巖土工程施工特點與結(jié)構(gòu)工程的關(guān)系

張劍

1 巖土工程簡述

巖土工程應(yīng)用具體能追溯至古代，房屋建造、水渠以及修路等很多都要利用巖土工程。目前，由于社會工業(yè)化發(fā)展，廠房建設(shè)、礦山開采、地下水控制、原材料利用以及鐵路修建等土木工程中都牽扯到巖土問題。而巖土作為一種重要的地基以及支承體，承載力以及變形問題必須重點考慮。

作為原料的巖土應(yīng)用。大面積進行填方以及填海造陸時，巖土作為關(guān)鍵性填充材料起到了關(guān)鍵性作用。在其余方面，例如：路堤填筑、水利大壩，巖土就更屬于就地取材的關(guān)鍵性原材料。而巖土材料選擇以及質(zhì)量控制屬于工程出去變形以及穩(wěn)定問題以外最需要重視的問題。

巖土地質(zhì)災(zāi)害防治。巖土工程包含，場地挑選以及地基地震效應(yīng)。其中泥石流、滑坡、崩塌以及巖溶等非常多地質(zhì)災(zāi)害都能夠?qū)r土工程產(chǎn)生嚴重影響，因此地質(zhì)災(zāi)害防治便顯得非常關(guān)鍵，與此同時地質(zhì)防治必須針對地質(zhì)條件類型以及地質(zhì)演化的不同規(guī)律進行不同的施工設(shè)計。要清楚場地與地基地震效應(yīng)屬于巖土工程中的一部分。

上面所提到的各種工程，包括天然巖土與人工土，另外包含天然土的改良加固，通過注漿、加筋以及增強體設(shè)置等多種手段，可以提高巖土體的滲透與變形性能。總的來說，巖土工程涉及層次與范圍是非常廣的。巖土的改良、加固屬于目前新興的巖土工程技術(shù)，也屬于巖土工程中的關(guān)鍵組成。

2 關(guān)于巖土工程的性質(zhì)以及特點

巖土工程特點主要為，土的孔隙性以及巖石裂隙性。以下通過兩個方面針對這兩種特點進行論述。

2.1 巖石裂隙性

通常巖石都有長短不同、稀密程度以及寬窄不同的裂隙存在，這就是巖石與其余建材的不同的特點之一。裂隙的形成因素有很多，如巖漿收縮凝固而成的一種原生節(jié)理，沉積間斷產(chǎn)生的一種層理，以及構(gòu)造應(yīng)力產(chǎn)生的一種構(gòu)造節(jié)理，還有因為變質(zhì)作用產(chǎn)生的一種劈理，這些因素使得巖石中形成了復(fù)雜多樣的裂隙系統(tǒng)。并且這些裂隙的特點不同，有的光滑有的粗糙，有的彎曲有的平直，有些為產(chǎn)狀規(guī)則，有些找不出任何規(guī)律。

其次，從物質(zhì)力學(xué)角度來說，巖體力學(xué)參數(shù)、結(jié)構(gòu)面力學(xué)參數(shù)以及巖石力學(xué)參數(shù)之間存在很大的不同。對于巖土工程勘察設(shè)計來說，其中的重難點就是搞明白結(jié)構(gòu)面分布、產(chǎn)狀與參數(shù)。地下水種類包含脈狀的裂隙水，網(wǎng)狀的裂隙水，層狀的裂隙水以及洞穴水，而且?guī)r體地下水是順巖體裂隙以及洞穴進行流動。

2.2 土的孔隙性

借助土力學(xué)知識進行解釋，土具備散體結(jié)構(gòu)材料特點，其內(nèi)部有孔隙存在。液固兩相的被稱作飽和土。而液固氣三相被稱作非飽和土。所以就出現(xiàn)了孔隙壓力以及有效壓力兩種不同的壓力。而孔隙壓力還包含著孔隙的氣壓力以及孔隙的水壓力。飽和土中孔隙的水壓力發(fā)生增長和消散之時，一定條件下加荷速率的不同會產(chǎn)生不同的地基承載力，造成基礎(chǔ)沉降速率不同的主要因素：由于滲透系數(shù)以及地層組合不同。超靜水壓力能產(chǎn)生擠土效應(yīng)，樁就會被擠斷，且逐漸上浮。地震之時，超靜水壓力能夠使粉土以及砂土發(fā)生液化。非飽和土其孔隙的氣壓力會形成一定的基質(zhì)吸力，這種吸力會伴隨土含水量的增高而降低，因此極大程度上會被外界因素影響，穩(wěn)定性很差。總的來說，孔隙壓力屬于巖土工程中必須嚴格進行控制的關(guān)鍵要點。

2.3 巖土工程的自然依賴性

巖土工程基于傳統(tǒng)力學(xué)，屬于土木工程中的一個關(guān)鍵分支，而且它是基于傳統(tǒng)力學(xué)不斷發(fā)展進步的，設(shè)計之時必須要全方位綜合地質(zhì)、地下條件、氣象水文條件以及動態(tài)變化進行分析，必須要重視對其的調(diào)查研究工作。僅僅依靠力學(xué)計算滿足不了解決現(xiàn)實問題的需求。對于巖土而言，不管是其結(jié)構(gòu)或者是材料，都屬于自然形成并沒有受到人為的影響，自然也不會受到工程師的控制安排。所以，參數(shù)、條件以及信息的不確定性因素使得巖土工程存在自然依賴性。

3 巖土工程與結(jié)構(gòu)工程之間的關(guān)系

所有學(xué)科都不能夠獨立存在，都會與其余學(xué)科存在交叉聯(lián)系，巖土工程屬于學(xué)科中的分支當(dāng)然不會例外。巖土工程與很多學(xué)科都有緊密聯(lián)系，并沒有固有邊界。例如：環(huán)境工程、地震工程、橋梁道路、隧道項目、水利工程、結(jié)構(gòu)工程以及工程地質(zhì)等等。以下主要對巖土工程和結(jié)構(gòu)工程之間的關(guān)系展開論述。

（1）眾多周知，結(jié)構(gòu)工程與巖土工程之間存在非常密切的關(guān)系。例如，房屋結(jié)構(gòu)與橋梁結(jié)構(gòu)全都是在地基上進行建設(shè)的。地基穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)質(zhì)量有直接關(guān)系。地基是否會出現(xiàn)嚴重變形，會對結(jié)構(gòu)使用功能產(chǎn)生很大影響，其中的次生應(yīng)力很有可能會使得結(jié)構(gòu)超過預(yù)期限值。若是地基出現(xiàn)了問題，再想對地基進行補救是非常麻煩復(fù)雜的。因此，結(jié)構(gòu)工程能否順利進行必須要確保地基穩(wěn)定性。

通常地基設(shè)計全都是工程師依照上部結(jié)構(gòu)設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)來統(tǒng)一完成，當(dāng)面對復(fù)雜程度較高的地基之時，就要求工程師親自參與設(shè)計。巖土工程師必須先掌握好結(jié)構(gòu)形式、剛度、分布以及荷載，與此同時必須清楚地基變形的要求標(biāo)準(zhǔn)，這樣才可以在開展地基勘察設(shè)計之時，真正設(shè)計出實用科學(xué)的圖形來。

地基與結(jié)構(gòu)屬于一個整體，之間存在相互的影響作用。而地基變形就會使結(jié)構(gòu)應(yīng)力發(fā)生變化，結(jié)構(gòu)荷載分布就會使地基出現(xiàn)變形。通常來說，我們可以依靠地基處理使得地基剛度與承載力增高，進而便于滿足上部結(jié)構(gòu)要求，同時還可以采取調(diào)整結(jié)構(gòu)剛度的手段來滿足地基變形要求，目前地基與上部結(jié)構(gòu)之間的協(xié)同作用已經(jīng)變成非常熱門的話題。結(jié)構(gòu)工程與巖土工程的總體關(guān)系為相互重疊，互相交叉，緊密相關(guān)。例如，結(jié)構(gòu)延伸的樁基礎(chǔ)便屬于結(jié)構(gòu)中最為關(guān)鍵的構(gòu)成要素，但是樁基承載力和變形主要是由巖土決定的，和巖土之間的關(guān)系非常密切。對于結(jié)構(gòu)工程師與巖土工程師來說，雖然有著不同的分工以及不同的側(cè)重點，然而也會有非常多的合作與配合。因此，作為結(jié)構(gòu)工程師必須掌握好巖土知識，作為巖土工程師也必須同時掌握結(jié)構(gòu)知識，而且?guī)r土工程師與結(jié)構(gòu)工程師之間的配合是極為關(guān)鍵的。通常情況下，是以結(jié)構(gòu)工程師為主導(dǎo)，對整體框架負責(zé)，巖土工程師任務(wù)主要是結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜以及相對偏重于巖土工程上的任務(wù)。

（2）我們都了解，巖土工程本質(zhì)上屬于一項工程技術(shù)，進一步說屬于一門應(yīng)用類科學(xué)。工程地質(zhì)學(xué)屬于地質(zhì)學(xué)中的分支，土木工程需求促進了工程地質(zhì)學(xué)的出現(xiàn)。對于學(xué)科領(lǐng)域與實際問題來說，兩者的偏重是存在差異。同時兩者也存在非常密切的聯(lián)系。工程地質(zhì)在一定程度上屬于巖土工程的重要基礎(chǔ)，而巖土工程在一定程度上屬于工程地質(zhì)的一種延伸。其中巖土材料的結(jié)構(gòu)性能，是歷經(jīng)漫長歲月以及復(fù)雜地質(zhì)作用而自然形成的。很多巖土問題，僅僅能依照地質(zhì)變化規(guī)律進行推測，并不能單純?nèi)藶榕卸ā?/p>

4 結(jié)束語

巖土工程屬于多學(xué)科滲透交叉的一門學(xué)科，而結(jié)構(gòu)工程學(xué)科是巖土工程的理論基礎(chǔ)。所以準(zhǔn)確區(qū)分結(jié)構(gòu)工程與巖土工程的技術(shù)知識是為滿足巖土工程生產(chǎn)施工的具體需求。技術(shù)人員必須將實踐作為基礎(chǔ)，不斷地完善自身知識以及體系結(jié)構(gòu)，推動巖土工程建設(shè)工作不斷發(fā)展。必須要積極尋找?guī)r土工程與結(jié)構(gòu)工程之間的關(guān)系，從而更好利用巖土工程來為建設(shè)工程服務(wù)。

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