论文部分内容阅读
[摘要]本文从勘察方案设计优化、勘察技术应用以及地基方案选择三个方面进行了分析，以阐明复杂地质条件下岩土工程勘察技术、方法和要求。
[关键词]岩土工程勘察 复杂地质条件
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-227-2
复杂地质条件，按照《岩土工程勘察规范》（2009版）（GB 50021-2001）第3.1.2条款规定，是指地质条件符合一级场地（复杂场地）、二级场地（中等复杂场地）特征。场地复杂程度主要依据建筑抗震稳定性、不良地质作用发育状况、地质环境破坏程度、地形地貌条件以及地下水条件进行综合评价。在复杂地质条件下开展岩土工程勘察，不仅需要弄清勘察场地的上述特征及地基岩土分层、岩土物理力学性质，还要分析场地建筑与周边建构筑物的相互作用关系[1]。因此，复杂地质条件下的岩土工程勘察需要考虑的问题更多，操作难度更大，需要相当的勘察经验，这样才能保证勘察质量，并为建筑设计、施工打下良好基础。本文结合工作经验对复杂地质条件下的勘察工作进行了分析和探讨。
1勘察方案设计优化
勘察方案设计是开展岩土工程勘察工作的核心，在复杂技术条件下更是保证勘察成果质量的关键。那么复杂技术条件下勘察方案设计需要注意哪些问题呢？下面进行一些分析。
1.1确定勘探类型及技术手段
应在充分了解岩土工程特性、当地法律法规约束条件、业主各项技术要求基础上，确定勘探类型。一般以钻探技术为主。但若地下水位埋藏较深，而勘探深度较小时，应优选探井勘探；如果需要划分岩土分区界线时，探槽法也可供选择。技术手段的选择应结合勘探类型并满足勘察设计要求，还要考虑岩层特性、样品采取、原位测试要求以及保证可靠性。例如软土地区勘探应将钻探取样与静力触探结合起来。对湿陷性砂土、碎石土，应采用动力触探、标准贯入试验等。
1.2勘探点位的布置和选择
布置勘探点位必须能代表拟建工程的岩土工程条件，还要明确各点位的布置意图。布置点位时，对于有针对性要求的勘探点，必须严格控制位置精度；而对于一般性勘探点，则可根据建筑物基础特点，并结合场地条件，适当调整勘探点位置，但不能超出GB 50021规定的要求。
勘探点、线间距是按地基復杂程度进行布置的，一般地基复杂程度越高，相应点、线间距越小。勘探孔的深度是按工程重要性等级确定的，一般工程重要性等级越高，探孔深度越深。但对于不良地质作用、不良土质，除了要符合这些原则以外，还有特别的要求。例如岩溶发育地段应加密布点，控制性勘探孔深要穿过表层岩溶发育带。再如湿陷性土勘探点距一般应取GB 50021规定的最小值，同时湿陷性土分布很不均匀的场地还应加密布点，并且控制性勘探孔深要穿透湿陷性土层。软土土层变化较大，或者埋有塘、浜、沟、穴、坑等，也要加密点位。
在复杂地质条件下，勘探点位可能较密，这就需要注重设计优化，尽量调整合并同一勘探点附近针对不同要求的勘探点位，以形成复合功用的勘探点位，这样可以适当减少勘探点的数量，但勘探点获取资料或数据的质量和数量必须满足勘探任务要求。复合功用勘探点孔深一般按功用要求中最深深度设计，必要时可在其周围代表性范围内布置若干不同类型、功用要求的勘探井或勘探孔，以取得更多需要的数据或资料。复合功用勘探点孔径则应选择功用要求中的最大直径。
1.3勘探安全措施的制定
岩土工程勘察本身存在着较多的不安全、不确定性因素，若安全措施跟不上，就可能发生重大人身伤亡事故和财产损失。因此，在复杂地质条件下开展勘察活动，更需要对危险源进行识别、评价和控制，以便减小安全风险。
2勘察技术应用分析
2.1不良土质条件下的岩土工程勘察
不良土质以第四纪堆积物为主，包括陆相堆积物、滨海相堆积物，另外不良土质还包含人工堆积物。典型的不良土质包括软弱粘性土、饱和粉土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土等[2]。以软土为例说明勘察中需要注意的问题。首先明确勘察目的，如软土的成因类型、埋深、厚度、分布范围、基底地层及上下层间性质；地下水类型、埋深、补给、排放及与地表水关系等；软土地基在建筑物附加荷载作用下的强度、变形等特点。勘探点间距宜在30m以内，若存在土层复杂的情况，点位还应加密。勘探深度应根据地质条件、建筑物及其基础类型确定，还要考虑地基处理方案可能的需求。钻探时取样应采用薄壁取土器，并在取土过程中确保样品不会受到扰动、失水、变形等影响。采细砂层样品时可采用标准贯入器取样，并应在有代表性地段用薄壁取土器采集至少3件原状砂样，供颗粒分析及粘粒含量测定。原位测试可采用静力触探和十字板剪切试验，但不适用标准贯入试验。标贯试验只适用于软土中的砂土层、硬质粘土层等。若软土中暗埋塘、浜、沟、坑、穴时，则应采用轻型动力触探法进行试验。确定软土力学参数时，应将原位测试、室内土工试验、经验推演、原型观测分析等多种手段中的一种或几种结合起来使用，并尽可能保持试验条件与工程实际条件一致。
2.2不良地质作用条件下的岩土工程勘察
不良地质作用主要由地球内、外力引起的对工程可能造成危害的作用，包括岩溶、滑坡、危岩、崩塌、泥石流、采空区、沉降、活动断裂带等。下面以岩溶地区的岩土工程勘察为例阐述技术要点。岩溶主要发生在地下水丰富的石灰岩地区，岩石受到水的冲蚀、潜蚀会形成无规律、复杂的溶洞，这样的情况对岩土工程勘察的准确性影响很大。按照可溶性岩石出露条件以及对地基稳定性的影响程度，岩溶分为埋藏型、裸露型和覆盖型3种情况。埋藏型上面覆盖一定厚度的非可溶性岩层，裸露型地表很少覆盖，覆盖型岩溶层覆盖有泥土[3]。采用泥浆护壁钻进时，常出现与强风化、中风化岩类似的状况，即钻孔漏水或不返水，卡钻、跳钻、顶钻，岩芯破碎、块状、短柱状，遇此情况应仔细鉴别，避免误判。由于地质条件复杂，应结合其他勘察手段进行分析，包括：采用遥感技术大范围呈现岩溶地貌形态；采用地球物理勘探技术测试岩溶场地，如地质雷达技术、高密度电阻率法、地震映象技术、多道瞬态面波技术等；采用静力触探技术可用于覆盖型岩溶工程勘察，查明第四系覆盖层中隐藏的土洞和扰动土层。 2.3水文地质勘察
在岩土工程勘察中，地下水勘察是非常重要的内容。如果地下水情况不明，安全性就成问题。地下水对岩土工程的影响有浮托、潜蚀及引起管涌、基坑突涌、地面沉降、腐蚀性等[4]。因此，勘察工作中必须查明地下水问题。地下水勘察需要弄清地下水的类型与赋存条件，并判断其为潜水还是承压水，或者按照介质判断是孔隙水、裂隙水还是岩溶水，还要分析含水层、隔水层厚度与空间分布，降水、蒸发对地下水位影响，地下水补给、排放情况，以及水质、受污染程度等。一般勘察时应获得地下水位、水位变化幅度、岩土层渗透系数等参数。在测量地下水位时必须在钻探后稳定24h以上再测量，避免地层渗透差异的影响。对于重要的岩土工程应进行专门的水文地质勘察，以获得更细致、准确的数据。
3地基方案的选择
地基方案选择要满足上部结构对地基的要求，防止复杂地质条件下地基失稳、沉降不均匀或沉降量过大以及不良土质振动液化沉陷等影响。
3.1天然地基
一般地基土条件较好时，可选用天然地基。選择天然地基时，持力层应选用上部承载力较高的土层。同时，还要验算下卧层的承载力，如其不满足要求，尽量使基础浅埋，这相当于增加了持力层厚度，还可以采取加宽基础的措施。但对于复杂地质条件，仅满足承载力还是不够的，必须进行变形、稳定性验算。
3.2软土地基
软土面积小、浅埋时，尽量全部挖除并换填适宜的土。软土厚度较大时，应采用深层搅拌法、换土垫层法、灰土桩、砂桩、排水固结等方法处理。
3.3液化土地基
饱和粉细砂、粉土易液化，应根据液化程度及建筑物性质采取相应方案。如丙类、丁类建筑主要以加强基础和上部结构为主；乙类建筑且为严重液化情形时，需彻底处理液化沉陷场地，一般采取强夯、灌浆、振冲挤密碎石桩等方法，并且处理深度应超过液化深度下限。
4结语
地质条件越复杂，岩土工程勘察的难度越高，相应地制约勘察质量的因素也越多。为了保证复杂地质条件下岩土工程勘察质量，笔者认为勘察方案设计、勘察技术应用和适用的地基方案是比较关键的环节，为此进行了分析和讨论，供大家交流和借鉴。其中错漏不当之处，敬请不吝赐教。
参考文献
[1] 胡兵，林义华，张肆红，等. 复杂工程环境岩土工程勘察与评价[J]. 公路交通技术，2013， （5）：21-25.
[2] 祖正江. 对工程地质勘察中的一些技术探讨[J]. 中华民居，2012， （1）：632-633.
[3] 胡玉杰. 浅谈岩溶地区工程建设地质勘察[J]. 地球，2013， （8）：199.
[4] 刘明淳. 浅谈岩土工程勘察中的地下水问题[J]. 建材与装饰，2013， 38（30）：146-147.
[关键词]岩土工程勘察 复杂地质条件
[中图分类号] F407.1 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2014）-10-227-2
复杂地质条件，按照《岩土工程勘察规范》（2009版）（GB 50021-2001）第3.1.2条款规定，是指地质条件符合一级场地（复杂场地）、二级场地（中等复杂场地）特征。场地复杂程度主要依据建筑抗震稳定性、不良地质作用发育状况、地质环境破坏程度、地形地貌条件以及地下水条件进行综合评价。在复杂地质条件下开展岩土工程勘察，不仅需要弄清勘察场地的上述特征及地基岩土分层、岩土物理力学性质，还要分析场地建筑与周边建构筑物的相互作用关系[1]。因此，复杂地质条件下的岩土工程勘察需要考虑的问题更多，操作难度更大，需要相当的勘察经验，这样才能保证勘察质量，并为建筑设计、施工打下良好基础。本文结合工作经验对复杂地质条件下的勘察工作进行了分析和探讨。
1勘察方案设计优化
勘察方案设计是开展岩土工程勘察工作的核心，在复杂技术条件下更是保证勘察成果质量的关键。那么复杂技术条件下勘察方案设计需要注意哪些问题呢？下面进行一些分析。
1.1确定勘探类型及技术手段
应在充分了解岩土工程特性、当地法律法规约束条件、业主各项技术要求基础上，确定勘探类型。一般以钻探技术为主。但若地下水位埋藏较深，而勘探深度较小时，应优选探井勘探；如果需要划分岩土分区界线时，探槽法也可供选择。技术手段的选择应结合勘探类型并满足勘察设计要求，还要考虑岩层特性、样品采取、原位测试要求以及保证可靠性。例如软土地区勘探应将钻探取样与静力触探结合起来。对湿陷性砂土、碎石土，应采用动力触探、标准贯入试验等。
1.2勘探点位的布置和选择
布置勘探点位必须能代表拟建工程的岩土工程条件，还要明确各点位的布置意图。布置点位时，对于有针对性要求的勘探点，必须严格控制位置精度；而对于一般性勘探点，则可根据建筑物基础特点，并结合场地条件，适当调整勘探点位置，但不能超出GB 50021规定的要求。
勘探点、线间距是按地基復杂程度进行布置的，一般地基复杂程度越高，相应点、线间距越小。勘探孔的深度是按工程重要性等级确定的，一般工程重要性等级越高，探孔深度越深。但对于不良地质作用、不良土质，除了要符合这些原则以外，还有特别的要求。例如岩溶发育地段应加密布点，控制性勘探孔深要穿过表层岩溶发育带。再如湿陷性土勘探点距一般应取GB 50021规定的最小值，同时湿陷性土分布很不均匀的场地还应加密布点，并且控制性勘探孔深要穿透湿陷性土层。软土土层变化较大，或者埋有塘、浜、沟、穴、坑等，也要加密点位。
在复杂地质条件下，勘探点位可能较密，这就需要注重设计优化，尽量调整合并同一勘探点附近针对不同要求的勘探点位，以形成复合功用的勘探点位，这样可以适当减少勘探点的数量，但勘探点获取资料或数据的质量和数量必须满足勘探任务要求。复合功用勘探点孔深一般按功用要求中最深深度设计，必要时可在其周围代表性范围内布置若干不同类型、功用要求的勘探井或勘探孔，以取得更多需要的数据或资料。复合功用勘探点孔径则应选择功用要求中的最大直径。
1.3勘探安全措施的制定
岩土工程勘察本身存在着较多的不安全、不确定性因素，若安全措施跟不上，就可能发生重大人身伤亡事故和财产损失。因此，在复杂地质条件下开展勘察活动，更需要对危险源进行识别、评价和控制，以便减小安全风险。
2勘察技术应用分析
2.1不良土质条件下的岩土工程勘察
不良土质以第四纪堆积物为主，包括陆相堆积物、滨海相堆积物，另外不良土质还包含人工堆积物。典型的不良土质包括软弱粘性土、饱和粉土、饱和粉细砂、湿陷性黄土、膨胀土、杂填土等[2]。以软土为例说明勘察中需要注意的问题。首先明确勘察目的，如软土的成因类型、埋深、厚度、分布范围、基底地层及上下层间性质；地下水类型、埋深、补给、排放及与地表水关系等；软土地基在建筑物附加荷载作用下的强度、变形等特点。勘探点间距宜在30m以内，若存在土层复杂的情况，点位还应加密。勘探深度应根据地质条件、建筑物及其基础类型确定，还要考虑地基处理方案可能的需求。钻探时取样应采用薄壁取土器，并在取土过程中确保样品不会受到扰动、失水、变形等影响。采细砂层样品时可采用标准贯入器取样，并应在有代表性地段用薄壁取土器采集至少3件原状砂样，供颗粒分析及粘粒含量测定。原位测试可采用静力触探和十字板剪切试验，但不适用标准贯入试验。标贯试验只适用于软土中的砂土层、硬质粘土层等。若软土中暗埋塘、浜、沟、坑、穴时，则应采用轻型动力触探法进行试验。确定软土力学参数时，应将原位测试、室内土工试验、经验推演、原型观测分析等多种手段中的一种或几种结合起来使用，并尽可能保持试验条件与工程实际条件一致。
2.2不良地质作用条件下的岩土工程勘察
不良地质作用主要由地球内、外力引起的对工程可能造成危害的作用，包括岩溶、滑坡、危岩、崩塌、泥石流、采空区、沉降、活动断裂带等。下面以岩溶地区的岩土工程勘察为例阐述技术要点。岩溶主要发生在地下水丰富的石灰岩地区，岩石受到水的冲蚀、潜蚀会形成无规律、复杂的溶洞，这样的情况对岩土工程勘察的准确性影响很大。按照可溶性岩石出露条件以及对地基稳定性的影响程度，岩溶分为埋藏型、裸露型和覆盖型3种情况。埋藏型上面覆盖一定厚度的非可溶性岩层，裸露型地表很少覆盖，覆盖型岩溶层覆盖有泥土[3]。采用泥浆护壁钻进时，常出现与强风化、中风化岩类似的状况，即钻孔漏水或不返水，卡钻、跳钻、顶钻，岩芯破碎、块状、短柱状，遇此情况应仔细鉴别，避免误判。由于地质条件复杂，应结合其他勘察手段进行分析，包括：采用遥感技术大范围呈现岩溶地貌形态；采用地球物理勘探技术测试岩溶场地，如地质雷达技术、高密度电阻率法、地震映象技术、多道瞬态面波技术等；采用静力触探技术可用于覆盖型岩溶工程勘察，查明第四系覆盖层中隐藏的土洞和扰动土层。 2.3水文地质勘察
在岩土工程勘察中，地下水勘察是非常重要的内容。如果地下水情况不明，安全性就成问题。地下水对岩土工程的影响有浮托、潜蚀及引起管涌、基坑突涌、地面沉降、腐蚀性等[4]。因此，勘察工作中必须查明地下水问题。地下水勘察需要弄清地下水的类型与赋存条件，并判断其为潜水还是承压水，或者按照介质判断是孔隙水、裂隙水还是岩溶水，还要分析含水层、隔水层厚度与空间分布，降水、蒸发对地下水位影响，地下水补给、排放情况，以及水质、受污染程度等。一般勘察时应获得地下水位、水位变化幅度、岩土层渗透系数等参数。在测量地下水位时必须在钻探后稳定24h以上再测量，避免地层渗透差异的影响。对于重要的岩土工程应进行专门的水文地质勘察，以获得更细致、准确的数据。
3地基方案的选择
地基方案选择要满足上部结构对地基的要求，防止复杂地质条件下地基失稳、沉降不均匀或沉降量过大以及不良土质振动液化沉陷等影响。
3.1天然地基
一般地基土条件较好时，可选用天然地基。選择天然地基时，持力层应选用上部承载力较高的土层。同时，还要验算下卧层的承载力，如其不满足要求，尽量使基础浅埋，这相当于增加了持力层厚度，还可以采取加宽基础的措施。但对于复杂地质条件，仅满足承载力还是不够的，必须进行变形、稳定性验算。
3.2软土地基
软土面积小、浅埋时，尽量全部挖除并换填适宜的土。软土厚度较大时，应采用深层搅拌法、换土垫层法、灰土桩、砂桩、排水固结等方法处理。
3.3液化土地基
饱和粉细砂、粉土易液化，应根据液化程度及建筑物性质采取相应方案。如丙类、丁类建筑主要以加强基础和上部结构为主；乙类建筑且为严重液化情形时，需彻底处理液化沉陷场地，一般采取强夯、灌浆、振冲挤密碎石桩等方法，并且处理深度应超过液化深度下限。
4结语
地质条件越复杂，岩土工程勘察的难度越高，相应地制约勘察质量的因素也越多。为了保证复杂地质条件下岩土工程勘察质量，笔者认为勘察方案设计、勘察技术应用和适用的地基方案是比较关键的环节，为此进行了分析和讨论，供大家交流和借鉴。其中错漏不当之处，敬请不吝赐教。
参考文献
[1] 胡兵，林义华，张肆红，等. 复杂工程环境岩土工程勘察与评价[J]. 公路交通技术，2013， （5）：21-25.
[2] 祖正江. 对工程地质勘察中的一些技术探讨[J]. 中华民居，2012， （1）：632-633.
[3] 胡玉杰. 浅谈岩溶地区工程建设地质勘察[J]. 地球，2013， （8）：199.
[4] 刘明淳. 浅谈岩土工程勘察中的地下水问题[J]. 建材与装饰，2013， 38（30）：146-147.