巖土工程勘察常見問題探究

朱 斌

（泰州市科泰巖土工程有限公司揚州分公司，江蘇 揚州225101）

巖土工程勘察常見問題探究

朱 斌

（泰州市科泰巖土工程有限公司揚州分公司，江蘇 揚州225101）

本文基于筆者多年從事巖土工程勘察的相關工作經驗,以巖土工程勘察中常見問題為研究對象,論文首先給出了巖土工程勘察的傳統概念和新時期的概念外延,進而剖析常遇問題和相應解決辦法,全文是筆者長期工作實踐基礎上的理論升華,相信對從事相關工作的同行有著重要的參考價值。

巖土工程勘察 常見問題 解決措施

1.巖土工程勘察概念

巖土工程勘察的主要目的是為設計施工提供各類土的設計參數,其報告質量對工程的安全和造價起到重要作用。勘察成果的質量將直接影響建設項目的工程安全和工程造價。一份高質量的巖土工程勘察報告在滿足相應規范的基礎上,不僅要真實客觀地反映勘察場地的地形、地貌、地層構造、地下水、巖土性質和不良地質現象等問題,更重要的是應該進行正確合理的巖土工程分析評價,提供合理可信的巖土工程參數和建議。

2.新時期巖士工程的外延

巖土作為支承體:房屋建筑、道路、橋梁、棄渣場、各種大型設備等等,都建造在巖土體上,巖土體作為地基,作為支承體,研究的主要問題是承載力和變形問題、穩定問題。巖土作為荷載或自承體:邊坡工程、基坑工程、露天采礦工程等地面工程開挖,隧道、地下洞室等地下工程開挖,面臨的是另一類穩定和變形問題。這時,巖土體擔任的角色,既可能是荷載,也可能是自承體。同時,地下水的時空分布狀態常常具有舉足輕重的影響。

巖土作為材料:填方工程,特別是大面積高填方、填海造陸,要用大量巖土作為回填材料;水工圍堰、水利大壩、填筑路堤等也用巖土作為當地材料,就近取材。這些工程除了研究其穩定和變形等特性外,巖土材料的質量、數量、運距和施工質量控制是主要的巖土工程地質問題。

地質災害的防治:巖溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地質災害,對工程構成嚴重威脅,防治工程必須針對具體地質條件和地質演化規律進行設計和施工。

場地和地基的地震效應也是巖土工程的一部分。環境巖土工程:隨著人們對環保意識的重視,地質和水文地質環境的評價、廢棄物的衛生填埋、土石文物的保護等等,都涉及復雜的環境巖土工程問題,環境巖土工程正日益受到更大的重視。以上各類工程,不僅涉及天然巖土,還包括各種人工土,包括對天然土的加固和

改良,利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設置增強體等人工改造方法,改變巖士體的強度、變形和滲透等性能。巖土加固和改良是巖土工程的重要組成部分,也是近年來新興起來的一門新的巖土工程技術。

3.巖土工程勘察常見問題剖析

3.1粉土的劃分問題

按規范粉土是粒徑大于0.075mm、顆粒質量不超過總質量的50%,且塑性指數等于或小于 10的土。在實際應用中,由于顆分試驗較復雜,仍存在僅按塑性指數小于等于10來劃定粉土的做法。粉砂有時也可測定一定的塑性指數,若僅按塑性指數劃分粉土必然會造成一些誤判;另外,按GB50021-2001規范規定粉土承載力特征值深寬修正及按GB5007-2002規范進行液化判別,均須根據其粘粒含量數值來進行計算。有些地方由于地震烈度小于或等于6度且粉土非基礎持力層不必進行承載力特征值深寬修正,仍有只以塑性指數判定粉土的情況。

3.2 剪切方法的選擇問題

直剪試驗受力條件復雜,排水條件不易控制,按《 土 工 試 驗 方 法 標 準 》(GB／T50123-1999)第18條規定,快剪試驗一般適用于滲透系數小于l0～6cm/s的細粒土。粉質粘土滲透系數一般大于10～5cm/s,粉土K值更大,用直剪試驗已非常勉強,在室內試驗對粉土及粉質粘土直剪時,發現四級荷載下很少存在峰值強度,絕大部分需剪切至位移 6mm處,剪切強度指標回歸性差,剪切強度指標僅能作為參考。另外較軟弱的土即使滲透系數滿足要求,當后二級荷載加上時會發生土樣擠入透水石與剪切盒之間縫隙的情況而無法剪切。雖然直剪試驗方便簡單,但其對粉土、粉質粘土及較軟弱的土強度指標可信度不足,目前推廣三軸試驗不太現實,但筆者認為一個工程進行一定數量的三軸剪應是可行的。

3.3膨脹土的固結試驗問題

在固結試驗過程中,膨脹土在小于膨脹力的分級荷載作用下的百分表讀數均為負值,而當分級荷載大于膨脹力時百分表讀數為正值,尤其膨脹土的膨脹力稍大于100kPa的情況下,在100kPa時百分表讀數為負值,而在200kPa時百分表讀數為正值,在利用公式計算孔隙比時 100kPa作用下的百分表讀數究竟取負值或是零,試樣初始高度取20ram或是進一步使計算100～200kPa壓力下的壓縮系數和壓縮模量存在困難。規范中對這種情況沒有說明,這給膨脹土的評價帶來一定問題; 目前計算時 100kPa作用下的百分表讀數取負值,試樣初始高度取 20ram,其是否合理尚存疑問。

3.3地基均勻性評價問題

對高層建筑地基均勻性評價按《高層建筑巖土工程勘察規程》(JGJ72-2004)規定進行,但對一般建筑GB50021-2001規范雖要求進行地基均勻性評價,但沒有給出相應評價方法。一些單位參考了高層建筑地基均勻性評價方法進行評價,目前認為這種評價方法不太合理。按地基承載力fak、受力層層面坡度和建筑層數按《建筑地基基礎設計規范》(GB5007-2002)第3.0.2條規定:若三者不同時滿足3.0.2表中條件,建筑地基須進行地基變形計算,場地地基就屬不均勻地基,這種方法已得到一些地方的認可。

3.4地基承載力特征值確定問題

我國幅員遼闊,土質條件各異,用幾張表格很難概括全國的規律。用 查 表 法按GBJ7-89規范確定地基承載力值在大多數地區可能基本適合或偏保守,但也不排除個別地區可能不安全。另外隨著設計水平的提高和對工程質量要求的趨于嚴格,變形控制已是地基設計的重要原則,故GB5007-2002取消了GBJ7-89規范中土的物理力學性質指標與地基承載力的關系表。新規范規定:勘察單位應根據試驗和地區經驗確定地基承載力設計參數。而在實際工作中,地區經驗在許多地區仍很不成熟,這表現在以下兩方面。首先地區性的經驗自始至終很少建立起來,現在許多地方所謂的經驗仍是在GBJ7-89規范基礎上建立起來的,出于利益考慮一般存在著偏保守的問題;其次建立地方經驗不僅僅是一個或幾個勘察單位的事,而應由政府、設計、勘察等部門相結合,通過必要的投入和載荷試驗等行之有效的方法來建立,而這在中小城市甚至一些省會城市根本是一紙空談,基本上仍是各勘察單位各自為政,仍在變相沿用 GBJ7-89規范,更有甚者,故意利用所謂地區經驗人為地降低承載力指標,造成工程浪費。

3.5基礎方案的選擇問題

(1)基礎方案的選擇應依據場地地層情況及區域經驗綜合進行,忽視任何一方面均可能造成錯誤。(2)基礎方案的選擇不應與不正當利益掛鉤。按有關規定:若設計單位按勘探單位提供的基礎方案形式進行設計,責任由勘探及設計雙方共同承擔;若設計單位自己設計,責任由設計單位自己承擔。勘探單位一方面不能受甲方影響或認為設計單位提供的地基基礎方案一定行而更改勘探報告的基礎方案建議;另一方面，勘察單位也不能以自身單位利益的驅動而片面提供本單位具有的樁機類型的地基基礎方案建議。

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