某一要素进行专门研究,如第四纪地质、地貌、斜坡变形破坏等;研究它们的分布、成因、发展演化规律等。所以专门性测绘是为编制专用工程地质图或工程地质分析图提供资料的。无论何种工程地质测绘,都是为工程的设计、施工服务的,都有其特定的研究目的。
2现代测绘技术
2.1全球定位系统(GPS)的发展
GPS即全球卫星定位系统(Global Posi―tioning System)。它最初是由美国国防部开发的,
利用离地面约两万多公里高的轨道上运行的24颗人造卫星所发射出来的讯号,以三角测量
原理计算出收讯者在地球上的位置。GPS采用的是全球性地心坐标系统,坐标原点为地球质量中心。
2-2遥感技术的发展
遥感技术在近一、二十年内飞速发展,这种发展主要表现在新型传感器的研制和应用的
日新月异,其发展的特点如下:
a.不断研制新型传感器,既有框幅式可见光黑白摄影、多光谱摄影、彩色摄影、彩红外摄影、紫外摄影,又有全景摄影机、红外扫描仪,红外辐射计、多光谱扫描仪、成象光谱仪,CCD线阵列扫描和矩阵摄影机、微波辐射计、散射计,合成孔径雷达及各种雷达和激光测高仪等。
b.形成多级空间分辨率影象序列的金字塔,以提供从粗到精的观测数据源。传感器的研制在向更高的空间分辨率方向发展的同时,也向全方位的立体观测能力方向发展。
c.可反复获取同一地区影象数据的多时相性。一般是空间分辨率低的而时问分辨率高。遥感多时相性,提供了人们长期、系统和动态研究地球表面的变化及其规律的可能性。
2.3地理信息系统的发展
从系统角度看,在未来的几十年内,地理信息系统(GIS)将向着数据标准化、数据多维
化、系统集成化、系统智能化、平台网络化和应用社会化(数字地球DE)的方向发展。Intemperable GIS互操作地理信息系统(Interoperable GIS)是GIS系统集成平台,它实现在异构环境下多个地理信息的系统或其应用系统之间的互相通信和协作,以完成某一特定任务。GIS三维(四维)地理信息系统(3D&4DGIS)目前研究重点集中在三维数据结构的设计,优化与实现,以及体视化技术的运用,三维系统的功能和模块设计等方面。GIS面向对象和构件技术的地理信息系统(Com GIS)是把GIS的功能模块划分为多个控件,每个控件完成不同的功能,通过可视化的软件开发工具集成起来,形成最终GIS应用。GIS基于www的地理信息系统(web GIS)是利用Intemet技术在Web上空间信息供用户浏览和使用。
Digital Earth它是对真实地球及其相关现象统一性的数字化重现和认识,其核心思想是用数字化手段统一地处理地球问题和最大限度地利用信息资源,从而完成数字地球的核心功能,光缆、卫星通信技术以及计算机网络等技术则完成海量空章数据的传输任务。
3地质测绘技术发展
3.1大地控制测量
控制测量是地质测绘的基础,地质矿区布设平面控制的方法,一是在国家一、二等三角控制下进行三、四等三角点的加密,另一是在国家一、二等三角点下不能加密情况下布设独立的三、四等三角或五秒小三角锁网作为矿区基本“平面控制. 独立的三角锁网必须测定锁网的起算边长。对于内部范围不大的测区来说,采用光电测距仪、全站仪进行三角锁、导线的测量,生产效率比丈量基线也提高几十倍。所以对于小范围测区来讲,光电测距(半站仪、全站仪)除测定起算边外,还应用于测边网、测距导线代替常规的测角网。大地控制测量成果的平差计算,以往用对数表人工计算,进度慢、差错多,现在也普遍引入计算机软件进行处理,象GPS后处理软件、控制精灵等等,又提高效率也减少误差出现的几率,所以在短时间内就得到了很大的普及。
3.2地形测量技术
地形测量的加密图根控制,传统的方法是在矿区基本控制点下布设测角图根线形锁及测
角交会点,现在则采用导线测量、GPSRTK模式,极大地减少工作量,也提高了精度。地形测量是地质测绘工作重要的任务,长期以来的测图方法,以大平扳仪测图,至今在大比例尺地形测图中仍然是普遍采用的主要手段之一。但是占主导地位的已经是全野外数字化测量了,采用全站仪、RTK一天的工作量已是大平板仪所不能比拟,完全不可同日而语了。
4 结束语
现代科学技术发展的综合化整体方向极大地影响着现代测绘科学的发展趋势,这种趋势表现在现代测绘新理论的概括性增强,测绘新技术的技术综合程度提高,各专业学科之间
关键词:野外;工程地质;测绘;勘察;
Abstract: This paper focuses on the field engineering geological surveying and mapping work, different rocks, soil distribution in engineering geological investigation adverse effects of major tectonic elements and the engineering geological investigation on the construction and other aspects of the problem are analyzed.
Key words: field; engineering geology survey; survey
中图分类号: P258
一、工程地质测绘作业问题
工程地质测绘 是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是 运用地质、工程地质理论,对地表面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。
地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘;但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。优点是能在较短时间内查明较大范围内的主要工程地质条件,不需要复杂设备和大量资金、材料,而且效果显著[1]。另一方面,工程地质测绘和调查也可以大大减少勘探和试验的工作量,从而为合理布置整个勘察工作,节约勘察费用提供有利条件,在山区和河谷等地层出露条件较好的地区,这种方法是最主要的岩土工程勘察方法。工程地质测绘的比例尺一般分为小比例尺(1:50000~1:5000),中比例尺(1:10000~1:2000),大比例尺(1:2000~1:5000三种。需要注意的是,比例尺的规定不是一成不变的,在具体确定测绘比例尺时除了考虑工程地质勘察的阶段外,还应考虑到建筑物规模及类型、工程地质条件的复杂程度和区域研究程度。为了保证精度要求,要求地质界线、地质点在图上的误差不超过 3mm, 填图的底图比提交成图比例尺大一级。如进行比例尺 1:10000 测绘时,常采用1:5000的地形图作为野外作业填图的底图,在外业填图完成后再缩小成比例尺的成图。测绘范围大小应以能解决工程实际问题为前提,一般应包括建筑场地及附近地段。对于大、中比例尺的工程地质测绘,多以建筑物为中心,其区域往往为一方形或矩形。如果是线形建筑(如公路、铁路路基和坝基等),则其范围应为一带状。
划定的测区范围是否能够满足查清测区内对工程可能产生重要影响地质结构条件要求[2]。如某一工程正处于山区山洪泥流的堆积区,此时如仅以建筑物为核心划定测绘调查范围则很有可能搞不清山洪泥石流的发育规律。因此,在这种条件下,即使补给区再远也要将其纳入测绘范围。再如隧道工程,其测绘范围应随地质构造线(如断层、破碎带等)的不同而采取不同的布置,在包括隧道建筑区的前提下,测区应保证沿构造线有一定范围的延伸。地质观测点的定位应根据精度要求和地质条件的复杂程度选用目测法、半仪器法和仪器法。对于有特殊意义的地质观测点,如地质构造线、软弱夹层、地下水露头以及对工程有重要影响的不良地质现象或为了解决某一特殊岩土工程问题时,宜采用仪器法。此外充分利用天然露头( 各种地层、地质单元在地表的天然出露) 和人工露头( 如采石场、路堑、水井等)不仅可以更加准确了解测区地质情况,而且可以降低勘察工作的成本。
二、主要构造对工程建筑的不利影响
1.褶皱
①倒转褶皱常常对抗滑稳定不利;
②背斜轴部岩层破碎、风化剧烈、强度较低,对地基强度不利;
③褶皱构造中如有软弱层,则容易产生层间错动和顺层断层,形成不利于抗滑稳定的主要软弱面;
④褶皱构造中存在刚性与塑性岩层互层时,刚性岩层往往裂隙比较发育而成为较好的裂隙承压含水层,而上、下顶板的塑性岩层会产生泥化现象,使岩体的整体稳定性下降;
⑤较薄的塑性隔水层在倒转褶皱区易形成不连续的扁豆体,从而破坏了原隔水层的连续性,并使其力学强度不均一。
2.断层
①逆掩断层倾角平缓,上盘尤为破碎,其工程地质条件较差;
②断层通过软弱岩层处,特别是多条断层接近或交接处,破碎带的宽度往往很大,岩层破碎程度加剧、风化程度较高,对岩基稳定性不利;
③同一区域多条以上断层在其倾向相反或倾角不一致的情况下,特别是当倾角较缓时,往往会形成弧形软弱面或楔形体而影响岩体稳定。
④断层带与围岩弹性模量差别较大,可能导致不均匀沉降;
⑤断层破碎带中的糜棱岩和断层泥的透水性一般较小,但断层带往往会成为渗漏带或岩溶发育带;在强弱透水带的交界处往往会出现管涌或潜蚀现象;
⑥ 断层带易形成河谷深槽,其两侧往往会成为地下水的排泄区,其岩层的风化程度也常常较高。
测绘中应着重研究断层的新老关系、断裂带的性质(尤其是未胶结的破碎带),要精确测量断层带的产状,调查其延伸情况,分析断层性质、构造岩性充填物性质、胶结物性质,并对断裂的新老关系和其再活动性作出评价。3.裂隙
裂隙破坏了岩体的完整性,对岩体的整体稳定不利;
裂隙加剧了岩石风化的速度、使其强度降低;
连通的裂隙是地下水的良好通道,对于水工建筑物和其他需要防水的建筑物会产生不利影响;
层面裂隙,特别是岩层倾角较缓时,易于形成浅层滑动面。
工程地质测绘和调查时,应注意研究以下内容:第一,裂隙的产状、宽度、填充物性质和胶结程度,裂隙的规模以及与某些动力地质作用的关系;第二,裂隙的数量统计;第三,裂隙成因分析。
三、不同岩、土分布区工程地质勘察要点在山区或丘陵地区进行大、中比例尺测绘时,其重要内容是对岩性和地质构造方面进行研究。岩石分层可以按地质年代划分为标准,测区往往只出露一个“统 ” 或一个“ 组 ” 的地层[3],单纯按地质年代来分层就可能满足不了工程勘察的要求。实际上按岩性及工程地质岩组来划分。
(1)不同岩类分布区应重点研究的问题
侵入岩及深变质岩分布区岩石以花岗岩、闪长岩、片麻岩、石英岩为代表。着重研究的内容有:① 侵入岩的形态、产状及其与围岩的接触关系,特别应注意接触带的情况,因为接触带常常是软弱的结构面;② 侵入岩体的流线、捕虏体、原生节理面等原生构造情况;③ 岩体的各向异性特征;④ 岩脉与构造断裂及层面的交切关系;⑤ 古风化壳及现代风化壳的厚度、成分及分布规律。
喷出岩分布区岩石以玄武岩、安山岩、流纹岩、凝灰岩为主。需着重研究的内容有:①喷出时代、喷出旋回、喷出间隙的风化情况和沉积物性质,特别应注意易胀缩的岩石(如凝灰岩等)的分布; ②岩石的孔隙性、洞穴和气孔的分布情况,气孔充填物的性质及其化学稳定性;③ 原生节理的方向、密度及延伸情况;④ 喷出岩与上下围岩的接触关系和接触带情况;⑤构造破裂性状。
沉积岩及浅变质岩分布区 岩石以砾岩、砂岩、泥岩、页岩、板岩、千枚岩为主。着重研究的内容有:① 岩性及岩石的各向异性特征、颗粒组成、胶结物的成分和性质,特别应注意软弱夹层、泥化夹层和可溶盐(盐岩、石膏、大理岩) 的分布情况;②岩层厚度、产状、层位关系、构造变动和层间错动情况以及层理层面裂隙发育情况;③ 泥质、石膏或钙质胶结的半坚硬岩石的强度及风化、溶蚀程度; ④ 含水层的划分及顶、底板的强度和透水性能。
岩溶发育地区岩石以石灰岩为主。着重研究:①岩石成分和化学性质,可溶成分的溶解速度,相对隔水层的可靠性。②岩溶发育程度及分布特征、溶洞充填物的性质,特别要注意地下暗河的发育情况;③岩溶发育与地貌、地质构造的关系。
(2)构造的工程地质研究
构造条件是基岩分布区的重要工程地质条件之一,也是各类工程建筑选址的重要依据之一。研究区域构造条件的目的是判断查明测绘区的构造体系、构造的发育历史及测区所处的构造部位,从而对区域稳定性和地基的稳定性作出初步评价,预测施工或工程运行中可能出现的问题。大范围构造条件,小比例尺的工程地质测绘。重点注意查明测区内主要构造线的分布、延伸情况,构造发育史和构造应力场的活动情况,构造的继承关系等。调查的方法主要是根据收集的地质资料,充分利用构造地质学、地质力学、地层学等原理,分析编制区域地质图,在此基础上,再辅以必要的野外现场工作,最后弄清区域地质的全貌。
工作区构造条件,大比例尺的工程地质测绘。如褶皱变形、断裂变位和节理裂隙等,这种小构造的具体分析,对工程具有重要的意义。因为它是决定岩体完整程度、强度、透水性的主要因素。
参考文献:
[1] 李新珊.关于工程地质与水文地质勘察相关问题分析[J].科技致富向导,2012,(3):343.
【关键词】建筑;场地;岩石;工程勘察;方法
为了查明场地的工程地质条件,分析其存在的工程地质问题,需要采取一系列的勘察方法和手段。
1 工程地质测绘与调查
工程地质测绘与调查是岩土工程勘察中一项基础工作,在可行性研究阶段或初步设计阶段,工程地质测绘与调查往往是主要勘察手段。工程地质测绘与调查实质上是运用地质学、工程地质学理论对地面地质体和地质现象进行观察描述,根据野外调查测绘结果在地型图上填绘测区工程地质条件,并绘制成地质图,为确定勘探、测试工作及对场地工程分析与评价提供依据。
因此,工程地质测绘与调查工作是各项勘察工作的基础,高质量的地表测绘工作可以取得对工程地质条件相当深入的队识,也是认识工程地质条件最有效、最经济的方法。但单靠测绘调查,无论在认识的深度和定量评价上,都是不够的,还必须有其他勘察方法,特别是对勘探工作需加以验证并使认识深化。
2 勘探和取样
为了查明地下岩土的性质、分布及地下水等条件,勘察工作常需进行勘探并取样进行试验工作。勘探包括地球物理勘探、钻探和坑探。勘察工作中具体勘探手段的选择应符合勘察目的、要求及岩土层的特点,力求以合理的工作量达到应有的技术效果。
钻探的主要任务之一是在岩土层中采取岩芯或原状土试样。取样是岩土工程勘察中的一项重要工作,是室内试验研究必不可少的程序,是为了提供对岩土特性进行鉴定和各种试验所需的样品。取样包括岩土样和水样的采取。岩土样的采取是为了获得岩土室内物理力学试验指标;采取水样的目的是为了查地下水对建筑材料的腐蚀性,或有其他特殊要求时进行水样化学分析。在采取试样过程中,应该保持试样的天然结构。
3 工程现场试验
试验工作在岩土工程勘察中占有重要地位,可为预测和计算提供正确的地质和力学参数。室内试验是野外钻孔、探井、平硐中采取试样在实验室进行,其设备简单,试验条件容易建立,成本较低,提交成果较快。但由于试样尺寸小,不能很全面地反映地质因素影响,有些试样也很难取得原状岩土样,与实际所处地质环境总是有差别的。
具有模拟性的大型现场试验又称原位测试,试验工作是在原位或基本原位状态和应力条件下,对岩土体性质进行测试。原位测试试样尺寸大,而且没有脱离原来的地质环境,因而更能反映岩土体实际。所采用的压力大小及其动、静性质等试验条件,都接近工程设计情况,所得参数比较准确。
一般来说,原位测试获得的资料的代表性优于室内试验,但影响原位测试成果的因素比较复杂,常需要通过几种试验进行对比,并和室内试验资料配合使用。某些种类的原位测试,如静力触探、动力触探试验等成果的解译具有地区性的经验性,在无经验的地区应慎重使用。某些原位试验设备笨重、复杂,历时长、试验成本高,这也限制了它们的使用,但重点工程和重要地段,适当的大型原位测试还是必要的。
现场试验常用的测试方法有静力触探、动力触探、十字板剪切试验、旁压试验、载荷试验和波速试验。在选择原位测试方法时,应考虑岩土条件、建筑类型及设计要求、地区经验成熟程度及勘察阶段等因素。
4 勘探手段的选择
不同的勘探类型和方法,各有具特点和适用条件,若能选用得当,就可扬长避短,提高勘探工作的效率,更好地完成勘探任务,因此必须合理选择勘探手段。
我国岩土工程勘察方法较常用的主要是钻探法、触探法和掘探法。钻探法由于能够探测到深土层又能进行地基土取样而被广泛使用。触探法与钻探法布明显的不同,不取样或取少量土样,山探头所受阻力的大小来探测土层的地质情况。触探法方便、快捷,较短时间内可获得地基土的承载力及其他指标,但无法对土层进行具体的定性描述,所以触探法一般不单独采用,而是与其他方法配合使用,以提高勘察质量和效率。
影响选择勘探手段的因素较多,诸如工程地质条件、水文气候因素、技术设备条件、经济因素、建筑物的类型和重要性,以及勘察阶段等。其中起主导作用的是工程地质条件。地型、地貌条件常常是影响勘探手段选择的主要因素。多分布有淤泥、淤泥质软土、填土的沿海地区,地下水位埋藏较浅,静力触探在这种场地条件下应用效果较好,既能准确划分土层,又能客观反映地基土特性,但在一些地下水位埋藏较深的粗颗粒地层土地区,不适宜选择静力触探。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般黏性土,但不适用于碎石土。由于软土的灵敏度高,钻孔时存在扰动影响,淤泥、淤泥质软土中也要酌情使用此法。所以在勘察施工中,应当针对地基土的性质,用适宜的测试手段和方法对其进行勘探,以确保勘察结果的准确性。
5 现场检验及观测
现场检验及观测应在工程施工期间或使用期内进行。它的目的在于对岩土工程问题预测和定量评价进行核实验证,监测工程地质条件变化,以便及时预报,指导正确施工。监测工作对保证工程安全有重要作用。
6 勘察资料的室内整理
勘察资料的室内整理内容包括岩土物理力学性质指标的整理、图件的编制、反演分析、岩土工程分析评价及编写报告书等。各种勘察方法所取得的资料仅是原始数据、单项成果,还缺乏相互印证和综合分析,只有通过对图件编制和报告编写,对存在的岩上工程问题做出定性和定量评价,才能为工程的设汁和施工提供资料和地质依据。
图件的编制是利用已收集和现场勘察的资料,经整理分析后,绘制成工程地质图。常用的工程地质图有综合工程地质图、工程地质分区图、工程地质剖面图、钻空柱状图及探槽或探井展视图等。
岩土物理力学性质指标的整理,就是对大量岩土物理力学性质指标数据加以整理,取得有代表性的数据,用于岩土工程的设计计算。反演分析是以岩土工程实体作为分析对象,通过系统的原型观测,检验岩土体在工程施工和使用期间的表现是否与预期的设计效果相符,借以反求岩土体的特性指标,或验证设计、计算方法的准确性或代表性,或查验工程效果及事故的技术原因。反演分析、室内试验和原位测试是求取岩土特性参数的三种主要方法。
岩土报告书是岩土工程勘察成果的文字说明。报告书的内容应根据任务要求、勘察阶段、工程地质条件、工程规模和性质等具体情况确定。
参考文献:
【关键词】工程地质勘察;水文地质勘察;试验;测绘
1.工程地质与水文地质勘察的目的
1.1工程地质勘察目的
工程地质勘察的目的是查明工程建筑物地区的工程地质条件,分析预测可能出现的工程地质问题,并充分利用有利的地质条件,避开或改造不利的地质因素,为工程的规划、设计、施工、运用和管理提供可靠的地质资料。工程地质勘察工作一般分为规划、可行性研究、初步设计和技施设计4个阶段。
①规划勘察。规划勘察的目的是为工程选点提供初步的工程地质资料和地质依据。该阶段的主要任务为:搜集、整编区域地质、地形地貌和地震资料;了解工程建设地点的基本地质条件和主要工程地质问题;分析工程建设的可能性;了解各规划方案所需天然建筑材料的概况,进行建筑材料的普查。
②可行性研究勘察。可行性研究勘察是在河流或河段规划方案选定的基础上进行的勘察。其目的是为选定坝址、基本坝型、引水线路和枢纽布置方案进行地质论证,并提供工程地质资料。
③初步设计勘察。初步设计勘察是在可行性研究阶段选定的坝址和建筑场地上进行的勘察。其目的是查明水库区及建筑物地区的工程地质条件,为选定坝型、枢纽布置进行地质论证,并为建筑物设计提供地质资料。
④技施设计勘察。技施设计勘察是在初步设计阶段选定的枢纽建筑物场地上进行的勘察。其目的是检验前期勘察的地质资料与结论,为优化建筑物设计提供地质资料。
1.2水文地质勘察目的
水文地质勘察是研究水文地质条件的主要手段。水文地质勘察的目的是为了查明地下水的形成、分布规律,并在此基础上对地下水资源做出水量与水质评价,从而为国民经济建设提供水文地质依据。水文地质勘察工作的任务是运用各种不同的测绘、勘探、试验、观测方法,经过一定的勘察程序,查明基本的水文地质条件和解决专门性的水文地质问题。
2.工程地质与水文地质测绘
2.1工程地质测绘
工程地质测绘的比例尺主要取决于不同的设计阶段。在同一设计阶段内,比例尺的选择又取决于建筑物的类型、规模和工程地质条件的复杂程度。工程地质测绘的比例尺分为:小比例尺(1∶10万~1∶5万)测绘、中比例尺(1∶2.5万~1∶1万)测绘和大比例尺(1∶5 000~1∶1 000)测绘。
2.2水文地质测绘
水文地质测绘是水文地质勘察工作的基础与先行工作,是认识和掌握区域地质构造、地貌、水文地质条件的重要调查研究方法。水文地质测绘基本任务是查明:①与地下水形成有关的区域水文、气象因素;②区域地质、地貌及第四纪地质特征;③地下水的补给、径流、排泄条件;④含水层的埋藏条件及其分布。
最后,结合其他工作对地下水资源及其开采条件进行初步评价,为工农业生产建设部门合理开发利用地下水资源提供完整的水文地质资料。
3.工程地质与水文地质勘探
勘探工作是工程地质勘察的重要工作方法之一。对任何工程地质条件及工程地质问题,从地表到地下的研究,从定性到定量的评价,都离不开勘探工作。
3.1物探工作
岩层有不同的物理性质,如导电性、弹性、磁性、放射性和密度等。利用专门仪器测定岩层物理参数,通过分析地球物理场的异常特征,再结合地质资料,便可了解地下深处地质体的情况。工程地质勘察中常用的是电法勘探和弹性波勘探。
电法勘探是利用仪器测定人工或天然电场中岩土导电性的差异来识别地下地质情况的一组物探方法。电法勘探以岩石的电学性质为基础,不同岩石电性差异的大小、相同岩石的孔隙大小以及富水程度的强弱等,对电法勘探结果都会产生影响。这就要求配合一定数量的试坑或钻孔进行校验,才能较准确地判别资料的可靠性。电法勘探受地形条件限制较大,要求工作范围内地形起伏差小,所以在平原和河谷区使用较普遍。
3.2钻探工作
钻探是利用一定的设备和工具,在人力或动力的带动下旋转切割或冲击凿碎岩石,形成一个直径较小而深度较大的圆形钻孔。通过取出岩芯可直观地确定地层岩性、地质构造、岩体风华特征等。从钻孔中取出岩样、水样可进行室内试验,利用钻孔可进行工程地质、水文地质及灌浆试验、长期观测工作及地应力测量等。与物探相比,钻探的优点是可以在各种环境下进行,能直接观察岩芯和取样,勘探精度高。
4.工程地质与水文地质野外试验
野外试验是在工程地质和水文地质勘察中经常进行的一种重要的勘察方法,是获得工程地质与水文地质问题定量评价、工程设计、施工和认识区域水文地质条件评价地下水资源所需参数的主要手段。
4.1钻孔压水试验
钻孔压水试验是用专门的止水设备。把一定长度的钻孔段隔离开,然后用固定的水头向该段钻孔压水,使水从孔壁裂隙向周围渗透,最终渗透水量会趋向一稳定值。根据压水水头、试段长度和渗入水量,便可确定裂隙岩石的渗透性能。
4.2抽水试验
抽水试验是利用一定的抽水设备在钻孔、各类井以及某些流量较大的上升泉、深潭式地下暗河、截潜流工程和方塘等上进行,用以测定含水层的水文地质参数,从而判断地下水运动性质,了解地下水与地表水以及不同含水层之间的水力联系。
5.长期观测
在工程地质与水文地质勘察中,长期观测是一项很重要的工作。例如,有些动力地质现象及地质应力随时间推移将不断地变化,尤其在工程活动影响下的某些因素和现象将发生显著变化,严重影响工程的安全、稳定和正常使用。在这种情况下,仅靠工程地质测绘、勘探、试验等工作,很难准确预测和判断各种动力地质作用的规律性及其对工程使用年限的影响。
6.结语
通过上述主要手段和方法的实施及在实际中的灵活运用,能准确地抓住工程地质与水文地质勘察工作中的主要问题,通过周密的经济、技术评价分析,为工程设计、施工提供合理的和优化的地质依据。
【参考文献】
[1]乐安祺.工程勘察中的水文地质问题不容忽视[J].科技咨询导报,2007,(19).
【关键词】岩土工程;勘察方法;措施管理
一、岩土工程项目勘察的基本方法
(一)工程地质测绘和调查
岩土工程项目的勘察最基本的测试方法是工程地质测绘和调查。在现有的岩土工程项目初期进行地质全面的测绘和调查,以确保了解新疆地区地质的基本构成和基本状况。工程地质测绘和调查的基本原理是通过对现有的地形的形成规律和性质进行分析,以便推测出地下的构成状况,这样可以实现对将要进行的岩土工程项目的有效参考,也可以在认识工程的场地特征的基础上,实现对项目的实施可能性和岩土工程的具体设计环节的有效建议。
岩土工程项目勘察阶段与设计阶段在项目工程中处于共生状态。根据岩土工程项目设计划分为低级到高级的不同阶段,岩土工程项目勘察可分为四个阶段:(1)可行性研究勘察阶段(又称“选址勘察”)(2)初步勘察阶段(3)详细勘察阶段(4)施工勘察阶段。而岩土工程地质测绘与调查正是在第一、二阶段发挥着重要作用。同时,在详细勘察阶段可通过岩土工程地质测绘和调查对其中一些地质相关问题做补充调查。岩土工程地质测绘和调查实际是对地质学、工程地质学的理论和方法的运用。对地面地质体和地质现象等进行观察和描述,依据野外调查和测绘的结果,绘制岩土工程地质图,以此分析岩土工程地质条件的特征及规律,以便推断地下地质状况。此方法率先运用在勘察工作,具有指导勘探、测绘调查等其他勘察方法的作用。但单靠此方法无论在科学认识的深度和定量评价的要求上都是不够的,还必须同其他勘察方法一起运用实施,特别是需要通过勘探工作验证进一步深化认识,取得更好的成果。
(二)勘探与取样
岩土工程项目勘探方法包括了物探、钻探和坑探等,其目的是为了查明地下岩土的性质、分布及地下水等条件,并可利用岩土勘探工程取样和进行原位测试及监测。勘察工作中具体勘察方法应符合勘察的目的,要求岩土体特点,力求以合理有效的工作量达到应有的技术效果。物探是一种间接地勘探手段,其特点在于较为轻便、经济而快速。同时物探又可以为钻探和坑探布置提供必要的指导,作为其先行或辅助手段。但考虑到物探的使用受地形条件等限制及其成果的不具有唯一性,因此物探需以地质测绘为指导,并用勘探工程加以验证才可。勘探工程是钻探和坑探的别称,是查明地下状况最直接最有效的勘察手段,在岩土工程项目勘察中必不可少。钻探工作使用范围非常广泛,可依据勘察条件不同而选用不同的钻探方法。当钻探无法达到目的时候,可采取勘探方法。岩土工程项目勘探工作种类繁多,应根据勘察要求选用。勘探工程项目的布置要以工程地质测绘和物探成果为指导,避免出现盲目和随意的情况。但勘探工作一般都需要动用大型机械和动力设备,耗费大量人力物力,有些勘探工程周期长并且容易受到各种条件限制,因此勘探工程项目应当做到目的明确、经济合理,加强观测记录工作,尽可能较少工作量。工程地质测绘、物探和钻探关系是密不可分的需尽力配合。
(三)原位测试与室内试验
原位测试是指对现有的岩土工程项目的勘察结果在原有的地理地质位置和部位上进行实验和分析的一种检测方式,原位测试主要目的是为岩土工程项目问题分析评价提供所需的各种技术参数,包括岩土工程的物理性指标、强度参数、渗透性参数、固结变形特性参数等等。而室内试验则是指将样品材料取回实验室内进行的一系列测试和实验。
原位测试与室内试验的优点互补相辅相成,需要配合使用,以便更加经济有效地取得所需要技术参数。原位测试一般都借助于岩土工程项目的勘探工作进行,是详细勘察阶段主要采用的勘察方法。试验工作则需要以工程地质测绘和勘探为基础,在设计提供指标时,更需要考虑测绘和勘探的成果。所以,在原位测试的过程中,相关部门也应该对测试得出的结论,各种实验标准和工程项目进行严格的控制和管理,即对其测试环境进行严格的监控,以确保测试结果的有效性和可靠性。
(四)现场检验与监测
现场检验与监测是构成岩土工程项目系统的一个重要环节。现场检验是指检查并验证岩土工程项目的质量控制及工程施工监理和工程施工前的勘察结果。现场监测则主要包括荷载及工程施工时监测岩土反应性状、工程施工及运营时的监测结构物及对环境的影响作用等等通过检测及检验取得的相关数据资料,以对一部分工程项目技术参数进行反证作为根据,及时修正工程项目设计,做到缩减成本提高经济效益的效果。
在岩土工程项目的实施现场,对其工程项目的控制和检测也是非常重要的,即加强相关部门的监理工作的落实,也是实现岩土工程项目的勘察效果的重要环节。所以相关部门应该加强配合监理单位工作,认真落实现场勘察的各种活动,排除各种可能的干扰因素,正确的利用勘察技术和设备对现有的岩土工程项目的施工现场进行检验与监测,以便最终实现对相关的行业标准和施工指标的有效贯彻实施。
(五)勘察资料室内整理
岩土工程项目勘察资料室内整理包括对岩土物理力学性质指标的整理、地质图片的编制反演、岩土工程项目分析评价及编写报告书等等。在完成具体的岩土工程项目勘察活动后,勘察人员通常要整理编写勘查资料。材料的整理是一项十分重要的工作,因为勘查数据的归类整理,可以为日后的岩土工程项目施工提供重要依据。
在整理勘察资料的过程中,勘察人员应当认真详细的对比原始的数据和实验结果与工程现场的相关测量结果,找出两者之间的差别,分析原因采取恰当的技术处理措施。在整理完后,应当将勘察资料交给相关人员进行系统的核实,并通过两次以上的检查。技术人员应当认真仔细地对待勘察资料整理工作,确保勘察记录和信息的准确性。
二、强化岩土工程项目勘察的措施管理
(一)严格执行建设程序,规范市场行为
我国在岩土工程建筑领域推行全程化监理、科学的建设的模式。实施 “先勘察、后设计、再施工”的规则。如果在建设程序中不按规则执行,必然将受到自然规律的惩罚。岩土工程项目建设必须按照国家的法律、法规等相关规定,对工程项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面详尽有效的监督管理。采用事前事中事后控制相结合的控制方法,最大限度地避免不当行为的后果发生,保证勘察质量和投资经济效益最大化。
(二)严格市场准入制度、尽快加强相关勘察人员业务素质
历经近些年来勘察设计资质换证,对岩土工程项目勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范建筑市场起到了一定的作用。但应该清醒地认识到,我国的勘察资质门槛偏低,尤其是打破行业壁垒后其他行业间的衔接过渡尚未完成的情况下,以高级工程师的数量来衡量技术水平远远不能如实反映勘察企业的技术实力。提议最好尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质的双重保险来控制规范勘察市场、促进岩土工程勘察技术水平的提高。
(三)加强勘察设计单位的质量认证,健全完善质量管理
质量认证管理体系最终确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计单位应当通过有效详尽的管理体系,运用勘察过程方法,采用PDCA循环进行岩土工程项目勘察的实施和管理,持续进行改进。提高岩土工程项目勘察设计的能力,完满的完成岩土工程项目。
参考文献:
【关键词】岩土工程;工程勘察;问题;措施
一、前言
我国经济的繁荣与发展,各种建筑工程如雨后春笋般拔地而起。由于技术的不断发展以及知识的不断更新,在岩土工程勘察方面无论是测试设备、还是实验仪器以及勘察手段等都有了很大的进步。岩土工程勘察是建设工程设计之前的重要的环节,其各项岩土工程参数以及地质勘察成果,可以为设计、施工提供有效的数据。
二、岩土工程勘察方法及技术
(一)、工程地质测绘与调查
工程地质测绘与调查是岩土工程勘察中一项基础工作,在可行性研究阶段或初步设计阶段,工程地质测绘与调查往往是主要勘察手段。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘;但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质测绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
(二)、勘探与取样
勘查过程中需要查明地下岩土的性质、分布及地下水等条件,勘察工作中常需进行勘探并取样进行试验工作。勘探包括地球物理勘探、钻探和坑探。勘察工作中具体勘探手段的选择应符合勘察目的、要求及岩土层的特点,力求以合理的工作量达到应有的技术效果。
1、物探方法
物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,岩土,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。但是,物探成果判释往往具多解性,方法的使用又受地形条件等的限制,其成果需用勘探工程来验证。
2、钻探和坑探
勘探工程是钻探和坑探的别称,在岩土工程勘察中必不可少。钻探工作使用范围广泛,可根据勘察条件不同而选用不同的钻探方法。当钻探无法达到目的时,可采取勘探方法。勘探工作种类繁多,应根据勘察要求选用。勘探工程的布置要以工程地质测绘和物探成果为指导,以避免盲目性和随意性。但勘探工作一般都需要动用机械和动力设备,耗费人力物力较多,有些勘探工程周期长且易受条件限制,因此勘探工程应做到目的明确、经济合理,加强观测编录工作,尽可能以较少工作量取得较多的成果。工程地质测绘、物探和钻探关系密切配合须得当。
3、原位测试与室内试验
原位测试与室内试验。此法主要目的是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数包括岩土工程的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数等。原位测试一般都借助于勘探工作进行,是详细勘察阶段主要采用的勘察方法。
4、现场检验与监测
现场检验与监测是构成岩土工程系统的重要环节。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制.现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化.此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,帷幕注浆,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
三、岩土工程勘察中的技术问题
(一)勘察资料及目标的问题
工程勘察之前,要明确建筑工程的设计意图,搜集拟建物的相关资料,这样勘察工作的布置才能够做到有的放矢,才能够有针对性地进行岩土工程分析与评价,更好地解决设计施工中遇到的一些岩土工程问题。《岩土工程勘察规范》要求详勘时应“搜集建筑总平面图,总平面图要附有坐标和地形的,以及建筑物的基础型式、埋置深度、性质、规模、荷载、结构特点、地基允许变形等资料”。许多单位在勘察之前对于前期资料收集工作并没有给与重视。勘察资料收集不全,对于拟建工程的结构形式一无所知,不了解勘探点坐标以及规划地坪标高等情况。
(二)岩土分类、描述模糊不清
作为勘察的第一手资料,描述质量低劣的情况还是会发生,描述质量参差不齐,直接影响着勘察成果的质量,严重时可能会出现错误性的结论。岩土分类问题,《岩土工程勘察规范》有比较明确的规定。如GB(50021-2001)分别在第3.2和3.3条中进一步增加了规定的范围,作出了粉土、粘性土的光泽反应、摇震反应、韧性,以及干强度描述的规定,关于岩石完整性分类,这样可以弥补一些鉴别方法的缺点与不足。
(三)勘察测试手段及方法问题
主要原因是对勘探设备、原位测试设备及取样器等的适用性缺乏正确认识。反映在岩土工程勘察工作中,比较突出的表现为:标准贯入试验、动力触探时,贯入速率未严格控制;静力触探装备未定期标定;勘察工作只使用静力触探来替代;没有连续进行圆锥动力触探试验;在碎石土层中使用标准贯入试验;标准贯入试验时孔底存在废土等。
四、针对技术问题的解决措施
(一)依据工程具体情况严格操作
岩土工程勘察是比较特殊的工作,涉及的基本理论,都属于半科学半经验性的理论,无论是土力学理论,还是力学理论,或者工程地质等的理论都是以经验为基础。这些理论的很多公式都属于经验公式。因此,岩土工程勘察具有很多的特殊性在里面。这种特殊性决定了岩土工程勘察一定要结合工程的具体情况,理清理论与经验的关系。勘察技术人员通过以往的勘察经验,在理论的指导下,结合工程具体情况,进行科学、合理的参数选定,建立相对应的本构模型,以达到解决实际问题的目的。
(二)多种工程物探技术并用
科技的进步与发展促进了工程物探专业技术进步。很多新的工程物探方法已经被广泛地应用到岩土工程勘察领域。工程物探专业利用电磁波理论以及弹性波理论为基础,研制并开发了许多物探设备。这些物探设备将处理、软、硬件功能、数据采集于一身。和传统的物探设备相比,它具有采样密度大、信息量存储大、作业成本低廉、速度快、效率高等优点。这些物探设备的应用,对岩土工程勘探技术革新具有重要的影响。
(三)加强技术人员的培训
对勘查技术人员要做好培训工作,扩大技术人员理论与实践知识的深度。岩土工程勘察技术人员,特别是工作在一线的技术人员,其理论水平和工程经验都直接影响着勘察成果的质量,所以,对勘察技术人员进行定期的技术培训具有很重要的意义。技术培训不但可以促进其知识的更新换代,而且可以扩大勘察技术人员的知识面。
五、结束语
岩土工程勘察的目的是通过查明地基岩土层分布情况,为工程设计施工提供基础数据。这需要岩土工程勘察技术人员在掌握了相关各类规范、规程,全面考虑实际工作中遇到的各种问题,确保勘察工作顺利进行。
参考文献:
[1]藏一鸣.《工程物探技术在岩土工程中的应用 》[J].福建建筑.2004
关键词:岩土工程;勘探技术
前 言
虽然工程地质勘探是地质工程的一个分支,但是在现代工程建设中发挥的作用却是越来越大。岩土工程勘探是工程建设的基础,是整个工程设计顺利施工的前提。随着高层建筑的出现,岩土工程的勘探显得十分的重要,但是采用传统的勘探手段和方法很难满足现代建筑的要求。所以,在这种状况下,新型勘探技术显得尤为重要。
1 岩土工程勘探的内容与测试方法
1.1 工程勘探的内容
岩土工程是一门包含土体工程和岩体工程的学科。岩土工程勘探就是运用各种勘察手段和方法,用工程勘探技术对建筑工程地基、水域、滑坡地段勘探,了解建筑场地的地质条件,分析可能出现的问题,对场地地基的稳定性和安全性评估,为工程的正常施工和设备正常使用提供可靠的依据,运用有利的条件改造不利因素,从而保证建筑工程的安全稳定。
按照《岩土工程勘察规范))(GB50021-2001)明确要求,在整个工程勘探过程中需要对建筑平面图,场区地面标高、建筑物规模、结构、埋置深度和荷载等数据进行收集,岩土工程勘探的主要任务就是获取建筑场区的地质条件和水文数据,对整个基础建设的地基参数和岩土工程指标进行可行性分析,保障整个建筑物的稳定与安全。主要内容有以下几个方面:
(1)了解建筑场地的土层类型、土层的分布、地质等特征,结合实际勘探情况,就施工场地的地质、地形,以及岩土结构等进行深度分析并提供建筑设计所需要的岩土工程参数,分析、评估地基的稳定性、安全性和承载力。
(2)了解建筑场地附近有没有影响工程稳定性的因素,如果有则了解其类型、分布的状况、以及发展趋势和危害程度等,就其危害程度提出相应的防治措施。并结合实际状况提出所需的岩土技术参数和方案建议。
(3)了解场地的地震地质条件,划分对抗震不利和危险的地段,有无滑坡、泥石流、地面沉降等情况,对不良地质信息进行分析并提出防治措施和整治方案。
(4)对埋藏在施工场地周边的孤石、河道、和对工程施工不利的埋藏物进行定位和分析,了解地下水类型、渗透性、腐蚀性等。评估地下水对基坑施工的影响。
1.2 测试方法
1.2.1 室内试验与原位测试
室内试验和原位测试主要是为了获取岩土工程问题的分析评价时的技术参数,其参数主要有岩土工程的强度参数、渗透参数、物性指标和固结变形,室内试验与原位测试是在岩土工程详细勘察阶段中主要的使用方法,但通常还需要在勘探工作配合的情况下进行。
室内测试优点:在对试样进行试验时的条件很容易控制,操作相对容易,室内测试能够大量广泛的使用。室内测试缺点:试验的对象尺寸规模小,试样很难宏观反映出整体的岩土对结构的影响,另外试样的代表性不强;并且不能够做到保持试样的原样不变。
原位测试优点:试样是在岩土工程勘探的现场进行测试;测定的试验对象尺寸足够大,能够很全面的反映出宏观岩土对结构的影响,原位测试的代表性很强;效率也比较高,用的时间也比较短;尤其是面对岩土层的采样难以进行的时候,仍然能够通过这种测试评定其工程性质。原位测试缺点;在进行试验时,岩土工程勘探的场面比较复杂不好控制;容易受外界环境影响出现误差,原位测试还会消耗大量人力、物力。
1.2.2 现场监测检验
要不定期的对岩土工程勘探的现场进行监测检验,其是为了保证工程的施工质量和施工安全,提高效益。所谓的现场检验,就是对施工中前岩土工程勘探得出的结果进行验证核查和对岩土工程施工进行监理和质量控制。而现场监测监测的是各类荷载和施工作用对岩土反应性状和对环境影响,以及监测施工运营中的结构物等方面。通过现场检验和监测,可以保障工程的质量和进程安全顺利的进行。
2 岩土工程勘探中存在问题
2.1 勘察手段不合理
在对岩土勘探时要制定详细的勘探规划,但是在具体的勘探过程中,各个勘探单位往往不能严格按照国家相应的标准进行勘探,又或者选择不合理的勘探方法进行勘探,这样就导致工程勘察结果无法满足相应的要求。
2.2 勘察人员技术不成熟
在进行岩土工程勘探时,相应的作业人员没有严格按照标准的勘探技术进行操作。为了减少花费,很多的勘探单位在招聘员工时的要求会大大降低,往往会考虑那些工资要求低的人员。而这些人员大都没有进行专业的培训,在进行勘探时导致操作规范甚至错误,无法保证岩土工程勘察的质量。
2.3 勘察技术落后
近几年,我国在勘察方面已经取得了很大进步,但是相比较那些发达国家还是比较薄弱。勘探的方案不科学、勘探的设备落后、缺乏相应资料等问题制约着我国勘探行业的发展。所以我国的勘探行业还有很长的路要走。
3 岩土工程勘探的方法和技术手段
3.1 工程地质测绘与调查
工程地质测绘与调查是岩土工程勘探中一项基础工作,在建筑开始施工前的最初阶段,往往采用工程地质测绘与调查的方法。其本质是运用所掌握地质知识理论,对现场地质现行进行观察,分析地质性质和活动规律,从而推断出地下的地质情况,为其他勘探方法提供依据。在众多的岩土工程勘探方法中,工程地质测绘是最为经济、有效的一种方法。高精度、高质量的测绘能够准确的推断出地下的地质情况,为进一步勘探提供有效的指导。
岩土工程设计从低级到高级可以划分为四个阶段,即研究勘探阶段(称“选址勘探”),工程初步勘探阶段,工程详细勘察阶段,工程施工勘察阶段。工程地质测绘与调查正是在第一与第二阶段之间,对整个工程地质的勘探有着十分重要作用。
3.2 勘探与取样
了解场地地下岩土的性质、岩土的分布及地下水等状况,勘探工作前要对当地的岩土层进行取样试验。勘探主要有地球物理勘探、钻探和坑探三种。大体掌握当地的地质特点,并根据当地的地质状况采取合适的勘察方法来进行大规模的岩土工程勘探。岩土工程勘探如图1所示。
3.2.1 物 探
物探是一种间接勘探地质状况的方法,比坑探和钻探轻便、经济、迅速,能够把在测绘中难以推断但又急需了解地质情况这一问题解决,所以,物探经常和工程地质测绘配合使用,另外,物探还可以为钻探和坑探做铺垫。然而,使用物探常常会受到地形条件的限制,导致其结果具有不确定性,所以,物探的结果还需要用钻探或者坑探来进行验证。
3.2.2 钻探和坑探
钻探和坑探是查明地下地质情况最直接可靠的手段,是在岩土工程勘探中不能缺少的。钻探工作使用的范围十分的广。要根据勘探地质不同而采用不同的钻探方法。在钻探无法达到目的状况下,可以采取坑探的方法。坑探工作有很多种,因此要根据勘探的要求选取合适的方法。以工程地质测绘和物探的成果作为勘探工程的指导可以有效避免勘探时的随意性和盲目性。勘探工作时一般需要动用机械设备。钻探车如图2所示。耗费很多的人力、物力,有些勘探工程周期长并且很容易受到外界条件限制,勘探工程要做到经济合理。尽量以较少的工作量得到较多的成果。在进行工程地质勘探时工程地质测绘、钻探和物探配合要密切。
在岩土工程勘探中,钻探、坑探、物探相比较,钻探的优点更加突出,钻探可以在各种复杂环境下工作,通常不受地形、地质条件的限制;勘探得到结果精度较高;能提供监测工作和原位测试,勘探时的深度越深,其效率较高。
(1)岩土工程钻探的特点:
①在进行钻探工程的布置时,要考虑自然地质条件结合结构特点及其工程类型。例如房屋建筑与构筑物应按照建筑物的外部轮廓线布置。
②在对深埋隧道钻探或者为了解专门地质问题而进行的钻探时候,钻探孔深一般十余米至数十米,经常采用小型、轻便的钻机来进行钻探工作。
③在钻探工作时钻进的方法、钻孔的结构、钻进过程中等方面均有特殊的要求。湿陷性黄土地区钻探时容易造成坍塌所以不能够使用水钻勘探。
(2)岩土工程钻探的特殊要求:
①岩土工程钻探的主要对象是岩土层,应仔细鉴定岩土层,准确判定岩土层的分层深度,正确鉴别岩土层的结构、湿度和密度等因素。
②岩心采取率要求较高,岩心采集如图3所示。
③水文地质观测和水文地质试验是岩土工程钻探的重要内容,通过了解岩土的含水性,发现掌握各含水层之间的联系,从而确定岩土的渗透系数等。
④在钻进过程中,经常需要采取岩土样来研究岩土的工程性质。
4 结束语
岩土工程勘探决定了整个工程的质量,因此,岩土工程勘探显得尤为重要。在勘探过程中,勘探人员要严格按照国家标准来进行施工,勘探人员要保证在勘探过程中不出现重大失误,保证工程能够按时、按量、安全的完成。
参考文献