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岩土工程勘察中常见的技术问题及解决措施探讨
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内容提示：随着城市化进程的进一步加快,城市基础设施建设项目及高层建筑也不断兴建,传统的工程勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足现代建筑设计的需要,因而存在许多急需解决的工程勘察技术缺陷问题。笔者就岩土工程勘察中长期存在的一些技术缺陷问题进行归纳分析,并结合实例就其解决方法予以阐述,以供同行参考。
前 言
我国工程地质勘察专业经过近 20 年的努力，已实现了向岩土工程勘察方向发展，技术人员的知识得到了更新换代，岩土工程技术不管从勘探手段、测试设备、试验仪器、计算机技术的应用还是技术人员知识的广度和深度都有了很大的提高。但是，应该看到随着我国经济改革的进一步深入，勘察市场竞争越来越激烈。不少勘察单位由于种种原因不愿意购置先进设备，低价中标使许多勘察单位不愿意采用先进手段和先进设备。近年来，勘察技术进步有停滞不前的趋势。许多与工程密切相关的课题得不到解决。（参考《建筑中文网》）
1 岩土工程勘察中存在的主要技术问题
随着我国国民经济不断高速发展，众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建，基础和基坑开挖深度越来越深，各种公共建筑物的建筑风格迴异，其平面和立面变化大，给结构和勘察专业带来诸多的新课题，采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要，存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面：
（1）界面划分问题：主要有岩土体和岩石风化程度的界面划分，地质构造和软弱结构面的判定，以及不良地质体的地质界面等。
（2）地质形态问题：主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。
（3）岩土参数问题：主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室内、外试验的岩土层如粗颗粒土、残积土和风化岩等。其岩土设计参数（承载力、变形指标等）难于确定。
（4）综合能力问题：主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨别真伪、去伪存真、补充印证、归纳总结的能力。缺乏建筑结构设计方面的知识，常造成勘察的目的性不明确，所提供的资料不能满足设计的需要。
（5）技术素质问题：主要是勘察技术人员知识的广度和深度问题，勘察各专业缺乏内部沟通、技术交流，对各自技术服务的对象和技术发展状况不了解，导致碰到重大项目和复杂工程时束手无策，不知应采用何种技术方法和手段去解决所碰到的技术问题。
2 岩土勘察中存在技术缺陷的解决措施
要解决上述岩土工程勘察工作中存在的主要技术问题，可以考虑从以下几个方面着手：
（1）随着电子、电子计算机技术的飞速发展，近十几年来，工程物探专业根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展了许多新的工程物探方法并相应发展了一大批集适时采集处理，软、硬件功能于一体的工程物探探测设备，它具有采样密度大、速度快、成本低、信息量大等特点。可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点：并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题，如地下不明物体、洞穴、软弱结构面、滑动面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。并且可以提供许多工程建设所需的岩土动力参数和设计地震动参数。相对传统的钻探方法，工程物探技术使用时受场地、地形条件的限制较少，具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。但是，各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象的适用性，物性条件的适用性越强，解决问题的可靠的性越大。因此，为了有效地解决某些复杂的岩土工程技术难题，必须采用多种工程物探手段和钻探联合使用的方法，起到互相补充、互相验证的作用。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合，无疑是解决岩土工程勘察中存在的主要问题的有效手段之一。
（2）加强室内、外测试新技术（如多功能静力触探头、标准贯入试验、波速测试、静载荷试验等）和施工检测、监测技术的使用，通过其所获得的数据和资料，经过分析、对比，建立它们之间的经验关系，并通过工程施工检测、监测所获取的实测资料反算得到的参数作为对比依据，确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性，并达到解决那些采用传统勘探手段难于获取可靠的岩土工程设计参数（如粗颗粒土、花岗岩残积土、风化岩的承载力、变形指标）等问题。此外，还可以利用土工离心模拟技术检查工程安全的可靠性；验证堤坝、边坡的变形和稳定性；解决建筑物浅基础的地基变形特征、破坏模式及极限承载力，桩基础的承载力和施工工艺对桩基础承载力及变形的影响：解决挡土结构的变形及破坏机理，土体与结构物之间的相互作用；了解动力工程、砂土液化、单桩和群桩在水平动荷载作用下的性状。
（3）加强勘察技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度，促进其知识的更新换代。勘察单位施行内部岗位轮换制度，促成勘察各专业的技术交流、知识渗透，尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座，达到扩大勘察技术人员的知识广度和深度的目的。强调计算机技术的应用（如受压层深度计算、承载力计算、土压力计算、各类静力或动力有限元计算、基坑支护设计计算、沉降分析、数理统计、地基与基础协同作用分析、地震反应分析、渗流分析等），采取这些措施无疑可以大大提高他们的技术综合能力。
3 工程实例分析
某居住小区依山而建，拟建场地沿山脊走向呈长条状，其长轴方向长度约为 2.2km，短轴方向长度约为 0.7km，占地面积约为 1610 亩，拟建物主要为多层（3~6 层）住宅和（2~3 层）别墅，及少部分公共建筑（商场、学校、卫生院、地下室、农贸市场、邮电局、储蓄所、会所、俱乐部等）。业主按使用功能把本项目划分为 A-G 等七个区，山体北部为 A-C 区，山体南部为 D-G 区，场地中部为居住小区的标志性建筑———柱廊和生活桥。
本工程占地面积大，位于丘陵地貌，地形复杂、山体陡峭，基岩埋藏浅，许多地方直接裸露，并且跨越的地层单元多，既有山前冲洪积物、坡积物、冲积物、淤积物，又有新近场地平整时回填的人工堆积物，其中大部分场地表面分布有厚达十来米（含有直径可达 1~2m 的巨大块状石头）的人工填土，地层和岩性分布复杂。基岩主要为花岗岩，局部有断层分布，岩石的裂隙较发育，伴有花岗斑岩岩脉、石英正长斑岩岩脉、辉绿岩岩脉穿插其间，垂直山脊走向仅 400m 宽度内就分布有 14 条岩脉。各种岩石、岩脉风化程度不一，有的岩脉风化后，其土质松软，形成了复杂的岩土组合。其勘察的难度大，为了查明场地的岩土层分布和地质构造特征，合理地制定勘察方案和选择合理的勘察手段，首先在收集当地地质资料的基础上，进行了大量的工程地质测绘工作。然后根据地质测绘成果和场地工程地质条件编制勘察纲要。再针对场地地形、地貌特征、地质条件及工程特点，选用以钻探、物探为主结合坑探、槽探、洛阳铲、静力触探等多种勘探方法进行勘察工作。本工程共布置勘探点 1008 个，对场地岩土体进行了一系列的室内外试验和测试工作，野外测试工作主要有浅层载荷板试验、标准贯入试验、动力触探试验、静力触探试验、面波测试、剪切波速测试、抽水试验；室内试验除了常规的岩土试验项目外，还进行了三轴剪切试验、击实试验、渗透试验、水质分析等。具体的勘察工作是：
（1）根据山地地层相对简单，但钻机搬运困难等因素，将物探、井探、槽探手段应用于难于进行钻探的山顶、陡坡等位置，并考虑到井探和槽探的勘探深度有限，因此将物探、井探、槽探等结合起来使用，既达到了勘察目的又节约了勘察成本。
（2）各种勘察手段相互进行对比验证，如通过大量物探与钻探、坑探、井探等的对比试验，取得场地各岩土层的对比参数，提高了物探资料的准确性和可靠性。把室内岩土试验和野外标准贯入试验结果与静载荷板试验成果进行分析、对比，建立它们与地基承载力和变形指标之间的关系等。
（3）根据初步勘察成果判定，本工程有大量的拟建物基础将选择花岗岩残积土作为其持力层，由于场地内花岗岩残积土穿插有大量不同岩性的岩脉，并且其风化程度不同，造成岩土软硬不一。根据经验，采用常规土工试验和标准贯入试验成果提供设计所需的岩土设计参数往往偏低，为了能准确地提供设计所需的岩土设计参数，本次勘察共进行了 6 台载荷板试验以获取不同花岗岩残积土的承载力特征值和变形模量。其所获得的地基承载力特征值比采用常规方法提供的提高了约 1.5 倍（180kPa 提高到 289kPa）, 变形模量提高了 3 倍（5MPa 提高到15.3MPa）。取得了较大的经济效益。
我国工程地质勘察专业经过近 20 年的努力，已实现了向岩土工程勘察方向发展，技术人员的知识得到了更新换代，岩土工程技术不管从勘探手段、测试设备、试验仪器、计算机技术的应用还是技术人员知识的广度和深度都有了很大的提高。但是，应该看到随着我国经济改革的进一步深入，勘察市场竞争越来越激烈。不少勘察单位由于种种原因不愿意购置先进设备，低价中标使许多勘察单位不愿意采用先进手段和先进设备。近年来，勘察技术进步有停滞不前的趋势。许多与工程密切相关的课题得不到解决。（参考《建筑中文网》）
1 岩土工程勘察中存在的主要技术问题
随着我国国民经济不断高速发展，众多基础建设项目和现代化超高层建筑物不断兴建，基础和基坑开挖深度越来越深，各种公共建筑物的建筑风格迴异，其平面和立面变化大，给结构和勘察专业带来诸多的新课题，采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要，存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面：
（1）界面划分问题：主要有岩土体和岩石风化程度的界面划分，地质构造和软弱结构面的判定，以及不良地质体的地质界面等。
（2）地质形态问题：主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。
（3）岩土参数问题：主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室内、外试验的岩土层如粗颗粒土、残积土和风化岩等。其岩土设计参数（承载力、变形指标等）难于确定。
（4）综合能力问题：主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨别真伪、去伪存真、补充印证、归纳总结的能力。缺乏建筑结构设计方面的知识，常造成勘察的目的性不明确，所提供的资料不能满足设计的需要。
（5）技术素质问题：主要是勘察技术人员知识的广度和深度问题，勘察各专业缺乏内部沟通、技术交流，对各自技术服务的对象和技术发展状况不了解，导致碰到重大项目和复杂工程时束手无策，不知应采用何种技术方法和手段去解决所碰到的技术问题。
2 岩土勘察中存在技术缺陷的解决措施
要解决上述岩土工程勘察工作中存在的主要技术问题，可以考虑从以下几个方面着手：
（1）随着电子、电子计算机技术的飞速发展，近十几年来，工程物探专业根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展了许多新的工程物探方法并相应发展了一大批集适时采集处理，软、硬件功能于一体的工程物探探测设备，它具有采样密度大、速度快、成本低、信息量大等特点。可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点：并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题，如地下不明物体、洞穴、软弱结构面、滑动面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。并且可以提供许多工程建设所需的岩土动力参数和设计地震动参数。相对传统的钻探方法，工程物探技术使用时受场地、地形条件的限制较少，具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。但是，各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象的适用性，物性条件的适用性越强，解决问题的可靠的性越大。因此，为了有效地解决某些复杂的岩土工程技术难题，必须采用多种工程物探手段和钻探联合使用的方法，起到互相补充、互相验证的作用。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合，无疑是解决岩土工程勘察中存在的主要问题的有效手段之一。
（2）加强室内、外测试新技术（如多功能静力触探头、标准贯入试验、波速测试、静载荷试验等）和施工检测、监测技术的使用，通过其所获得的数据和资料，经过分析、对比，建立它们之间的经验关系，并通过工程施工检测、监测所获取的实测资料反算得到的参数作为对比依据，确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性，并达到解决那些采用传统勘探手段难于获取可靠的岩土工程设计参数（如粗颗粒土、花岗岩残积土、风化岩的承载力、变形指标）等问题。此外，还可以利用土工离心模拟技术检查工程安全的可靠性；验证堤坝、边坡的变形和稳定性；解决建筑物浅基础的地基变形特征、破坏模式及极限承载力，桩基础的承载力和施工工艺对桩基础承载力及变形的影响：解决挡土结构的变形及破坏机理，土体与结构物之间的相互作用；了解动力工程、砂土液化、单桩和群桩在水平动荷载作用下的性状。
（3）加强勘察技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度，促进其知识的更新换代。勘察单位施行内部岗位轮换制度，促成勘察各专业的技术交流、知识渗透，尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座，达到扩大勘察技术人员的知识广度和深度的目的。强调计算机技术的应用（如受压层深度计算、承载力计算、土压力计算、各类静力或动力有限元计算、基坑支护设计计算、沉降分析、数理统计、地基与基础协同作用分析、地震反应分析、渗流分析等），采取这些措施无疑可以大大提高他们的技术综合能力。
3 工程实例分析
某居住小区依山而建，拟建场地沿山脊走向呈长条状，其长轴方向长度约为 2.2km，短轴方向长度约为 0.7km，占地面积约为 1610 亩，拟建物主要为多层（3~6 层）住宅和（2~3 层）别墅，及少部分公共建筑（商场、学校、卫生院、地下室、农贸市场、邮电局、储蓄所、会所、俱乐部等）。业主按使用功能把本项目划分为 A-G 等七个区，山体北部为 A-C 区，山体南部为 D-G 区，场地中部为居住小区的标志性建筑———柱廊和生活桥。
本工程占地面积大，位于丘陵地貌，地形复杂、山体陡峭，基岩埋藏浅，许多地方直接裸露，并且跨越的地层单元多，既有山前冲洪积物、坡积物、冲积物、淤积物，又有新近场地平整时回填的人工堆积物，其中大部分场地表面分布有厚达十来米（含有直径可达 1~2m 的巨大块状石头）的人工填土，地层和岩性分布复杂。基岩主要为花岗岩，局部有断层分布，岩石的裂隙较发育，伴有花岗斑岩岩脉、石英正长斑岩岩脉、辉绿岩岩脉穿插其间，垂直山脊走向仅 400m 宽度内就分布有 14 条岩脉。各种岩石、岩脉风化程度不一，有的岩脉风化后，其土质松软，形成了复杂的岩土组合。其勘察的难度大，为了查明场地的岩土层分布和地质构造特征，合理地制定勘察方案和选择合理的勘察手段，首先在收集当地地质资料的基础上，进行了大量的工程地质测绘工作。然后根据地质测绘成果和场地工程地质条件编制勘察纲要。再针对场地地形、地貌特征、地质条件及工程特点，选用以钻探、物探为主结合坑探、槽探、洛阳铲、静力触探等多种勘探方法进行勘察工作。本工程共布置勘探点 1008 个，对场地岩土体进行了一系列的室内外试验和测试工作，野外测试工作主要有浅层载荷板试验、标准贯入试验、动力触探试验、静力触探试验、面波测试、剪切波速测试、抽水试验；室内试验除了常规的岩土试验项目外，还进行了三轴剪切试验、击实试验、渗透试验、水质分析等。具体的勘察工作是：
（1）根据山地地层相对简单，但钻机搬运困难等因素，将物探、井探、槽探手段应用于难于进行钻探的山顶、陡坡等位置，并考虑到井探和槽探的勘探深度有限，因此将物探、井探、槽探等结合起来使用，既达到了勘察目的又节约了勘察成本。
（2）各种勘察手段相互进行对比验证，如通过大量物探与钻探、坑探、井探等的对比试验，取得场地各岩土层的对比参数，提高了物探资料的准确性和可靠性。把室内岩土试验和野外标准贯入试验结果与静载荷板试验成果进行分析、对比，建立它们与地基承载力和变形指标之间的关系等。
（3）根据初步勘察成果判定，本工程有大量的拟建物基础将选择花岗岩残积土作为其持力层，由于场地内花岗岩残积土穿插有大量不同岩性的岩脉，并且其风化程度不同，造成岩土软硬不一。根据经验，采用常规土工试验和标准贯入试验成果提供设计所需的岩土设计参数往往偏低，为了能准确地提供设计所需的岩土设计参数，本次勘察共进行了 6 台载荷板试验以获取不同花岗岩残积土的承载力特征值和变形模量。其所获得的地基承载力特征值比采用常规方法提供的提高了约 1.5 倍（180kPa 提高到 289kPa）, 变形模量提高了 3 倍（5MPa 提高到15.3MPa）。取得了较大的经济效益。
原文网址：http://www.pipcn.com/research/201102/14778.htm
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