浅析岩土工程勘察准确性技术方法论文_汪范

浅析岩土工程勘察准确性技术方法论文_汪范

包钢勘察测绘研究院

摘要:经济水平日益提高,促进了建筑行业的迅速发展。人们对建筑施工质量和品质的要求也越来越高,致使以往某些传统的技术已经不适合现在建筑工业的发展。在建筑工程施工中,作为先行兵的岩土工程,其勘探质量会直接对工程的整体质量有很大影响。而岩土工程勘察又是一项比较综合性的工作,勘察涉及到的内容是多个方面的,随着科学技术的发展,建筑工程的岩土测试方式不断增多,很多先进的测量技术得到了广泛的运用,本文结合笔者多年的实际工程经验,对岩土工程勘察准确性技术展开浅要分析,供大家参考。

关键词:岩土工程;勘察;技术

1、岩土工程勘察概念

岩土工程勘察是指根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。根据不同阶段可分为可行性研究勘察(选址勘察)、初步勘察和详细勘察三阶段,其中可行性研究勘察应符合场地方案确定的要求;初步勘察应符合初步设计或扩大初步设计的要求;详细勘察应符合施工设计的要求。

在建筑工程中,建筑的基础设计非常关键,而岩土数据是否科学,对基础设计中的经济和安全性有很大的影响。所以,对于工程施工安全以及造价来说,工程勘察的质量是否有保障对整个工程有很大的影响。在岩土工程勘察工作中包含现场钻探取样、实验试验以及原位测试,故岩土工程勘探分析技术是勘察工作准确性和合理性非常重要的关键所在。

2、原土取样要点

2.1影响原土取样的因素

一般情况下,在原位围压环境下把土样取出,需要经过相应的卸荷过程,这种情况下会造成不同程度的膨胀量。收集到的土样常常会因为取土管或有关配件装置打入时体积变化等因素而造成不同的问题。土层中存在的石块会使得土样的扰动程度加重明显。对于各种土样的收集,取土器侧壁、土样之间的摩擦将给土样造成相应的压力。从理论上说,获得一个完整的原状土样是难以完成的事情,特别是对于无粘性土的。故在岩土工程中称作的“原状土”,实际上是指取土样过程中已经运用了相关防范措施,使得样本土实际内部骨架的扰动降低到最低,而并不是完完整整的原始状态土样。

2.2原土取样方法

原状土取样方式的不同,会造成取回的原状土样的质量存在显著差异,其运用于不同的试验室时会出现各种现象,这些会造成室内试验数据与实际土质情况之间的误差加大。另外,不同的取样方法也会给土样的含水率大小带来不同的影响,这时需要在取土装置上做好加装套管处理,这样可以防止地下水对原状土的不利作用。遇到炎热的天气时需采取措施防止蜡封融化,通常可选择不同的密封方法。遇到寒冷天气时需防止冰冻,对土样保存时间最好能够控制在2周内。土体的结构性受到损坏后会影响到粘聚力与内摩擦角试验值,需保持结构的稳定性。

3原位测试技术

一般情况下,粘性土能够利用选择合适的原状土样完成室内试验,而无粘性沉积土、回填土或饱和度高的软土因采取完成的土样难度较大,一般难以得到不受扰动的原状试样。遇到这种类别的土后,对其密实度、强度、压缩性进行综合鉴定时需要利用原位测试方法取得。

原位测试是指基本保持的天然结构,天然含水量以及天然应力状态下,测定岩土的工程力学性质指标,是在岩土原来所处的位置上或基本上在原位状态和应力条件下对岩土性质进行的测试。常用的原位测试方法有:载荷试验、静力触探试验、旁压试验、十字板剪切试验、标准贯入试验、波速测试及其他现场试验。

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3.1载荷试验

载荷试验是指按桩的使用功能,分别在桩顶逐级施加轴向压力、轴向上拔力或在桩基承台底面标高一致处施加水平力,观测桩的相应检测点随时间产生的沉降、上拔位移或水平位移,根据荷载与位移的关系判定相应的单桩竖向抗压承载力、单桩竖向抗拔承载力或单桩水平承载力的试验方法。该方法应用广泛,而且数据准确程度、可信度较高。

3.2静力触探试验

静力触探试验是以静压力将圆锥形探头按一定速率匀速压入土中, 量测其贯入阻力(包括锥头阻力和侧壁摩阻力或摩阻比),并按其所受阻力的大小划分土层, 确定土的工程性质。该实验是工程地质勘探中一项原位测试方法,主要适用于粘性土、粉土及砂性土层。应用较多的有J-3型仪器,设备主要由触探主机、反力装置、探头、探杆及测量系统构成,以及其它设备及配套工具等。

3.3旁压试验

旁压试验是在现场钻孔中进行的一种水平向荷载试验。具体试验方法是将一个圆柱形的旁压器放到钻孔内设计标高,加压使得旁压器横向膨胀,根据试验的读数可以得到钻孔横向扩张的体积-压力或应力-应变关系曲线,据此可用来估计地基承载力,测定土的强度参数、变形参数、基床系数,估算基础沉降、单桩承载力与沉降。

3.4十字板剪切研究

对于十字板剪切的试验,我们采取的套管必须设置在之前选定的深度内,同时要把套管内的土完全清理干净。当十字板装道钻杆的下端之后,需要利用套管将其压入土中,深度控制在700mm。并且结合施工场地里的扭力设备对钻杆设置扭矩,以实现埋在土中的十字板扭转。这类形式的实验主要用在原位测定饱和软粘土的不排水抗剪强度在,最终得到的抗剪强度值与试验深度处天然土层的不排水抗剪强度相接近。因此类实验无需收集土样,我们需要防止土样扰动及天然应力状态的变化,这也是常用的测试方案之一。其能在现场维持原位应力条件下实施扭剪,主要用在灵敏度St≤l0,固结系数C≤100(m2/a)的均质饱和软粘土中。若用在土层不均、杂志较多的土层中会造成过大的误差。

3.5标准贯入研究

标准贯入需结合规定的落锤能量把贯入器设置在土里,参照贯入的难易程度,使用贯入30cm的击数N对土的物理力学性质判定。这种方式操作方便,适合运用的土层较广,尤其对钻探取样的砂土和砂质粉更为适用。若土中的碎石过大时,这种实验常会受到限制。利用试验能够得到扰动土样,再对土类开展鉴别试验。此种方式的缺陷在于离散性大,仅仅能大致判断土的工程性质。该方法除了可以对地基土的物理力学性质直接测定外,还可与相关实验建立对比分析关系,以获得准确的物理力学性质。

3.6波速控制

波速测试主要结合波速对地基土的物理力学性质判别的一种方式,其常用在不同岩土体的压缩波、剪切波、瑞利波的波速测量中,这样可以对场地的形式进行划分。另一方面,可以及时显现地震时地面需要的地基土动力参数,为工程提供动力机器基础设计的地基土动力参数,对地基土液化情况及时判断。此外,波速测试自身也能运用于地基土的类别和检验地基加固作用的评估。

4结语

工程建设在不断的发展,而岩土工程的勘察技术和水平也在不断进步。目前,尚有部分勘察的经验与理论不太成熟,需要广大从业人员和研究人员根据工程实际情况和理论研究不断完善和修正。岩土工程的勘察工作作为工程中的基础工作,所涉及的范围非常大,而且需要进行勘察的内容也非常的复杂。现阶段,岩土工程中的勘察手段基本都是间接的手段,在一定程度上使工程的设计水平有所提高,在设计中与勘察到的基础资料相结合,掌握岩土工程中所有的规章制度,保持一定的交流与学习,只有这样开展工作,才能使勘察工作的进度与质量有所保障。

参考文献

[1]工程地质手册(第四版)[M].北京:中国建筑工业出版社,2007.

[2]朱菲菲,胡志东,杨晓艳.单孔法波速测试技术相关性因素分析及其在岩土工程勘察中的应用[J].土工基础,2012,6(5):117-121

作者简介:汪范(1983.4-),工程师,包钢勘察测绘研究院,研究方向:地质、岩土。

论文作者:汪范

论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期

论文发表时间:2019/3/26

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