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关键词:岩土工程;勘察的意义;新技术运用
Abstract: the geotechnical engineering technology as a comprehensive very strong technology course, is to solve and deal with issues related to construction engineering and in geotechnical media. Is a very important part in construction project. Its the meaning of the investigation and position the government very seriously, and give high expectations, but now is still has certain gap. Geotechnical engineering investigation in this paper, the author probes into the significance and the application of new technology in geotechnical investigation.
Key words: geotechnical engineering; Survey of the meaning; The new technology.
中图分类号:C35文献标识码:A文章编号:2095-2104(2013)
一、岩土工程的定义
中国大百科全书定义为:“土木工程的一个分支,以工程地质学、岩石力学、土力学与基础工程为理论基础,涉及岩石和土的利用、整治和改造的一门技术科学。”专家定义为:“土木工程的一个分支,研究岩土体(水)作为支承体、荷载、介质或材料,必要时对其改良或治理的一门工程技术。”以上表述方法虽不完全一致,但主要方面是相似或相同的。表现在:第一岩土工程是土木工程的一个分支;第二研究对象是岩石和土,包括岩土中的水;第三是一门技术科学或工程技术。
不同类型、不同规模的工程活动都会给地质环境带来不同程度的影响;反之不同的地质条件又会给工程建设带来不同的效应。岩土工程勘察的目的主要是查明工程地质条件,分析存在的地质问题,对建筑地区做出工程地质评价。从而辅助建筑工程的顺利实施。
二、岩土工程勘察的意义
随着我国国民经济不断高速发展,众多基础建设项日和现代化工程建筑不断兴建,基础和基坑开挖深度越来越深。岩土工程勘察作业是工程建设的一项基础性工作,是工程设计、施工的依据,其质量的优劣,对工程建设的质量、安全、工期和合理投资起着重要作用。采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设汁的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题。由于工程项目行业类型,建筑工程重要性以及地基的复杂程度、工程地质条件差异较大等因素,对具体工程项目的勘察要求也各不相同。对于岩土工程勘察而言,因勘察工作的特殊性,如野外作业时勘探测试工作大部分位于地下,具有较强的隐蔽性、专业性和特殊性。随着人们对环保意识的重视,地质和水文地质环境的评价、废弃物的卫生填埋、土石文物的保护等等,都涉及复杂的环境岩土工程问题。工程建设前,进行岩土工程勘察,查明建设场地的地质条件,对存在或可能存在的岩土工程问题提出解决方案,对存在的不良地质作用提前采取防治措施。可以有效防止地质灾害的发生。因此,工程建设过程中,岩土工程勘察工作就显得相当重要的。
三、岩土工程勘察新技术的运用
岩土工程勘察是工程建筑中的一个重要步骤,是工程设计的先决条件。经过近几十年的快速发展,我国岩土工程勘察技术在探索中不断进步,无论从勘查手段、勘探设备、勘察技术的数字化还是技术人员知识的广度和深度等方面都取得了长足发展,岩土工程勘察是在地壳表层某一深度范围内进行的,因此须查明这一深度范围内岩土体的空间分布情况及其工程性质以及地下水等条件。
多道瞬态面波勘探技术
多道瞬态面波勘探是近几年快速发展起来的新技术,在工程勘察中得到广泛应用. 多道瞬态面波法(以下简称面波法)勘探是工程与环境地球物理勘察中一种新的浅层地震勘探方法,利用其频散特性和传播速度与岩土物理力学性质的相关性可以解决诸多工程地质问题。常规的面波勘探只是一次采集一点的资料,而多道面波勘探技术则是通过连续的排列移动,同时收集面波资料和反射资料。处理的结果是一个剖面的信息。近几年,随着面波勘探中软件和硬件的发展及面波勘探软件技术理论的进一步完善,多道瞬态面波法越来越引起人们的重视。
面波的主要特性
由于瞬态面波是在弹性分界面处基于波的干涉而产生,并且沿界面传播,波动现象集中在界面附近的一种弹性波,其具有以下几种主要特性:①面波在自由表面附近传播时,质点在波传播方向的垂直平面内振动,振幅随深度呈指数函数急剧衰减,质点的振动轨迹与波传播的方向或反方向的椭圆轨道运动;②面波的水平和垂直振幅从弹性介质的表面向内部呈指数减小,大部分能量损失在二分之一波长的深度范围内,这说明面波某一波长的波速主要与深度小于二分之一波长的地层物性有关;③在多层介质中,面波具有明显的频散特性。面波沿地面表层传播,影响表层的深度约为一个波长,因此同一波长的面波的传播特性反映了地质条件在水平方向的变化情况,不同波长的面波的传播特性反映着不同深度的地质情况;④瑞雷波速度(VR)与横波速度(VS)具有相关性,即瑞雷波速度主要与介质的密度或介质的松散度、紧密度有关。因此对密度差异较大的地区进行地层划分方面有较好的分辩率。
面波的勘探原理
面波探测技术的基本原理是:利用面波沿介质表面传播,在多层介质中相速度发生变化等特征。数据采集时,通过瞬态冲击力作为震源激发面波,地表在脉冲荷载作用下产生波动。在离开震源稍远处,用传感器记录面波的垂直分量,对记录下来的面波信号做频谱分析和处理,计算并绘制VR-Κ曲线,并将这种速度随频率变化的曲线称为频散曲线。频散曲线的变化规律与地质条件和岩土介质的结构性状(如地层厚度,波传播速度等)存在着内在联系,分析、研究和利用这种内在联系,就可以达到探测地质体的目的。根据面波勘探的上述特点,同时也考虑到面波勘探场地地层纵横向变化因素较多,为了减少斜坡反射干扰,使面波资料能真实反映地面上某一点下面地层垂直变化情况。
数字化勘察技术
(1)岩土工程勘察数字化系统
岩土工程勘察数字化系统是一个信息处理系统,主要任务是信息或数据分析及其作用在信息或数据之上的处理系统需求分析,为了明确地表达出用户的数据要求,首先要使用面向问题的概念性数据模型对数据和信息建模。岩土工程勘察数据库管理的实体主要包括文档资料、图形资料、地层、钻孔等,岩土工程勘察数据库管理是岩土工程勘察数字化系统的一项基础性工作,岩土工程勘察数据库信息系统,是一个处理复杂、数据密集的应用系统,应从现实世界中实体的数据侧面对数据对象与属性及其关系进行模型的建立,才能获得反映信息世界的概念性数据模型。
(2)数字化岩土勘察工程数据库系统。
基于 GIS 的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
第一,基础地理数据。主要包括地形地貌图和自然区划图。
第二 ,岩土工程勘察数据。主要有所研究区域的工程地质勘探资料。各勘探点的所有信息(如地理、环境、土的物理力学指标等) 。各类建筑场地的地层信息,比如年代、沉积相、液化等级等。数字化岩土勘察工程数据库系统的主要步骤有:① 岩土工程勘察数据库的概念模型设计。岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作,是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题 。 为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。② 数据库的建立与实现。岩土工程一体化系统的数据有三类: 用户原始数据,系统中间数据,最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据;中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,根据这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作;最终数据种类繁多,主要是根据用户需要由中间数据生成,包括图形资料和文档资料。
多波列浅层地震勘察技术
多波列浅层地震勘探技术是一种新兴的岩土原位测试勘察方法。充分利用了地震波传播中产生的折射波、反射波、直达波、面波及转换波特性,根据不同的勘察对象,可选择采用其中一种波或综合采用多种波进行解释、推断,使得浅层工程物探勘察手段能够真正达到高精度、高分辨、定量化。近几年来,由于引进了一些国外优秀浅层地震仪及我国自行开发的大量智能化地震仪,使传统的折射法、反射法地震勘探在岩土工程勘察中得到应用和推广尤其是我国自行研制的高分辨、高精度、智能型仪器--SWS-1&2型多波列数字图象工程勘察与测试仪及其配套的先进数据处理软件的开发成功,使多波列浅层地震勘探技术在岩土工程勘察中崭露头角。
浅层高分辨反射波技术是利用横波的波速低、波长短、分辨率高不受潜水面影响在不同介质的分界面上不产生转换波等诸多优点采用小道距,小偏移距共反射点多次迭加方法追踪层位,并在数据处理中,进行岩土介质速度扫描。
高密度地震图像技术
高密度地震图象技术是近两年来随着我国高新技术成果SWS--2型智能化多波列数字图象工程勘察仪的开发应用发展起来的一种新兴的勘察测试技术。它采用纵波反射法单点激震多点接收和数据连续快速采集与存储以及相应软件支持的施测方法,使地下剖面经彩色图象表示出来。这种方法效率高,反映的地下地质体形态逼真。该方法还弥补了地质雷达不适应低阻环境勘察的不足,获得的弹性物理资料方便工程判释。通过配备水上检波装置和水上冲击震源,实现无气泡效应干扰、宽频、快速和高密度采集,解决了多年来水上弹性波勘察中气泡效应严重干扰的困惑,为水上勘探增添了一种新技术,该勘察技术已在兰州(中川)机场扩建工程不良地质体勘察和跨海特大桥海上地质勘察等工程得到了应用。对缩短勘察周期、降低工程造价,提高勘察成果质量做出了重大贡献。
四、结束语
岩土工程勘察是各项工程设计与施工的基础性工作,具有十分重要的意义。由于岩土工程的特殊性,许多时候无法采用直接、直观的手段实现对地基岩土状的调查和获取其工程特性指标。这就要求有新技术的研发跟运用,降低工程中的成本,提高安全系数。最终确保工程建有效的运行。
参考文献
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[3]袁铁铮.当前岩土工程勘察中诸多问题[J].吉林勘察设计, 2006,(02).
关键词:岩土工程;有限元分析;若干问题;风险
岩土工程是一种涉及诸多内容的项目类型,涉及岩土勘察、施工规划和风险处理。岩土工程可选择有限元分析的方式,完成对岩土工程的风险分析、岩土工程稳定分析等。但是,在实际岩土工程有限元分析中,一些问题是确实存在的,影响岩土工程风险和稳定分析效果,就可能会导致岩土工程安全事故的发生,亟需改进。基于此,本文对岩土工程有限元分析展开解读,分析具体存在的几点问题,具体内容如下。
1 岩土工程有限元分析
岩土工程中,运用有限元法可以完成对诸多问题的处理,从而达到降低岩土工程风险的目的。
(1)定义安全系数。岩土工程中,运用有限元法,可以完成安全系数的定义,再结合岩土工程的具体的破坏程度,展开调整。例如:在分析岩土工程中的滑坡工程,可选择强度贮备系数展开计算,并运用降低岩土强度达到破坏的效果,进而完成有限元的计算。(2)有限元分析原理。具体的有限元分析,主要是建立在莫尔-库仑计算方法。运用有限元分析时,需要不断降低滑坡岩土抗剪强度,直至发生结构损坏。借助破坏时间,可以得到强度贮备系数。对于地基的分析中,借助有限元分析方法,可以完成对极限荷载的分析,从而得到岩土工程的极限荷载。(3)有限元分析的优势。选择有限元分析可以具备数值分析和经典分析的全部优势,从而有效完成对岩土工程的控制,选择有限元分析方法,对于滑面位置和形状的要求不大,可以直接展开边坡安全系数计算,并得到准确的结果,还可以直接对强度贮备和画面系数进行计算,且不需要展开破坏位置的假设,从而得到有效的极限承载力。选取有限元分析可以有效的适用到复杂的岩土工程中,且具有较强的抗干扰能力。运用有限元分析中的极限有限元分析方法,可规避几何形状、边界条件和材料等问题的干扰,降低岩土工程中有限元分析的限制。总而言之,运用岩土工程有限元分析可以准确、清晰的将计算结果进行战术,具有方便和快捷的优势。
2 岩土工程有限元分析中的若干问题
结合岩土工程的基本情况,可顺利展开有限元分析。但是,不可否认的是有限元分析确实存在一些问题,导致岩土工程有限元分析受到干扰,故此,详细展开岩土工程有限元问题分析。
2.1 初始地应力场问题
初始地应力场问题是岩土工程有限元分析中的重要问题,需要加强对初始地应力场的解读。在对初始地应力场的获取时,可以借助实测数据反分析。还能借助实测的点位情况,完成对地应力值的测定,再运用简单回归的方式,完成对应力分量函数的获取。(1)可以选择按照地应力公式直接送往高斯点的方式进行施加。(2)选择边界施加面力荷载,内部施加自重荷载,运用计算,得到具体分布情况。两组方式存在不同特点和缺陷,其中第一种具有较高应用过程,确对下一个增量步造成影响。第二种,存在对复杂应力场描述不全面的情况,且主要以地应力分布简单岩土工程为主要应用工程。
2.2 开挖荷载计算问题
开挖荷载同样是岩土有限元分析中的重要问题。其中开挖力是指挖掉的部分的单元体通过开挖界面和剩下单元之间作用力。对于开挖荷载的有限元分析中,可能会出现等效节点不清的情况,也就导致岩土工程分析效果不够理想。此外,还可以按照如下公式:
按照设一公式,可以完成对开挖的等效节点力的计算,在满足高斯点给出的应力值基础上,达到提升计算精度的目的,从而完成对开挖荷载问题的处理和分析,降低偏差。
2.3 渗透作用下的等效节点力计算问题
在具体的有限元分析中,需对等效节点力展开有效分析。在实际的岩土工程分析中,渗透作用对等效节点力会造成影响,这也就增加了有限元分析难度。故此,岩土工程有限元分析中,需要对渗流场进行优先计算。在具体的渗流场计算中,可以对渗流场中的任何一个单元的单位渗透率进行求解,再对被水浸润任意单元内的任一点的水头值进行计算,最后运用如下公式,可以完成对某一具体单元在渗透作用下的等效节点力,并完成对有限元分析渗透作用下的等效节点力问题的处理。
2.4 材料极不均匀体问题
有限元分析中,可以规避形状和边界问题的干扰。但是,岩土工程中存在土墙混凝土心墙和坝壳料、注浆锚杆等均属于材料极不均匀体。针对材料不均匀体问题主要选择在不同介质界面之间设置接触单元的方式,完成对材料不均匀问题的处理。
2.5 土体固结问题
岩土工程中,运用有限元方法,可以完成对土体固结问题的分析大师,且将土骨架的位移和孔压作为解变量。但是,由于二者之间的量级差异明显,也就会导致岩土工程有限元分析的刚度矩阵元素在数值确实存在差异,进而导致矩阵病态的情况存在。针对这类病态,可以选择通常采用归一化的方法,达到消除矩阵病态的问题。其具体的方法为:
按照这类处理方式,可以完成对岩土工程中土体固结问题的处理,解决土骨架的位移和孔压作为解变量的量级差异问题,从而保障岩土工程分析质量和分析效果,促使岩土工程分析的效果和质量提升,推动岩土工程施工质量和效果。
3 提升有限元分析法计算精度的方式
为保障有限元法在岩土工程中的有效应用,需合理展开对有限元精度提升方法进行分析。具体的提升精度方法如下。
(1)需要选取一个成熟可靠和功能的有限元程序,可以选择国际公认的程序,这些程序具有成熟度高和通用性强特点。
(2)选择实用的岩土本构模型和强度准则,从而达到改善岩土工程计算精度的目的。
(3)为保障有限元法计算质量和计算精度,需要合理展开对计算范围和网格规分的方式。结合自身计算经验达到的提升计算精度的目的。具体的岩土工程有限元分析计算时,需对适当的网格密度进行考虑,主要是因为网格划分的效果对岩土工程存在明显的影响,如果过大,必然会导致计算误差的情况产生。另外,对于部分重点部位,需要合理的展开局部加密的方式,达到提升有限元分析质量的目的。
4 结束语
根据岩土工程的基本情况,分析具体岩土工程有限元分析,再对具w有限元分析作用、原理和优势进行阐述。再结合岩土工程有限元分析的特点,综合解读有限元分析的若干问题,且对其进行优化和改进。最后,根据岩土工程有限元分析方法需求,完成对有限元分析计算提升精度的措施进行解读,从而推动岩土工程有限元分析质量,进而保障岩土工程的整体质量与安全,达到规避安全隐患和质量隐患的目的。
参考文献
[1]李路涛.GPU加速的大规模岩土工程有限元计算中的迭代求解[D].北京交通大学,2012:21-22.
中图分类号:K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言:岩土工程技术勘察是一项综合性的工程地质调查工作,是运用各种勘察测试手段和方法,对建筑场地进行调查研究,分析判断修建各种工程建筑物的地质条件以及建设对自然地质环境的影响,岩土工程勘察的目的是为设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数,是建设工程中不可或缺的重要环节。岩土的参数关系到基础设计的安全性、经济性和可行性。环节严格按照有关规范执行,同时结合地区经验,才能保证勘察结果的准确性。
一、对岩土技术勘察的简单介绍
1、岩土勘察的定义
岩土勘察是一种编制文件的勘查活动,主要就是根据所要建设的工程的要求来对建设场地进行分析、评价、查明它的地质、岩土工程的条件以及周围环境等特征。
2、岩土技术勘察的分类以及应用
按照所需要勘察对象的不同将勘察分为铁路工程勘察、港口码头工程勘察、大型桥梁工程勘察、公路工程勘察、工业建筑工程勘察、民用建筑工程勘察和水利水电工程勘察.且水利水电工程主要指的就是水电站和水工构造物的勘察。因为铁路工程勘察、港口码头工程勘察、大型桥梁工程勘察、公路工程勘察等工程勘察更具重要性,且需要很高的投资造价,所以国家都对这些工程勘察分别制定的各自的勘查规范、技术标准和规程等,且这些工程勘察被称为工程地质勘察,所以说岩土勘察主要应用在建造医院、学校的校舍、住宅楼宇、工业厂房还有地基的处理、基坑、边坡、堤坝等工程的施工方面,或者是管线的架空都会应用到岩土勘察。
二、岩土工程勘察中常见的问题
1、勘查的依据不充分
根据《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)中规定,在进行勘察时,“搜集附有坐标和地形的建筑总平面图;场区的地面整平标高;建筑物的性质、规模、荷载、结构特点;基础形式、埋置深度;地基允许变形等资料”。但不少勘察单位在前期资料搜集不全,拟建工程的结构形式、地面整平标高等情况不清,缺乏设计单位的勘察技术要求等情况下就进行岩土工程勘察,这些投机取巧的行为,致使报告的深度和广度不够,提出的成果无法满足工程设计的需要,最终还是要补勘。
2、第一手资料质量不过关
设计人员在进行设计的时候是需要结合所需要建设的场地特征进行针对性的设计,这就需要在岩土工程勘察的时候,要把收集到的室内、野外的零乱分散的原始资料进行理论和实践经验的总结分析,这对岩土工程勘察工程来说是一个不可缺失的重要环节。然而在这个过程中,我们还会存在以下一些细节问题:对于统计的定义和理论不确定在统计、分析岩土参数的时候,有些时候对异常值不加分析剔除就参与了统计,后果就是导致误差大,标准差和变异系数也随之变大,得出的结论往往对场地的分析不正确、不合理。岩土参数的取值不准确片面的理解了岩土参数的标准值,不管什么样的岩土参数都提供标准值,这是非常不准确的。对于一些工程的特性指标务必要提供基本值、标准值和特性值,像岩土的一般性,只要满足统计物理指标的最大值、最小值和平均值就可以了。
3、勘察报告没有实事求是的反映实际情况
勘察报告是要根据所需建设工程的具体场地进行详细勘察后得出的结论,但是近年来,很多勘察报告没有实际上的内容,只是越来越多的没有用的空话,没有根据具体的工程条件,没有很详细很具体的研究分析,没有很必要的理论基础知识和逻辑思维能力,没有设计施工时真正需要的内容。
4、综合能力及技术素质问题:主要表现在一些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。还有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。
三、岩土勘察工程中的解决措施及发展方向
1、确定勘察依据
若想保证岩土勘察工作顺利的完成,首先就要在岩土勘察工程中,制定好准确合理的勘察纲要。因为勘察纲要是指导岩土工程勘察各项工作的纲领文件,是勘查工作的重要保证。要保证加强对勘察报告的审查,报告中存在的工作量、勘探质量、资料数据的分析和得出的结论要逐一审查,绝不能马虎,尤其是要对基础选型的论证、施工场地的稳定性评价以及在施工中需要注意的堤防等等,一定要审查合格后再进行下一步。然后要对施工场地的地质性质进行准确的分析、确定,例如说,勘探孔深度小、勘探间距宽的,需要地质性质好、埋藏浅厚度大的地区;勘探孔深度大、勘探间距窄的,一般都是地质性质差、埋藏深厚度小的地区。要对野外地层划分详细,详细划分包括对地层的湿度不同、状态、颜色不同还有钻进的难易程度不同,岩心的采取率不同划分,地层划分的好有助于为室内资料整理提供真实准确的地质资料;如果进行多孔作业,就要采用统一的编制形式,这样可以避免野外资料在分层、定性、描述等方面不统一,造成更大的麻烦。
2、合理整理与编录资料
勘察资料的整理是需要多方面合作完成的,现场的技术人员和报告编写人员共同完成,很多勘察单位实行分工制度,这是不利于资料的编录的,实行分工制后,现场技术人员只是把现场编录和原始班表交给报告编写人员了,而报告编写人员对现场并不了解,所以这样就导致了脱节。在进行资料编制的过程中,如果出现了异常或者矛盾的时候一定要认真查找原因.确保资料准确没有任何错误,才可以进行编制,而在编制的同时,编写人员进行自检且校验人员同时进行校验,傲到没有一丝一毫的纰漏。
3、对于勘察测试的方法和手段要选取正确的且合理的
选择勘探方法就是要根据所勘探的地基的地基土的性质,选择适宜的测试手段和方法,这样可以提高勘查结果的准确性。例如说静探应用在有淤泥、淤泥质软土、填土、地下水位埋藏浅的地方,因为静力触探应用在这种环境里,可以很准确的反应出地基强度性质;在山洪冲击的地方,就要使用贯入试验的方法,因为这些地方的地层土颗粒比较粗,地下水位埋藏的比较深,如果采用静探,那么强度变形指标就会不准确,会偏高一些,所以在砂土、粉土、黏性土上勘察要使用贯入试验。
4、岩土工程勘察的重要性
岩土工程勘察主要勘察工程建设场地的地基,地基具体指建设场地的岩土体,岩土体是自然界经过长时间的变化而形成的,根据地区地域的自然环境、地质环境等因素的不同,建设场地也具有很高的多变性、复杂性和不确定性等。所以说,在设计和施工建设前,要依照规定的程序进行岩土工程勘察,岩土工程勘察的报告是建筑结构设计的重要依据,岩土工程勘察报告的质量也是整个工程质量的保证,所以说岩土工程勘察是建设施工过程中的一个非常重要的阶段,要想做好岩土工程勘察的工作就要在进行岩土工程勘察的过程中遇到的问题合理、完善的解决。
5、加强勘察技术人员的再教育和技术培训
定期的对勘察技术人员教育和技术培训,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。
结束语:
岩土勘察是建设工程时的基础性工作,工程建设的投资效率很大一部分体现在勘查工作是否详实,而岩土工程勘察是一个不断进步的技术,若想提高对岩土工程勘察的最新技术,那么就要对理论以及规范、规程的学习进行加强,以便来提高工作质量。在对岩土勘察的实际工作中,一定要精心的对待勘察工作,提出的资料要保证它的真实性和准确性,开展的工作要认真细致的完成,注意对经验的积累,不断地总结提高,准确无误的完成岩土勘察的工作。
参考文献:
[1]李智毅,唐辉明.岩土工程勘察[M].武汉:中国地质大学出版社.2000.
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【关键词】:岩土工程;工程建设;建筑
1. 前言
岩土工程勘察作为工程建设的最基础工作之一,其质量的好坏,对工程建设的各项预期目标的实现具有决定性的影响。此外,岩土工程勘察也是工程设计与施工的基本依据,良好的岩土工程勘察质量是工程顺利开展的基础。所以,一定要将岩土工程勘察放在重要地位,对技术分析中的各项工程必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。鉴于目前岩土工程勘察所依据的规范、规程较多,既有国标、部标,又有行标、地标,且各种规范、规程的要求也有不一致之处;又鉴于目前岩土工程勘察市场格局中,占主导地位的勘察行为主体在技术方面的大的方向和原则上基本达成共识,各单位要进一步提高市场竞争力,就要多从细节上下工夫,使自己提供的勘察成果更直接、方便地满足设计的需要。通过对土力学原理、土力学地基基础、工程地质手册及房屋建筑和构筑物岩土工程勘察所依据的主要规范进行了系统的研读,对一些问题的认识和学习体会,同广大岩土工程勘察技术人员交流。
2. 房屋建筑和构筑物岩土工程详勘的目的、任务
2.1 查明勘察范围内场地原始地形、地貌,岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析评价地基的稳定性和均匀性。
2.2 查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。
2.3 查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用(包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基的地震效应、活动断裂等)和特殊土(包括软土、填土、污染土、湿陷性土、膨胀土、红粘土、多年冻土等)的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施的建议。
2.4 查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件,地下水位,水位变化幅度及规律;评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质,分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响;预估产生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相应的防治措施建议;提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。坑工程还应查明基坑周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,适宜选用的支护结构类型及其稳定性,基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
3. 勘察依据不充分、目的不明确造成难以满足设计要求
设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,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)2009版明确规定详勘时应“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”。但目前市场存在一些不规范行为导致有些工程在无设计要求和建筑物荷载等状况下,勘察单位仅凭业主的陈述,按其要求勘察,导致勘察报告深度和广度不符合要求。如某啤酒厂的厂房,设备荷载很大,天然地基承载力远远不够,需用桩基,但造成勘探孔深度不够,桩基设计参数无从谈起,最终导致补勘。所以施工前一定要弄清勘察设计要求和目的,尤其是一些特殊要求,如电阻率测量、基坑支护、地下水渗透性等,才能在广度和深度上满足设计要求。
4. 注意各种等级的划分
在进行岩土工程勘察工作量布置时,应按相应的分级标准,确定项目的相关等级。如勘察等级、地基复杂程度等级、拟建物安全等级、重要性等级等。因为这些等级的划分直接决定了勘察工作量的布置,只有充分了解了各种等级,布置工作量时才能作到安全、经济、合理。
5. 土工试验及岩土工程参数的选择
(1)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。由于岩土的不均匀性和各向异性,试样采取、运输、加工扰动等因素的不确定性、试验仪器和操作方法的差异性及试验人员自身的素质问题,测试失真难以避免。所以加强土工试验和试验结果的综合分析必不可少,这样才能避免相关指标间的矛盾,更好地了解岩土的差异性,客观地评价地基土的强度变形特性。首先,对于土样的级别要明确。土样的质量等级根据扰动程度不同可分为验,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,合理评定地基土的性质,给出准确、合理的岩土工程性质指标。
(2)其次,土工试验的一些项目要有的放矢地去做,如压缩试验中荷载压力大小、粉土的颗分等。
(3)压缩模量是地基土的主要变形参数,在估算地基沉降中非常重要,所以工程上都要求土工试验中做压缩试验来测定计算地基土的压缩系数和压缩模量,但对同类地基土而言其压缩系数和压缩模量也不是定值,它们因荷载压力的大小而异,通常的压缩试验给出的是荷载压力从100 KPa至200 KPa时的压缩系数α1-2和压缩模量Es1-2;在进行地基土沉降估算中,压缩模量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,如果工程荷载较大,或采用桩基础的工程压缩层计算较深,则压缩层下部土层的荷载压力较大,在压缩试验时就需要测定计算相对应荷载压力下的压缩系数α和压缩模量Es,以便进行沉降估算。所以,试验前应明确工程竣工后地基土不同土层的应力环境或荷载压力大小,做到有的放矢。粉土是塑性指数IP ≤10,且粒径> 0.075 mm的颗粒含量不超过总重50%的土,是从两个方面来定义的,这就要求根据土的界限含水量液限、塑限在计算土的塑性指数的同时,还要进行颗粒分析,如果试验目的只为粉土的定名,颗分试验只区分> 0.075 mm的颗粒含量和< 0.075 mm的颗粒含量的比例就可以了。 6. 采取土试样和原位测试中存在的问题
6. 结语
以上是对岩土工程勘察中几个常见问题的剖析,希望给同行以重视,在实施注册岩土工程师制的进程中,努力提高工程勘察业务人员的技术能力和道德素质,遵循“先勘察、后设计、再施工”的科学建设程序,更好地发挥岩土工程勘察是设计的先行与依据的作用,为基础和上部结构设计提供准确、详实的岩土工程资料,尽量避免产生设计冒险或保守浪费两种后果的发生,为社会生产做出积极贡献。使岩土工程技术人员理论与经验、细节决定成败、重视规范学习等方面能有所启示。
参考文献:
关键词:水工环地质;岩土工程;发展
中图分类号:TU991文献标识码: A 文章编号:
传统的水工环地质工作主要包括水文地质、工程地质和环境地质。今天的水工环地质工作的含义远远地超出了原有的含义。同时,它是一门综合性的、实用性极广的、服务与社会与科学诸方面的学科。水文地质工作方面,包括区域水文地质、供水水源地、矿区水文地质、热矿水、矿泉水勘查、评价、开发;工程地质工作方面,近代突破其局限,扩大到岩土工程,主要包括岩土勘察、设计、施工;环境地质工作方面,包含城市环境地质、专向环境地质勘查、设计与施工,灾害地质方面,是从环境地质中演化出来的新学科,其工作主要针对由于地质原因引起的地质灾害开展的工作,包括地质灾害的勘查、评价、建设用地地质灾害危险性评估、地质灾害治理设计和施工。水工环地质工作作为地质勘察业的重要组成部分,在基础和商业性工程活动中,发挥了重要的作用。
一、水工环地质工作现状与发展趋势
现代的水工环工作主要形式为商业性水工环地质工作。主要工作内容包括:供水成井,地下热矿水勘探,岩土勘查、设计、施工,城市、工矿地质环境评价,建设用地地质灾害危险性评估,地质灾害调查与区划,地质灾害勘察、设计、施工,地质遗迹调查、设计、施工。对于水工环事业发展来说,目前我国干旱缺水、城市、工矿、农田灌溉用水的问题还十分突出,找水工作迫在眉睫;生态环境治理首先必须解决水的问题和贫困人口的生活,水资源的勘察、开发、农业地质工作实在必行;城镇、工矿发展、交通建设对岩土工程勘设计和施工、建设用地地质灾害危险性评估要求一定时期内不会减弱;随着西部开发、西电东送战略的实施、以煤碳资源为主体的矿山开发必然将带来一系列的地质环境问题,预测将来对城市环境地质工作和矿山环境地质、矿山生态环境整治的要求越来越大;对热矿水及旅游资源开发的要求将会加大。以上几点可以充分说明水工环地质工作拥有广阔的生存和发展空间。
二、水工环地质的应用
当今的水文地质、环境地质与工程地质工作,已经发生了一系列重大变化。改革开发以来,以耗竭资源与损害生态环境为代价的、掠夺自然的发展道路,危及了人类的生存与发展,促使人类对于自身行为进行反思,终于认识到,人与自然只有协调相处,才能共存共荣。全面、协调、可持续发展的科学发展观,给水工环地质工作提出了新的要求。针对社会经济发展和生态环境保护中不断出现的实际问题,水工环新领域的调查工作越来越多。伴随着全球城市化进程的不断加快,城市建设和规划中的地质调查评价工作也逐渐成为一项重要任务。其中城市环境污染防治和监测、土地利用规划、工程地质灾害调查和风险评价、垃圾填埋场地质调查等逐渐成为目前水工环地质研究的重要领域之一。地质一一生态学成地质学研究热点。21世纪地球科学发展的一个重要特点是学科的交叉、渗透和融合不断加强,学科之间的界限逐渐被打破,代表新思想和新方向的边缘学科和交叉学科不断出现。地质学与生态学的交叉正是体现了跨学科、综合性、系统化的研究格局。地质一生态学以水一土一生态 3 个子系统组成的地质生态系统作为主要研究对象,对其存在形式、利用现状、形成和演化规律,要素之间的相互作用以及对人类社会经济活动的制约和影响进行综合和动态研究。
三、岩土工程地质核心理论的由来
从60年代到90年代初,关于软岩的概念在国内外一直争论不休,软岩定义多达几十种之多,到90年代末期,由我国煤炭行业软岩专家组和煤矿软岩工程技术研究推广中心组织专家专题讨论,提出了地质软岩和工程软岩的概念,指出了二者的区别和联系,并建议在软岩工程中应该用工程软岩的涵义。应该指出,上述软岩概念的提出,比国际岩石力学学会(1990,1993)的定义更为准确。随着现代科学技术的迅速发展,中国煤矿软岩工程技术研究也不断取得了新的成果。总结最近几年我国煤矿软岩工程技术研究的成果,对于开辟21世纪软岩工程技术新局面,具有重要的理论意义及工程实用价值。
四、岩土工程理论体系的应用与发展
随着现代科学技术的迅速发展,中国煤矿软岩工程技术研究也不断取得了新的成果。总结最近几年我国煤矿软岩工程技术研究的成果,对于开辟21世纪软岩工程技术新局面,具有重要的理论意义及工程实用价值。
众所周知,岩土工程建设对自然环境要有所改变是事实,这种改变首先是考虑有利的改变这也更是事实。钱七虎专家说得好,“我们不能因噎废食,更不能对岩土工程建设第四次浪中的杂音随声附唱,......”国际上个别专业组织反对中国修建长江三峡工程。当今,中国三峡大坝的成功建成,千秋伟业,功在当代,再也看不到长江流域(江水分洪)洪灾的恶劣环境。中国正沿着岩土工程的第四次浪潮改造大自然、大环境、以利于人类可持续发展的方向顺利发展。南水北调、青藏铁路、西气东输、城际高速铁路、汶川大地震快速恢复重建等重大工程建设,彰显了中国当代岩土工程科学技术发挥的巨大作用。近十几年来,岩土工程建设丰富了本学科的理论发展,岩土工程的支学科还在涌现。2005 年由上海科学出版社出版的孙钧教授等著的《城市环境土工学》,作者以上海市及其它城市的典型建设工程为实例,就地下工程方面是一部讨论城市工程建设中因各类地下工程与软土隧道施工活动带来工程周近环境土公害及其施工变形预测和控制等方面一系列环境维护与安全问题的学术专著。岩土工程理论应用于全国各城市工程建设中形成了友好城市岩土工程。
20世纪60年代以后,我国煤矿软岩工程技术在理论、支护技术和设计理论方面都有了长足进展,取得了一系列科研成果,为我国煤炭工业发展做出了卓越的贡献。但是由于多方面原因,我国煤矿软岩技术在理论上、设计上、支护技术及配套设备上仍然存在一些问题。诸如软岩工程技术推广方面还有待于进一步加强;项目设计地质资料不足,工程勘察规范陈旧;对大深度高应力、强膨胀复合型岩体,以及受采动影响后的流变时间效应,支护和围岩相互作用机理的研究仍需深化;软岩地应力测试方法还有待加强等。纵观岩土工程学科及其技术理论上有的发展与创新。横观岩土工程在诸多领域仍然研究不足、探索不清。基础施工中涉及岩土结构、地下水问题解决不准。
总之,水工环地质与岩土工程两个专业学科都是地球地质大学科的支学科,两个支学科的共同持点与目标相互一致,都是怀抱地球,面向大自然,为地球的永生及人类与大自然生命的存在,用自身的科学理论与工程实际相结合去了解自然与改造自然。这就是本行学科共同持点与目标。水工环与岩土学科的理论体系一脉相承,互为一体,谁也离不开谁,同属自然科学。用学科过硬知识与技术解决工程建设中的实际问题,学科的理论体系还得依靠多支学科合作,进一步发展,技术创新,理论创新,水工环与岩土工程技术工作的理论与实践水平都将有新的重要突破。
关键词:岩土工程;勘察;存在问题
中图分类号: K826.16 文献标识码:A 文章编号:
引言
随着经济的发展与社会的进步,我国的城市面貌日新月异,众多高层建筑及基础设施项目正如火如荼的建设着。岩土工程的勘察与设计,正是为工程项目的岩土工程设计和施工提供工程地质资料及技术参数,是工程建设的基础性环节,其勘察成果的优劣将直接影响到工程建设项目的安全和造价。尤其在基础工程中,工程地质工作一旦出现问题,极易造成无法挽回的损失。按基本建设程序要求,各项工程建设在设计和施工之前必须进行岩土工程勘察,勘察成果的质量将直接影响建设项目的工程安全和工程造价。一份高质量的岩土工程勘察报告在满足相应规范的基础上,不仅要真实客观地反映勘察场地的地形、地貌、地层构造、地下水、岩土性质和不良地质作用等问题,更重要的是应该进行正确合理的岩土工程分析评价,提供合理可信的岩土工程参数和建议。《岩土工程勘察规范》(GB50021—2009)和《建筑地基基础设计规范》(GB50007—2002)已实施几年,将岩土工程勘察中常见问题加以归纳、分析,并对其产生的原因进行探讨,便于提高勘察技术水平,保证勘察成果质量。
二、勘察依据不充分、目的不明确造成难以满足设计要求
设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,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》(GB50021-2009)明确规定详勘时应“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”。但目前市场存在一些不规范行为导致有些工程在无设计要求和建筑物荷载等状况下,勘察单位仅凭业主的陈述,按其要求勘察,导致勘察报告广度和深度不符合要求。如某厂的厂房,设备荷载很大,天然地基承载力远远不够,需用桩基,但造成勘探孔深度不够,桩基设计参数无从谈起,最终导致补勘。所以施工前一定要弄清勘察设计要求和目的,尤其是一些特殊要求,如电阻率测量、基坑支护、地下水渗透性等,才能在广度和深度上满足设计要求。
三、采取土试样和原位测试中存在的问题分析
3.1取原状土试样和原位测试个数问题
《岩土工程勘察规范》(GB50021—2009)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,取原状土样的数量或原位测试数据个数也就多,只要是均匀分布的土层,即使土层厚度相对较小,也基本能够满足上述规范要求;但对于常见的单栋建筑物工程来说,布孔一般为4~8个,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,就可能出现原状土试样或原位测试数据个数不能满足上述规范要求的情况。《建筑抗震设计规范》(GB50011-2010)4.1.9规定场地岩土工程勘察应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价,而场地的类别划分,应以土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度为准,所以布置勘探孔时应考虑测量或估算土层剪切波速的钻孔,个数不少于2个,孔深不小于20m;同时按抗震规范4.3.2规定存在饱和砂土和饱和粉土的地基,除6度设防外,应进行液化判别;《岩土工程勘察规范》(GB50021—2009)中规定了液化判别深度范围和判别液化勘探孔的个数,所以布置勘探孔时要有的放矢,对于较小工程,勘探孔少,可布置综合孔,如取土标贯孔,取样、测试间距也要酌情考虑,以满足规范要求。
四、勘察测试手段和方法的选择
不同的勘探方法具有不同的优缺点和适宜性,对勘探装备、勘探手段、取样方法的适宜性和合理性要充分了解。现在有不少勘察单位为了降低成本,大量地布置静探孔,甚至于全静探。如在沿海地区的湖沼相和海相沉积地层中多分布有淤泥、淤泥质土、一般粘性土、粉土、砂土,地下水位埋藏较浅,静力触探在这种场地条件下应用效果较好,既能帮助准确分层,又能客观准确地反映地基土的强度性质;而在一些山前冲洪积地层中,由于地层土一般颗粒较粗,地下水位埋藏较深,不适宜静探,甚至在河床河漫滩相的沉积地层中,静探的测试结果也不能准确反映地层的实际情况,一般得出的强度变形指标偏高,所以应用时要适当考虑。标准贯入试验适用于砂土、粉土和一般粘性土,而不适用于碎石土,淤泥、淤泥质土中也要酌情使用,因为软土的灵敏度高,钻孔时存在扰动影响,同时标贯击数的精确度对评判地基土的强度性质影响也较大。所以勘察施工中,应当针对地基土的性质,用适宜的测试手段和方法对其进行勘探,以确保勘察结果的准确性。
五、土工试验及岩土工程参数的选择
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。由于岩土的不均匀性和各向异性,试样采取、运输、加工扰动等因素的不确定性、试验仪器和操作方法的差异性及试验人员自身的素质问题,某些测试数据失真较难避免。所以加强土工试验和试验结果的综合分析必不可少,这样才能避免相关指标间的矛盾,更好地了解岩土的差异性,客观地评价地基土的强度变形特性。
首先,对于土样的级别要明确。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,合理评定地基土的性质,给出准确、合理的岩土工程性质指标。其次,土工试验的一些项目要有的放矢的去做,如压缩试验中荷载压力大小、粉土的颗分等。压缩模量是地基土的主要变形参数,在估算地基沉降中非常重要,所以工程上都要求土工试验中做压缩试验来测定计算地基土的压缩系数和压缩模量,但对同类地基土而言其压缩系数和压缩模量也不是定值,它们因荷载压力的大小而异,通常的压缩试验给出的是荷载压力从100kPa至200kPa时的压缩系数α1-2和压缩模量Es1-2;在进行地基土沉降估算中,压缩模量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,如果工程荷载较大,或采用桩基础的工程压缩层计算较深,则压缩层下部土层的荷载压力较大,在压缩试验时就需要测定计算相对应荷载压力下的压缩系数α和压缩模量Es,以便进行沉降估算。所以,试验前应明确工程竣工后地基土不同土层的应力环境或荷载压力大小,做到有的放矢。粉土是塑性指数Ip≤10且粒径>0.075mm的颗粒质量不超过总质量50%的土,是从两个方面来定义的,这就要求根据土的界限含水量液限、塑限计算土的塑性指数的同时,还要进行颗粒分析,如果试验的目的只为粉土的定名,颗分试验可适当简化,只区分>0.075mm的颗粒含量和
六、结束语
文章对岩土工程勘察中几个常见问题的作了分析,希望能够引起同行们的重视,在实施注册岩土工程师的进程中,努力提高工程勘察业务人员的技术能力和道德素质,遵循“先勘察、后设计、再施工”的科学建设程序,更好地发挥岩土工程勘察是设计的先行与依据的作用,为基础和上部结构设计提供准确、详实的岩土工程资料,尽量避免产生设计冒险或保守浪费两种后果的发生,为社会主义建设做出更积极贡献。
参考文献:
[1] 袁联中. 浅议在岩土工程的勘察与设计中应注意的问题[J] .
关键词:工程地质 岩土工程
1.工程地质学科的争议
教科书对工程地质学的三种定义:①工程地质学是研究与工程有关的地质问题的科学;②工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学;③工程地质学是研究人类工程建设活动与自然地质环境相互作用和相互影响的一门地质科学。
从以上三种定义的实质中均不难看出,工程地质学强调的工程和地质的关系,研究的是人类工程活动与自然地质环境的相互作用。但是,近年来工程地质学科却正在经历着前所未有的挑战,工程地质学被异名为岩土工程学,工程地质勘察被称之为岩土工程勘察。工程界有此呼声,学术界有此呼应,一些大专院校也纷纷效仿,甚至工程地质这个专业在高校也被取消了。一时间,似乎工程地质已经成了守旧传统,岩土工程才是先进时髦的,才是可以适应市场经济并与国际接轨的。这是近年来分歧最大的争议。
这些年来工程地质勘察的不景气以及市场竞争的不规范化,工程地质勘察队伍增加了岩土工程的业务是完全必要的,但将岩土工程作为工程地质的救世主,则值得商榷了。
根据笔者的理解,岩土工程是一项工程应用技术,是针对地质体的工程缺陷实施的工程措施而进行的一系列设计和施工过程的总称。岩土工程的任务是“处理”地质体的工程缺陷,使之满足工程建筑物对地基的工程要求,因此又有“岩土工程处理技术”的别名,说明岩土工程的确是一项实实在在的工程技术。确立工程地质学是一门独立的学科,尽管也仅仅是本世纪初的事,并不象数学、物理学、天文学等等着名学科那样历史悠久,然而,之所以将工程地质定义在“学科”这样的高度上,是因为她具备学科的一些基本特性和基本理论,这就是地质学的基本特性和基本理论,换句话说,工程地质学的基本理论就是地质学(当然更包括数学、力学、化学等等),因此,又将工程地质学界定为地质学的一个分支学科或应用学科,这是符合实际的。工程地质学的最新定义也是较为全面的:研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学。显然,工程地质与岩土工程尽管有相似之处,但也有天地之别。如果将岩土工程界定为工程地质学科的一个分支,好象还说得过去;而反过来用岩土工程来代替工程地质,则实在有些牵强附会。
1997年6月20-27日,国际工程地质学会在希腊召开了一次学术讨论会,会上决定将本学会名称改为:国际工程地质学与环境学会。我国组团15人参加,王思敬任团长。随后国内也有人提出工程地质学会改名,以便与国际接轨,但一直未获通过。在近几年的中国地质学会工程地质专委会会议上,学科和学会更名问题的交锋一直也没有停止过。我国工程地质界的前辈专家学者们多数也不同意更名,认为如此严肃的基础性应用性学科,没有必要放弃自己的传统风格,我国的工程建设任务十分繁重,工程地质学科的研究和发展前景仍然是艰巨和光明的。
2.工程地质工作的任务
在工程建设中,工程地质工作的任务十分繁重,也异常艰巨,主要任务是:①选址,选择在地质条件上相对最优的工程建筑地区或场地;②评价,阐明工程建筑区或场地的工程地质条件,进行定性和定量的工程地质评价,准确界定工程地质问题;③预测工程建筑物兴建和运用过程中地质条件的可能变化,为研究改善和防治工程地质缺陷的措施提供依据;④调查工程建筑物所需的天然建筑材料等。
3.工程地质专业的尴尬
工程地质专业是工程建设的基础性专业,没有这个专业,一切工程建设均将成为空中楼阁,这是常识性问题,我们在这里反复强调好象有些多于。然而,现实确让这一基础性专业处于一个十分尴尬的境地,主要表现在:
①工程地质专业本身的特殊性、复杂性和实践性;
②专业不景气,社会地位和经济地位与工程地质专业不相适应,工作环境、工作条件的局限,择业行为中的浮躁动机,专业本身的局限性;
③规程规范存在的问题;
④工程地质勘察技术的局限性;
⑤相关专业对工程地质专业的轻视;
⑥长官意志,某些决策者对工程地质专业的无知或轻视;
⑦世人对工程地质专业的不了解与不理解。
4. 在工程建设中的地质教训
由于地质问题而严重影响工程建设的实例太多,教训太深刻,顺手拈来几个实例:
①云南漫湾水电站左坝肩顺层滑坡和建材问题;
②贵州天生桥二级水电站厂址、隧洞等问题;
③贵州东风水电站右坝肩和帷幕线上的岩溶问题;
④乌江彭水水利枢纽前期工作重复问题;
⑤雅砻江锦屏二级水电站岩溶地下水问题;
⑥软弱夹层的遗漏对工程建设的重大影响,葛州坝、西津溢洪道等。
5. 工程地质在工程建设中的决定性作用
任何地质条件下都可以建工程,对吗?这个问题也是这些年来工程界的一个热门话题,笔者认为答案是否定的。
①陕西东庄水库灰岩坝址渗漏严重不能建坝;
②小浪底滑坡性质界定对设计的影响;
③天生桥二级水电站移民区是否滑坡对移民安置的影响;
④堤防工程中的堤基垂直防渗引起的环境地质问题,有时可能是决定性的;
⑤地质边界条件和地质参数对工程设计的影响。
6.相关学科在工程地质中的应用
①系统工程在工程地质中的应用;
②计算机技术在工程地质中的应用;
③遥感、物探、GPS等;
④水工设计施工与工程地质的关系。
清晰的工程概念是地质师所必需的。潘家铮院士对地质师的要求:应该有系统地学习水工建筑物的基本设计理论,计算方法,以及地基缺陷的影响,各种处理的措施,各种成功和失败的经验;最好补一些数学、力学、水力学、岩土力学、岩石试验、有限元分析和计算机应用等方面的基础课。五十年代初,由于我国水利水电工程地质专业人才奇缺,一批设计师改行从事工程地质专业的学习和工作,后来大都成为工程地质专业的优秀专家。实践证明,地质师的工程概念清晰,地质工作会得心应手;反之则可能事倍功半。
7.工程地质要面对现实着眼未来
汪恕诚部长最近讲话强调:不能老修改设计,因为搞招投标尤其是国际合同,修改设计就意味着被索赔。修改一个设计,似乎节省了某一个工程量,而索赔量比这个还大,大量修改设计怎么得了?汪部长的这段讲话似乎在批评设计,实则是水利水电工程地质的一个千载难逢的新的契机。
如何理解汪部长的这段话?我们认为首先要搞清楚为什么修改设计,水利工程因为地质问题而修改设计的可以举出若干例子来。
修改设计往往赖地质,我们当然可以理直气壮地说:前期地质工作投入不够,工程地质条件不清楚,地质基础资料不准确,工程地质分析出力不够或分析工作的深度不到家,工程地质问题的界定不明确或界定有错误,学术技术问题得不到广泛的讨论和争论,工程地质问题的真理有时往往掌握在少数人手里。
很明显,要想不修改设计,地质工作必须做到家,基本的地质工作量必须保证。作为地质师,既要尊重事实,坚持真理,实事求是,还要努力学习,开拓进取,勇于创新,更要勤于实践,不迷信权威,不违心唯上。工程地质专业的形象靠地质师们去树立,去维护;工程地质专业在工程建设中的地位也只有靠地质师们自己去争取
关键词:岩土工程勘察;土样;原位测试;岩土工程参数
前言
岩土工程勘察作为工程建设的最基础工作之一,其质量的好坏,对工程建设的各项预期目标的实现具有决定性的影响。此外,岩土工程勘察也是工程设计与施工的基本依据,良好的岩土工程勘察质量是工程顺利开展的基础。所以,一定要将岩土工程勘察放在重要地位,对技术分析中的各项工程必须按基本建设程序进行岩土工程勘察。鉴于目前岩土工程勘察所依据的规范、规程较多,既有国标、部标,又有行标、地标,且各种规范、规程的要求也有不一致之处;又鉴于目前岩土工程勘察市场格局中,占主导地位的勘察行为主体在技术方面的大的方向和原则上基本达成共识,各单位要进一步提高市场竞争力,就要多从细节上下工夫,使自己提供的勘察成果更直接、方便地满足设计的需要。通过对土力学原理、土力学地基基础、工程地质手册及房屋建筑和构筑物岩土工程勘察所依据的主要规范进行了系统的研读,对一些问题的认识和学习体会,同广大岩土工程勘察技术人员交流。
1房屋建筑和构筑物岩土工程详勘的目的、任务
1.1查明勘察范围内场地原始地形、地貌,岩土层的成因、类型、深度、分布、工程特性和变化规律,分析评价地基的稳定性和均匀性。
1.2查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、旧基础、孤石等对工程不利的埋藏物及其分布范围。
1.3查明影响建筑场地稳定性的不良地质作用(包括:岩溶、滑坡、危岩和崩塌、泥石流、采空区、地面沉降、场地和地基的地震效应、活动断裂等)和特殊土(包括软土、填土、污染土、湿陷性土、膨胀土、红粘土、多年冻土等)的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,并提出相应防治措施的建议。
1.4查明地下水埋藏情况、类型、补给及排泄条件,地下水位,水位变化幅度及规律;评价地下水(土)对建筑材料的腐蚀性。对基坑工程还应查明各土层的渗透性质,分析评价地下水的静水压力、动水压力及浮托力的作用和影响;预估产生基坑突涌、流沙(土)或管涌等地下水不良作用的可能性及危害程度,并提出相应的防治措施建议;提供基坑施工降水的有关技术参数及施工降水方法的建议;提供用于计算地下水浮力的设计水位。
1.5基坑工程还应查明基坑周边环境,提供基坑设计所需的岩土参数,分析评价放坡开挖的可能性和基坑边坡稳定性,适宜选用的支护结构类型及其稳定性,基坑开挖与降水对地基变形、周围建筑物和地下设施的影响。
2 勘察依据不充分、目的不明确造成难以满足设计要求
设计意图明确,才能有的放矢地合理布置工作量,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)2009版明确规定详勘时应“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”。但目前市场存在一些不规范行为导致有些工程在无设计要求和建筑物荷载等状况下,勘察单位仅凭业主的陈述,按其要求勘察,导致勘察报告深度和广度不符合要求。如某啤酒厂的厂房,设备荷载很大,天然地基承载力远远不够,需用桩基,但造成勘探孔深度不够,桩基设计参数无从谈起,最终导致补勘。所以施工前一定要弄清勘察设计要求和目的,尤其是一些特殊要求,如电阻率测量、基坑支护、地下水渗透性等,才能在广度和深度上满足设计要求。
3 注意各种等级的划分
在进行岩土工程勘察工作量布置时,应按相应的分级标准,确定项目的相关等级。如勘察等级、地基复杂程度等级、拟建物安全等级、重要性等级等。因为这些等级的划分直接决定了勘察工作量的布置,只有充分了解了各种等级,布置工作量时才能作到安全、经济、合理。
4 土工试验及岩土工程参数的选择
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。由于岩土的不均匀性和各向异性,试样采取、运输、加工扰动等因素的不确定性、试验仪器和操作方法的差异性及试验人员自身的素质问题,测试失真难以避免。所以加强土工试验和试验结果的综合分析必不可少,这样才能避免相关指标间的矛盾,更好地了解岩土的差异性,客观地评价地基土的强度变形特性。
首先,对于土样的级别要明确。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,合理评定地基土的性质,给出准确、合理的岩土工程性质指标。
其次,土工试验的一些项目要有的放矢地去做,如压缩试验中荷载压力大小、粉土的颗分等。
压缩模量是地基土的主要变形参数,在估算地基沉降中非常重要,所以工程上都要求土工试验中做压缩试验来测定计算地基土的压缩系数和压缩模量,但对同类地基土而言其压缩系数和压缩模量也不是定值,它们因荷载压力的大小而异,通常的压缩试验给出的是荷载压力从100 kPa至200 kPa时的压缩系数α1-2和压缩模量Es1-2;在进行地基土沉降估算中,压缩模量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,如果工程荷载较大,或采用桩基础的工程压缩层计算较深,则压缩层下部土层的荷载压力较大,在压缩试验时就需要测定计算相对应荷载压力下的压缩系数α和压缩模量Es,以便进行沉降估算。所以,试验前应明确工程竣工后地基土不同土层的应力环境或荷载压力大小,做到有的放矢。粉土是塑性指数IP ≤10,且粒径> 0.075 mm的颗粒含量不超过总重50%的土,是从两个方面来定义的,这就要求根据土的界限含水量液限、塑限在计算土的塑性指数的同时,还要进行颗粒分析,如果试验目的只为粉土的定名,颗分试验只区分> 0.075 mm的颗粒含量和< 0.075 mm的颗粒含量的比例就可以了。
5 采取土试样和原位测试中存在的问题
5.1取原状土试样和原位测试个数问题
《岩土工程勘察规范》(GB50021―2001)2009年版要求必须满足“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,取原状土样的数量或原位测试数据个数也就多,只要是均匀分布的土层,即使土层厚度相对较小,也基本能够满足上述规范要求;但对于常见的单栋建筑物工程来说,布孔一般为4~8个,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,就可能出现原状土试样或原位测试数据个数不能满足上述规范要求的情况。但这种结果一般是由于勘探施工中采取土试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做到具体情况具体分析,根据现场情况合理布置采取土样(或原位测试)间距,就能避免上述结果的产生,一般可以根据第一个勘探孔的钻探资料,分析地层分布,再结合第二个勘探孔孔口标高,合理布置取土样(或原位测试)间距,然后根据前面的分析,确定后面勘探孔取土样(或原位测试)间距,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。必要时,如某种勘探孔少时,可使取样间距小些,取样数量多些。这样就能满足规范要求,使土性指标统计分析时土性指标代表值的确定更为合理。
5.2建筑场地类别和液化判别的问题
《建筑抗震设计规范》(GB50011―2010)规定场地岩土工程勘察应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段,提供建筑的场地类别和岩土地震稳定性(如滑坡、崩塌、液化和震陷特性等)评价,而场地的类别划分,应以土层等效剪切波速和场地覆盖厚度为准,所以布置勘探孔时应考虑测量或估算土层剪切波速的钻孔,个数不少于2个,孔深不小于20 m;同时按抗震规范规定存在饱和砂土和饱和粉土的地基,除6 度设防外,应进行液化判别:《岩土工程勘察规范》(GB50021―2001)2009版中规定了液化判别深度范围和判别液化勘探孔的个数,所以布置勘探孔时要有的放矢,对于较小工程,勘探孔少,可布置综合孔,如取土标贯孔,取样、测试间距也要酌情考虑,以满足规范要求。
6 结语
以上是对岩土工程勘察中几个常见问题的剖析,希望给同行以重视,在实施注册岩土工程师制的进程中,努力提高工程勘察业务人员的技术能力和道德素质,遵循“先勘察、后设计、再施工”的科学建设程序,更好地发挥岩土工程勘察是设计的先行与依据的作用,为基础和上部结构设计提供准确、详实的岩土工程资料,尽量避免产生设计冒险或保守浪费两种后果的发生,为社会生产做出积极贡献。使岩土工程技术人员理论与经验、细节决定成败、重视规范学习等方面能有所启示。
参考文献:
[1]赵成刚,白冰,王运霞. 土力学原理[M]. 北京:清华大学出版社,北京交通大学出版社,2004.
岩土工程课程群作为土木工程专业课程模块的一个重要组成部分,与工程实践有着紧密的联系.在工程教育认证标准和职业资格制度逐渐推广的背景下,土建类行业需要综合能力强、实践能力过硬的应用型高素质人才.本文从教学大纲及内容、教学方法及形式、实验及实践教学、课程考核和教学特色五个方面阐述了我校土木工程专业在岩土工程课程群教学改革方面的具体举措,对于应用型工科院校岩土工程课程群教改具有一定的指导意义.
关键字:
岩土工程课程群;教学大纲;教学方法;实践教学;课程考核;教学特色
1绪论
土木工程专业岩土工程课程群主要包含工程地质学、土力学、基础工程、岩土工程等课程.岩土工程课程群课程特点为理论性与实践性均较强,对于我校应用型的办学定位而言,需要将应用性、工程实践能力及素养灌输到专业课程中去,因此要对该课程群进行教改.国内外部分开设土木工程专业的学校和专家在总结教学经验和勇敢创新的基础上也在探索土木工程专业课程群的教改.周德泉等[1]介绍了长沙理工大学岩土工程课程群建设经验,该校通过引进培养青年人才、优化教学大纲内容、独立编写教材、丰富教学电子资源等途径对岩土工程课程群进行教改并取得较好的效果.王迎超等[2]结合教学经验剖析了岩石力学课程特点,针对在教学过程中发现的问题,提出采用工程案例进行岩石力学课程教改,提升了学习岩石力学的乐趣.程建军等[3]依据学生反馈的教学信息,结合工程实践,对岩土工程课程群之间的课程衔接优化进行了阐述.周德泉等[4]等从精品课程建设、开设双语教学、强化教学团队等方面对地基基础及地质勘察课程群进行教改探索.宿州学院作为安徽省首批示范应用型本科院校,所开设的土木工程专业主要培养具有良好工程实践能力和科学素养的本科生,针对岩土工程课程群在教学中碰到的问题,本文立足于专业课程群模块化的特色,分别从教学大纲及内容、教学形式与方法、实验与实践教学、课程考核、教学特色等方面阐述应用型本科院校土木工程专业岩土工程课程群的教学改革.
2教改内容
2.1教学大纲与教学内容
教学大纲是实施教学进度安排及确定教学内容的指导性文件,在当下课程多、学时少的状况下,如何精简课程教学内容,合理安排教学计划是进行教改首先要解决的问题.其中《工程地质学》是土木工程专业的一门专业基础课,旨在培养学生了解建筑工程地质勘察的目的及方法,学习运用地质勘察报告等资料评价场地的地质条件,为设计和施工提供可靠的地质勘察资料.《工程地质学》[5]教学主要内容有:矿物与岩石、特殊土及工程地质特征、不良地质条件下的工程地质问题、工程地质勘察等.《土力学》[6]是在学习理论力学和材料力学的基础之上,利用力学原理研究土体的物理力学性质以及受荷后土体的强度变化规律,为后续《基础工程》、《路基工程》等专业课程储备理论知识.《土力学》[6]教学内容主要包括:土体的物理性质及工程分类、土中应力计算、土的压缩性与地基沉降计算、地基承载力、土坡稳定分析、地基勘察及勘察报告的运用等.《基础工程》是土木工程专业的一门专业核心课程,其主要阐明建筑物或者构筑物下部地基和基础的有关问题.《基础工程》[7]授课主要内容:地基勘察、浅基础的设计、地基处理、基坑开挖、特殊土地基等内容.《岩土工程》[8]以地基与基础、边坡与地下工程问题为研究对象,主要包含各类岩土体的勘察、设计、施工等内容.《岩土工程勘察技术》[8]主要教学内容:岩土工程勘察方法、土体原位测试、特殊土、不良工程地质场地勘察、新兴建筑岩土工程勘察等.不难发现上述四门课程教学内容很相当部分是重复的,比如:土体的分类在《工程地质学》、《土力学》及《岩土工程》中均有提及;特殊土在《工程地质学》、《基础工程》及《岩土工程》均以单独的小节出现;《土力学》、《岩土工程》课程均讲授土坡稳定性计算机分析内容等.内容的重复不仅会造成学时的浪费,同时也会让学生因知识重复而丧失学习的兴趣.我校土木工程专业在近两年岩土工程课程群教师采用“集体备课、集体研讨”的方法制定相关课程的教学大纲和教学进度表.依据课程安排的先后顺序和后继课程学习的需要,将重复的内容只安排在一门课程内,课上可由授课教师强调此知识点的重要性及其在其他课程中的应用.除此之外,为了凸显我校地方性、应用型的办学特色,对于和本专业联系不太紧密的一些知识点从教学大纲均予以删除,重点讲授和实际工程案例相关的知识点,并邀请当地土建类行业专家进校参与课程教学大纲的修改及完善工作.做到教学大纲和教学内容紧扣专业发展趋势同时兼顾工程能力与创新意识的培养问题.
2.2教学形式与方法
专业课程传统的教学形式如板书和多媒体结合,授课过程以“教师”为主体,学生为客体,学生只是被动的接受教师所讲的知识.由于工程地质学、土力学、基础工程及岩土工程这几门课程理论性性较强,尤其是工程地质学和岩土工程,虽然多媒体课件采用了图片、音视频等素材,但授课发现学生在学习基本定义、原理、公式计算等内容时参与度不高.为了调动学生学习的积极性,采用多种教学形式讲解知识点.比如:在讲解岩石及土体的分类时,通过带学生到标本实验室参观学习,让学生自己总结所见所感,然后再查询书上的表述,加深学生的理解和记忆能力;《土力学》讲解土中应力和地基沉降计算时,不再采用传统的手算,通过留课外作业,让学生通过使用Matlab计算软件进行编程计算,不仅克服了学生怕记公式、怕计算的问题,也锻炼了学生使用常规数值计算软件的能力;《岩土工程》讲解新兴建筑岩土工程技术时,提前两周给学生分组,让学生以小组为单位,自行利用中国知网、网络等资源制作PPT,以组为单位进行汇报岩土工程新技术、新进展,从而提高了学生的参与度.
2.3实验与实践教学
实验与实践教学是体现“应用型”办学定位最为重要的一个教学环节,我校土木工程专业在制定人才培养方案时,实验及实践教学学分占总学分的40%以上,经计算岩土工程课程群所包含的实验及实践学分占总实践学分的大于20%.主要包含了工程地质学实习、土的三相比例指标实验、土的压缩与固结实验、土的直剪与三轴实验、原位测试、基础工程课程设计等内容.对于以下小型的室内实验,依托我校省级煤矿勘探工程技术中心实验室完成.传统的实验教学大部分采用教师讲解原理和操作方法,学生按部就班的操作,记录实验数据编写实验报告.我校土木工程专业对于这部分实验的开设鼓励增加开放性、创新性实验,尽量减少演示性实验,让学生提前准备,在科学的思维前提下自己思考并设计实验,然后通过实验验证方案的科学性.对于较大型的实验,比如《基础工程》中竖向承压桩单桩承载力的测试、抗拔承载力的测试,在保证学生安全的前提下,联系校企合作单位,让学生进现场,直接观察实验操作;岩石力学实验教学采用室内实验和数值模拟相结合的手段,让学生先进行室内实验记录实验数据,然后采用有限元模拟软件FLAC进行模拟对比,不仅让学生参与了实验操作,也提升了学生的科研素养.
2.4课程考核
传统的课程考核模式基本为闭卷考试,平时成绩占30%,期末考试成绩占70%.部分学生在学习的时候存在侥幸心理,为了应付期末考试而突击学习的现象比较严重.为了改变这种现状,我校土木工程专业一直探索着考试改革.以《土力学》课程为例,考试成绩构成为:平时成绩(20%)+实验操作成绩(20%)+末考(60%).其中实验操作考试为学生在考前通过抽签决定要操作的实验,教师依据学生操作的过程及实验结果的记录为其打分.这种方式可以有效地解决部分学生依赖他人而自身不想参与实验的问题.末考采用机试成绩和笔试成绩各占50%的模式,机试利用专业教师所制作的《土力学》题库,多以选择和判断题型为主,主要考核课程内一些零碎、记忆性的理论知识点,解决了学生为了应付考试死记硬背概念,考后就抛之脑后的问题;而笔试主要考核案例分析,不再单纯考核学生套公式计算,让学生在案例中找问题、找线索,然后再利用所学的知识进行解答,题目更灵活,更能有效考核学生的学习和思维能力.这与我校培养工程实践能力强、综合素质高的人才培养目标是一致的.
2.5教学特色
岩土工程课程群是土木工程专业各个方向都要学习的课程模块,我校作为省级示范性应用型本科院校,一直在探寻岩土工程课程群课程的教学特色.伴随着土建类行业已全面实行执业资格制度,我校土木工程专业在教学时,专业课内容紧扣行业最新规范,积极与职业资格考试(如一、二级注册建造师考试、注册岩土工程师考试等)挂钩,把资格考试中碰到的案例推进到正常的教学活动中去,让学生在学校学习知识的同时为毕业后职业资格考试打下良好的基础.以《基础工程》为例,在讲解地基处理的时候,不再拘泥于书本上针对某一个知识点的例题,而是把建造师考试中的经典案例引进来,让学生利用所学知识解决实际问题,从而摆脱学生只知道原理而不会应用的窘境.
3结语
岩土工程课程群各课程之间互有交叉,对于各课程重复出现的内容,在制定课程教学大纲时应合理有序的安排这部分知识点,避免学时的浪费.采用多样且有效地教学方法可以帮助引导学生学习的积极性,并注意培养学生的科研素养.课程考核作为检验学生学习能力的重要环节,要勇于创新,改革考核方法,让学生能够真的参与到学习中去,并且真的能学到有用的专业知识.我校土木工程专业一直积极探索职业资格制度下岩土工程课程群的建设,为了能够培养出工程实践能力更为突出的高素质人才,还需要进一步深化教学改革.
作者:丁点点 单位:宿州学院
参考文献:
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