我國(guó)的地形結(jié)構(gòu)復(fù)雜多樣,在工程建設(shè)中需要對(duì)多種地理地質(zhì)情況進(jìn)行全面的勘察,比如,在我國(guó)的南方地區(qū),受地質(zhì)結(jié)構(gòu)的影響,地下的巖層分布形式多樣,巖層的走向、分布差別很大。在當(dāng)前的工程建設(shè)過程中,隨著技術(shù)的發(fā)展,橋梁工程、水利水電工程、交通基礎(chǔ)設(shè)施工程等社會(huì)發(fā)展中各個(gè)方面的工程建設(shè)受自然環(huán)境和地理因素的影響越來越小。
但是在一些復(fù)雜地理環(huán)境地區(qū)的工程施工需要保障對(duì)該地區(qū)地質(zhì)構(gòu)成、水文環(huán)境等條件的仔細(xì)勘察,才能保障工程施工可行性的準(zhǔn)確分析和具體施工技術(shù)的順利實(shí)施。科學(xué)的發(fā)展帶來了巖土工程勘察中地質(zhì)技術(shù)的進(jìn)步,使勘察工作中的具體數(shù)據(jù)和信息更加詳細(xì)、準(zhǔn)確。
巖土工程勘察的方法或技術(shù)手段
巖土工程勘察的方法或技術(shù)有以下幾種:
工程地質(zhì)測(cè)繪
工程地質(zhì)測(cè)繪是巖土工程勘察的基礎(chǔ)工作,一般在勘察的初期階段進(jìn)行。
這一方法的本質(zhì)是運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論,對(duì)地面的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述,分析其性質(zhì)和規(guī)律,并藉以推斷地下地質(zhì)情況,為勘探、測(cè)試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場(chǎng)地,必須進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪;但對(duì)地形平坦、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單且較狹小的場(chǎng)地,則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測(cè)繪。工程地質(zhì)測(cè)繪是認(rèn)識(shí)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件經(jīng)濟(jì)、有效的方法,高質(zhì)量的測(cè)繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)確地推斷地下地質(zhì)情況,起到有效地指導(dǎo)其他勘察方法的作用。
勘探與取樣
勘探工作包括物探、鉆探和坑探等各種方法。它是被用來調(diào)查地下地質(zhì)情況的;并且可利用勘探工程取樣進(jìn)行原位測(cè)試和監(jiān)測(cè)。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。
物探是一種間接的勘探手段,它的優(yōu)點(diǎn)是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟(jì)而迅速,能夠及時(shí)解決工程地質(zhì)測(cè)繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況,所以常常與測(cè)繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是,物探成果判釋往往具多解性,方法的使用又受地形條件等的限制,其成果需用勘探工程來驗(yàn)證。
鉆探和坑探也稱勘探工程,均是直接勘探手段,能可靠地了解地下地質(zhì)情況,在巖土工程勘察中是不可或缺的。其中鉆探工作使用最為廣泛,可根據(jù)地層類別和勘察要求選用不同的鉆探方法。當(dāng)鉆探方法難以查明地下地質(zhì)情況時(shí),可采用坑探方法。坑探工程的類型較多,應(yīng)根據(jù)勘察要求選用。
勘探工程一般都需要?jiǎng)佑脵C(jī)械和動(dòng)力設(shè)備,耗費(fèi)人力、物力較多,有些勘探工程施工周期又較長(zhǎng),而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時(shí)應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn),布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測(cè)繪和物探成果為依據(jù),切避盲目性和隨意性。
原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)
原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)的主要目的,是為巖土工程問題分析評(píng)價(jià)提供所需的技術(shù)參數(shù),包括巖土的物性指標(biāo)、強(qiáng)度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時(shí)間關(guān)系的參數(shù)等。原位測(cè)試一般都藉助于勘探工程進(jìn)行,是詳細(xì)勘察階段主要的一種勘察方法。
原位測(cè)試
原位測(cè)試包括:靜力觸探、動(dòng)力觸探、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切、旁壓試驗(yàn)、靜載試驗(yàn)、扁板側(cè)脹試驗(yàn)、應(yīng)力鏟試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)直剪試驗(yàn)、巖體應(yīng)力試驗(yàn)、巖土波速測(cè)試等。
優(yōu)點(diǎn)
試樣不脫離原來的環(huán)境,基本上在原位應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn);
所測(cè)定的巖土體尺寸大,能反映宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖土性質(zhì)的影響,代表性好;
試驗(yàn)周期較短,效率高;
尤其對(duì)難以采樣的巖土層仍能通過試驗(yàn)評(píng)定其工程性質(zhì)。
缺點(diǎn)
試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力路徑難以控制;
邊界條件也較復(fù)雜
有些試驗(yàn)耗費(fèi)人力、物力較多,不可能大量進(jìn)行。
室內(nèi)試驗(yàn)
主要內(nèi)容包括:土的物理性質(zhì)試驗(yàn)、土的壓縮固結(jié)試驗(yàn)、土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)、土的動(dòng)力性質(zhì)試驗(yàn)、巖石試驗(yàn)。
優(yōu)點(diǎn)
試驗(yàn)條件比較容易控制(邊界條件明確,應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等);
可以大量取樣。
缺點(diǎn)
尺寸小,不能反映宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性對(duì)巖土性質(zhì)的影響,代表性差;
試樣不可能真正保持原狀,而且有些巖土也很難取得原狀試樣。
現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)
現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)是構(gòu)成巖土工程系統(tǒng)的一個(gè)重要環(huán)節(jié),大量工作在施工和運(yùn)營(yíng)期間進(jìn)行;但是這項(xiàng)工作一般需在高級(jí)勘察階段開始實(shí)施,所以又被列為一種勘察方法。它的主要目的在于保證工程質(zhì)量和安全,提高工程效益。
現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)包括施工階段對(duì)先前巖土工程勘察成果的驗(yàn)證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制?,F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)則主要包含施工作用和各類荷載對(duì)巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測(cè)、施工和運(yùn)營(yíng)中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測(cè)和對(duì)環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)等方面。需要多種傳感器用于現(xiàn)場(chǎng)情況的檢驗(yàn)和監(jiān)測(cè),如測(cè)斜儀、鋼筋計(jì)、滲壓計(jì)、巖石應(yīng)力計(jì)、多點(diǎn)位移計(jì)等。
巖石應(yīng)力計(jì)
檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)所獲取的資料,可以反求出某些工程技術(shù)參數(shù),并以此為依據(jù)及時(shí)修正設(shè)計(jì),使之在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)方面優(yōu)化。此項(xiàng)工作主要是在施工期間內(nèi)進(jìn)行,但對(duì)有特殊要求的工程以及一些對(duì)工程有重要影響的不良地質(zhì)現(xiàn)象,應(yīng)在建筑物竣工運(yùn)營(yíng)期間繼續(xù)進(jìn)行。
隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,在巖土工程勘察領(lǐng)域中不斷引進(jìn)高新技術(shù)。例如,工程地質(zhì)綜合分析、工程地質(zhì)測(cè)繪制圖和不良地質(zhì)現(xiàn)象監(jiān)測(cè)中遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)(GPS)即“3S”技術(shù)的引進(jìn);勘探工作中地質(zhì)雷達(dá)和地球物理層成像技術(shù)(CT)的應(yīng)用等。
3D-RADAR三維雷達(dá)系統(tǒng)GeoScope MK IV使用了數(shù)字步進(jìn)頻率技術(shù)
Akula 9000C探地雷達(dá)控制系統(tǒng)
GCB系列全屏蔽地面耦合天線
總結(jié)
做好巖土工程的勘察工作,提高勘察水平是保證我國(guó)建筑工程發(fā)展的重要基礎(chǔ),也是我國(guó)開展工程建設(shè)工作的重要前提。在巖土工程勘察工作中,加強(qiáng)地質(zhì)技術(shù)的發(fā)展和使用,嚴(yán)格規(guī)范勘察的技術(shù)規(guī)范和勘察標(biāo)準(zhǔn),提高勘察人員的技術(shù)素養(yǎng)和安全意識(shí),保障勘察報(bào)告的規(guī)范性和結(jié)論的準(zhǔn)確性,是當(dāng)前我國(guó)提高巖土工程勘察水平的重要途徑,做好這些工作有利于提高我國(guó)的巖土工程勘察水平,給工程建設(shè)過程中的施工方案設(shè)計(jì)和施工技術(shù)實(shí)施提供了重要的參考,有效促進(jìn)了我國(guó)土木工程建設(shè)的現(xiàn)代化發(fā)展。
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