岩土工程勘察中几个常见问题的分析

2022年5月21日13:34:23岩土工程勘察中几个常见问题的分析已关闭评论
摘要

梁春雷摘要:本文对岩土工程勘察中常见的勘察报告不能满足设计要求、合理选择原位测试方法、小项目取样和原位测试数量不能满足规范要求、土工试验方法和岩土工程参数选取这四个方面的问题按提出问题(阐明意义)、分析原因、明确解决问题的措施和办法的思路一

    梁春雷

    摘要:本文对岩土工程勘察中常见的勘察报告不能满足设计要求、合理选择原位测试方法、小项目取样和原位测试数量不能满足规范要求、土工试验方法和岩土工程参数选取这四个方面的问题按提出问题(阐明意义)、分析原因、明确解决问题的措施和办法的思路一一进行论述。

    关键词:岩土工程勘察;原位测试;土工试验

    指导我们岩土工程勘察工作的《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)实施虽已多年。但在执行规范的具体勘察工作中还存在一些问题。现将其中的几个常见问题加以归纳,对其产生原因进行分析,并提出了解决的方法。希望能抛砖引玉,和勘察同行们共同提高勘察业务水平,进而提高勘察成果质量。

    1 勘察报告不能满足设计要求的问题

    明确设计意图,才能有的放矢地采取合适的勘察手段、合理布置工作量,解决工程设计和施工中的岩土工程问题。《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)明确规定详勘前应“搜集附有坐标和地形的建筑总平面图,建筑物的性质、规模、荷载、结构特点、基础形式、埋置深度和地基允许变形等资料”。其目的是勘察者在勘察前明确建筑结构概况,搞清土建设计对勘察的要求。但目前勘察市场中还存在:无设计要求和建筑结构概况不明的情况下,勘察单位仅凭业主的陈述、按其要求进行勘察,最终导致勘察报告的深度和广度不符合土建设计的要求。

    如某啤酒厂的厂房,设备荷载很大、天然地基承载力远远不能满足上部荷载的要求,拟建物应采用桩基础。但事前勘察单位为能承揽该工程不仅压低勘察费,而且完全按业主方采用天然地基浅基础的勘察要求进行勘察。造成勘探孔深度不够、无合适桩端持力层揭露、桩基设计参数提供不全。勘察报告不能满足土建设计的要求,最终导致补勘。本可一次性详勘的工程进行了两次勘察,业主既多支出了勘察费又延长建设工期。所以,我们在勘察前一定要弄清建筑结构概况和土建设计要求,如可能采用基础形式、基坑支护设计要求等等,在有确切依据的前提下勘察,才能使勘察报告在广度和深度上满足土建设计要求。

    2 合理选择原位测试方法的问题

    在岩土工程勘察中,原位测试是十分重要的勘察手段,它在探测地层分布、测定岩土特性、确定地基承载力等方面,有突出的优点。但它是一种间接勘察手段,应与钻探取样和室内试验配合使用。且众多的原位测试方法均有各自的原理和各自适用的岩土层,应根据拟建工程的规模和重要性、勘察阶段、土的性质和要求提供的设计参数等因素合理选用。

    在软土地区,现在有不少勘察企业为了降低成本,在勘察中大量地布置静探孔,甚至于几乎全静探,然后在内业工作中将静探孔转为钻探孔。这种做法是不允许也不合理的!如果是本地成熟的勘察企业,则当地经验积累较多,根据静探数据判断地层会“八九不离十”,地层判断可能会基本正确。但一定不存在地层的多解性吗?即地层一定都判断对吗?不一定!还有,取原状土样的数量和代表性能满足要求吗?不一定!这样做往往达不到规范的要求。所以在软土地区,即使是一般项目或小项目都必须有静探孔比例的要求,在勘察工作中应配合一定量的勘探孔,以满足直接鉴别地层和取样的要求。

    目前,勘察中还存在采用不合理原位测试的情况,如淤泥层中做标贯试验或重型动力触探试验,圆砾层中做标贯试验等。这样做,不仅测试方法不当,而且还存在施工安全隐患,应避免。勘察前,技术人员应尽可能搜集拟建工程附近的地质资料,了解拟建工程规模和可能采取的地基基础型式,熟悉各种原位测试方法和适用性(如静力触探试验适用于软土、一般粘性土、粉土、砂土和含少量碎石的土;标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土;重型动力触探试验适用于砂土、中密及以下碎石土、全风化基岩等等),然后确定采用哪些原位测试方法,以确保勘察测试手段的合理性和勘察结果的正确性。

    3小项目取样和原位测试数量不能满足规范要求的问题

    《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)要求必须满足“每个场地每一主要土层的原状土试样或原位测试数据不应少于6件(组)”,对于大中型工程而言,由于取土孔、原位测试孔布置多,只要是均匀分布的土层,即使土层厚度相对较小一般也能够满足上述规范要求。但对于单栋占地面积小的建筑物(即小项目)来说,布孔少(如4~6只孔),按“勘探手段宜采用钻探与触探相配合”的原则,取土孔、原位测试孔等应各占一定的比例,对于虽然土层均匀分布但厚度较小的土层,就可能出现取原状土样数或进行原位测试的组数不能满足上述规范要求的情况。

    造成这种结果一方面是因为勘探孔少,另一方面往往是因为勘探施工中采取土样和进行原位测试的盲目性和随机性造成的。如果勘探现场技术人员能够根据实际情况合理布置采取土样(或原位测试)间距,即使孔少也基本能避免上述情况的发生。现场勘探中一般可以根据第一只孔的钻探资料,了解地层大致分布;第二只勘探孔,尽可能较密的布置取土样(或原位测试)间距;接下去的孔根据前两只孔的地层情况分析,确定勘探孔取土样(或原位测试)间距,并尽量使每层土在每个勘探孔中都有原状土样或原位测试数据。这样“精打细算”的做法即使在项目小、勘探孔少的情况下,一般也能满足规范要求的取样和原位测试数量的要求。

    4土工试验方法和岩土工程参数选取的问题

    土工试验是岩土工程勘察的一项重要内容,自《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002)实施以后,土工试验的重要性被推向新的高度。但在目前的岩土工程勘察报告中某些地基土参数明显失真、有些相关参数间互相矛盾等情况屡见不鲜。究其原因有:土样的采取、运输、加工的扰动,试验方法的差异及试验人员、勘察技术人员业务素质的差异等等。尽量减少土样扰动、采取合理的土工试验方法和正确选取岩土工程参数是解决这一问题的有效途径。

    首先,试验要明确土样级别。土样的质量等级根据扰动程度不同可分为四级,不同级别的土样可做的试验内容不同,所以在实验室中开土时先应鉴定土样的级别,明确此土样可做哪些试验、不可做哪些试验,以避免出现一些不能反映地基土真实性质的数据。

    其次,试验要尽可能与工程的实际条件相模拟。试验土样的初始应力状态、应力变化速率、排水条件和应变条件均应尽可能与工程的实际条件相模拟。

    从压缩固结试验测得的压缩模量和压缩系数是地基土的主要变形参数,用于估算地基沉降。通常的压缩试验给出的是荷载压力从100 KPa至200KPa时的压缩模量Es1-2和压缩系数α1-2。但压缩摸量和压缩系数随压力段而变化,在进行地基土沉降估算中,压缩模量和压缩系数一定要选用与实际应力环境相对应荷载压力级别下的压缩模量和压缩系数。如拟建工程上部荷载较大或拟建物采用桩基础,则固结试验最大压力应大于有效自重应力和附加应力之和,压缩模量Εs和压缩系数α的计算应取土的有效自重应力至土的有效自重应力与附加应力之和的压力段,以便合理进行沉降估算。

    室内剪切试验时应尽量模拟现场土体的剪切条件。当所取土样的土层较厚、渗透性较小、施工时速度较快时采用快剪试验(q);当所取土样的土层较薄、渗透性较小、施工时速度较快时采用固结快剪试验(cq);当所取土样的土层渗透性较大、施工时速度较慢、施工周期较长时采用慢剪试验(s)。

    最后,对于试验结果应正确选取岩土工程参数。评价岩土性状的指标应选用平均值,如天然密度、天然含水量、液限、塑限、塑性指数、液性指数、相对密实度等等;正常使用极限状态计算需用的岩土参数宜选用平均值,当变异大时可根据经验作适当调整,如压缩摸量、压缩系数和渗透系数等;承载能力极限状态计算所需的岩土参数应选用指标的标准值,如抗剪强度指标的内摩擦角、内聚力等。

    参考文献

    [1] 顾宝和、高大钊等,《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001),北京,中国建筑工业出版社,2001年。

    [2]中华人民共和国建设部,《建筑地基基础设计规范》(GB50007-2002),北京,中国建筑工业出版社,2002年。

    [3]钱家欢,《土力学》(第二版),南京,河海大学出版社,1995年。

    [4]黄强、张炜等,《注册岩土工程师专业考试复习教程》,北京,中国建筑工业出版社,2002年。