提高岩土工程勘察质量的一点看法

2013-02-28 08:44  来源:中国岩土网  阅读:14692
本文对目前土质地基勘察中常用勘察方式所存在的问题进行了分析.结合地基事故教训,提出了土质地基勘察应采用以触探测试为主要的勘察方式,才能满足地基基础设计规范中按变形控制设计的要求。

1 前言

土质地基上大量地基事故调查表明,大多数是由地基变形,特别是不均匀变形引起的,因此地基基础设计规范明确规定了地基基础要按变形控制设计的原则。而按变形控制设计则必须进行地基变形计算,在按分层总和法计算地基变形时,地基土的分层剖面是否准确,以及每层土的计算指标是否合理,是关系到地基变形计算成败的两个关键问题。如果其中有一项不合实际,那么变形计算就形同数学游戏,不仅达不到按变形控制设计的目的,甚至还会出现严重的地基事故。而每层土计算参数的确定,无论是试验还是统计,又都依赖于分层的准确性,没有准确的分层,以层为母体的统计计算就失去了意义。同时,勘察中没有将建筑物地基内存在的暗沟、软弱区、填土等如实地在工程地质剖面中反映出来,常常是导致许多地基事故发生的重要原因。因此建立准确的工程地质分层剖面图是勘察工作中最基本、也是最重要的一项工作,它直接影响到地基基础设计的质量,必须引起足够重视。

虽然目前国内各勘察单位所用的勘察方法与手段基本相同,有钻探、触探、室内试验以及其他原位测试方法(如标贯、旁压试验、十字板试验)等,但各种勘察测试手段之间的组合方式却大不相同。有的全部采用钻探和室内试验;有的除了钻探和室内试验外,在部分钻孔中增加—些原位测试孔,例如静力或动力触探测试,形成目前常采用的钻孔与触探孔间隔布置等方式。鉴于由这些勘察方式形成的工程地质剖面不是完全建立在对土性定量测定的基础上,因此其可信度低,分层正确与否难以检查,容易发生地基事故。岩土分层应该要以某种测试数据为依据,即应建立在能反映地基土的主要工程性质的测试资料基础上,而不能再停留在仅靠少数试验资料,大部分仍为定性判别的方式上。

根据以往土质地基勘察的实践经验,认为土质地基勘察应采用以触探测试为基础的勘察方式。在这种勘察方式中,在每个孔位处均应进行触探测试.并在仔细分析触探资料的基础上再布置少量钻孔、取样、室内试验和其他原位测试。因此形成的工程地质分层剖面既有对土性精确的力学分层,又有对土类的地质分层,可信度高,分层正确与否易于检查。

上述两种不同的勘察方式,不仅仅是触探孔与钻探孔数量多少的差异,而是反映了两种不同的勘察理念。传统勘察方式强调钻探、室内试验的作用,而把触探和其他原位测试作为改善和提高勘察精度的一项辅助措施。而新的勘察方式则强调勘察工作应以触探测试为基础和有针对性地进行钻探、室内试验和其他原价测试,它同样重视钻探、室内试验的作用,钻探孔数可大大减少。勘察方式的这种改变不仅对加快勘察周期,减少成本,更重要的是提高了勘察质量。建筑地基基础设计规范在基本规定中规定了各类设计等级的地基评价均要提供触探资料,这是十分必要的。

2 传统勘察方式存在的问题

传统勘察方式以钻探为主.在钻探过程中对土性进行描述,在某些深度处取样进行室内试验,再配以一定的原位测试。这种勘察方式虽在取样区段和原位测试位置上可以获得比较准确的土质分类和物理力学性质数据,但对于一个建筑场地的地基来说,这些取样和原位测试区段毕竟只占勘探总深度的极小部分,而绝大部分仅靠对扰动土样土性凭肉眼和触觉的定性鉴别。由于工作人员的水平及经验参差不齐,对地基土性的认知不一,因而随意性大.缺乏定量依据,且这种判别又多着重于土质学方面.而对土体的软硬、松密程度仅凭个人感觉确定,差异很大。例如对同一个土样,有可能一个人鉴别为硬塑,而另一个人则鉴别为软塑。审校人员不在现场,怎么来检查现场描述的正确性?加之在勘察工作中一般土工试验在后,其判别指标不能直接用于现场分层,且数量又少,只能在整理资料时作为校验用。在判定土层的均匀性时,仅依靠几个土样的变异系数,不能直观地看出土层的软硬、松密程度在空间的分布和变化情况。虽然有的也进行了触探试验,作为改善和提高勘察精度的辅助措施,但由于数量太少,所建立的场地工程地质分层仍然是一种以定性鉴别为主、定量测试为辅的分层。有许多地基事故就是在于现场鉴别失误而引起的。例如在某工程地基的勘察中仅采用钻探和土工试验,钻探时现场记录人员未将颜色、成分等与原土完全相同但结构已遭破坏的素填土与老土区别出来,土工试验中个别试验指标很低,统计中未引起重视,后用静力触探查明基础的一半坐落在高压缩性的素填土上而导致严重倾斜。勘察时常因勘探点间距较大,以及钻探取样和进行间断性原位测试的勘察方式容易漏掉地基内的一些软弱区域,在地勘报告中看到的均匀单一的土层剖面、常与实际情况相差甚远。其实只要对地基土进行全面静力触探测试,间距小一些,就不会发生这类勘察失误。

3 土质地基勘察要提倡以触探测试为基础的勘察方式

目前国内常用的触探法包括静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验,均可用来探测地层,测定土的参数,既是一种勘探手段,又是一种原位测试手段。从测试的连续性上看,静力触探和圆锥动力触探可以从上到下获得连续的贯入阻力曲线,而标准贯入试验不能进行连续测试,它和取样、十字板、旁压、螺旋板等试验一样属于间断性测试。对于间断性测试,除非做得很密,一般不宜用来作为分层的基础资料,因此本文所述的触探测试是指能进行连续测试的静力触探和圆锥动力触探测试。

静力触探和圆锥动力触探均能获得整个钻孔的力学剖面,正好弥补了钻探取样和间断进行原位试验的不足。虽然影响静力触探探头阻力或动力触探锤击数的因素很多,既有与土有关的因素,如土的类型、成分、密度、湿度、应力历史、结构性等,也有与土无关的因素,如探头形状、尺寸和贯入速率等。在对探头规格和贯入速率等作了相应规定后,它主要反映了与土有关因素的影响。因此,触探时的贯入阻力数据是一个反映土内多种因素影响的综合性力学指标,由于这些因素也同时影响着地基土的强度和变形性质,出此从工程应用的观点来看,它比室内某些单一物性指标如液性指数、孔隙比、含水量等更能综合反映土的工程性质,特别是结构性的影响。因此静力触探和圆锥动力触探测试数据能够较好地反映土的工程性质,适宜用来作为工程性质分层的基础资料。

从测试结果的可靠性上看,圆锥动力触探由于受孔的垂直度、探杆弯曲及其弹性变形、接头的松紧、锤与探杆的质量比、特别是探杆与土层间摩擦力等因素影响,测试结果的可靠性较差,且不易控制。而静力触探测试中由于探头位于探杆的底端,探杆上的摩擦力不进入探头阻力内,试验受人为因素影响小,试验结果可靠性高,复现性好,对地层的软硬变化反映敏感,用于查明场地土性在垂直和水平方向上的均匀性和变化规律,和查明古河道、古池塘、暗沟、暗滨及填土范围等特别有效。因此凡是能进行静力触探的土层和场地均应采用静力触探,不采用圆锥动力触探,只有在不适合静力触探的地层中才采用圆锥动力触探。因此触探方法选用的合适与否,将直接影响到土质地基的勘察质量。

鉴于传统勘察方式存在的问题,土质地基勘察应采用以触探测试为基础的勘察方式。按岩土工程勘察规范规定的勘探点间距要求,在每个点位处均应进行触探测试,并根据贯入曲线上探头阻力的量值大小和线形特征进行力学分层(分层时应注意软硬层界面处探头阻力的超前和滞后现象),将各孔间的同一层界面线连起来形成力学分层剖面。在此基础上选择有代表性的触探曲线孔位、触探曲线有异常的孔位以及对工程有重要意义位置处的孔位,在其近旁进行钻探。钻探时应根据触探曲线选定有代表性的层位深度进行取样、室内试验和其他原位试验,以查明每一力学层土的类型,取得有代表性的物理力学性质指标、地下水位等资料,从而形成完整的工程地质剖面图。这样建立的剖面图,既有对每层土性的定量测定,又有对土质分类的鉴别和试验,是比较合理和完善的。由于剖面图上每个孔位处均附有触探测试曲线,分层是否正确易于进行检查。无论是勘察人员还是设计人员,对不同土层在空间的分布、软硬变化情况、均匀程度等均可一目了然。在触探测试孔位处,哪怕只有10cm厚的软弱土层也不会遗漏掉;由于触探测试特别是静力触探,具有设备简单、操作方便、快速、价廉等优点,可以适当多布置一些.间距小一些,这样可以使工程地质剖面作得更精确,对场地的不均匀性查得更清楚,从而提高了地基勘察的质量,也就提高了地基基础设计的可靠度。

4 取样及间断性原位测试位置的选择

在地基变形计算中,除了要有准确的工程地质分层剖面外,对每层土的计算参数是否合理和具有代表性也是十分重要的。岩土工程勘察规范对详勘阶段中采取土试样和进行原位测试的勘探点数量,以及每一主要土层原状土试样或原位测试数据的数量均作了最低限度的强制性规定。由于规范规定的数量不可能很多.因此取样和原位测试位置的选择就显得尤为重要。在以钻探为主的传统勘察方式中,往往在钻孔内按一定间距取样或进行原位测试.因此带有很大的盲目性,如取样位置恰好处在较硬的薄夹层内,则测试结果偏高,反之则偏小,缺乏代表性。由于土层在其形成过程中,受成土条件变化的影响,以及土层在形成后又受后期自然环境及人为因素的影响,同一土层总不是很均匀的,土性有一定变化是难免的,但当土性差异较大,且厚度超过0.5m时应单独分层。只有分层准确了,才能分层测定和统计试验结果。如果软硬混层,统计出的试验结果就不会具有代表性,而且还会误导设计。在以触探测试为基础的勘察方式中,可以通过对触探测试曲线进行仔细分析,结合工程特点和要求,选择在有代表性的位置及有重要意义的位置取样或做原位测试,这样得到的试验结果才真正具有代表性,特别当土层很不均匀及取土数量有限时更是必要。正如勘察规范在原位测试条文说明中所指出的那样:“一般应以原位测试为基础,在选定的代表性地点或有重要意义的地点采取少量试样,进行室内试验,这样的安排,有助于缩短勘察周期,提高勘察质量”。在十字板剪切试验的条文说明中:“当土层随深度的变化复杂时,可根据静力触探成果和工程实际需要,选择有代表性点布置试验点”。

5 结语

(1)勘察报告中的工程地质剖面与实际情况严重不符常是导致地基事故发生的重要原因,应引起足够的重视;

(2)土质地基勘察应采用以触探测试为基础的勘察方式,才能提高勘察质量和地基基础设计的可靠度,避免地基事故的发生;

(3)在能够进行静力触探的土层和场地,应选择静力触探,不采用圆锥动力触探;

(4)应根据触探资料和工程要求来选择钻孔、取样和进行其他原位测试的位置。


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我有话说

全部评论(16)

  • 梦无痕发表于 06月22日 09:48这家伙很懒,没有个性签名!
  • 总结一下,本文就是一句话——在能够进行静力触探的土层和场地,应选择静力触探。 作者可能真的对勘察市场一无所知,目前的勘察技术方法肯定没有问题,问题不是技术方法,面是市场管理。几十元一米或几毛钱一平方的勘察费用,再高的技术也不可能提高勘察质量。很多的单位根本就不钻探,只打一些静探,然后反演取样数值……
点评:
  • 释怀001发表于 10月16日 17:49不怨,入,然后悟!
  • 如能写入规范,将是一次重大的变革。很高兴能阅览到这样的高见!
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  • 书剑飘零发表于 01月30日 11:53因为喜欢,所以钻研
  • 总结的是有一定道理。但是实践性是岩土工程的一个重要特点,“经验+试验”方能比翼双飞,从事岩土工程的工程师一定要具有必要的工程地质知识,尤其是在复杂的西南山区作者的这些理论根本无法立足。
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  • wangz发表于 05月17日 13:39wangz
  • 一看这就知道没有实际经验的写的这些东西
点评:
  • wangz发表于 05月17日 13:37wangz
  • 例如对同一个土样,有可能一个人鉴别为硬塑,而另一个人则鉴别为软塑。 有那么夸张吗?那可能也只有你们单位才回出现这种情况!不要那么说的悬浮!!
点评:
  • 沉积岩1983发表于 03月18日 16:52追本溯源
  • 个人感觉钻探才是岩土勘察的基础,只要能认认真真的按照钻探技术要求进行钻探,地层应该能分的很清楚,全孔取芯,每回次严格控制深度,岩芯完完整整的取好摆在地上才地层才一目了然,测试手段是重要的辅助,两者相结合才能真实反应拟建场地的工程地质条件。
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  • cumtzyfxq发表于 02月10日 20:11这家伙很懒,没有个性签名!
  • 深有体会
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  • 445897262发表于 02月10日 14:29寨中人
  • 感觉说的还是有一定道理的,这兄弟肯定是在平原地区干勘察为主的工程师,到丘陵地区、山区这些就行不通了。
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  • nature222000发表于 01月17日 16:50鲲鹏
  • 说的很好,但现实让人很无奈!
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  • 小龙宝发表于 12月30日 14:05这家伙很懒,没有个性签名!
  • 深有体会
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  • xugqxiaohei发表于 12月25日 15:22这家伙很懒,没有个性签名!
  • 哈哈,顶起,支持你的观点
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  • 岩下之议发表于 09月09日 07:53留白天地宽
  • 岩土勘察在现阶段仍是定性判断为主,定量为辅,恐怕难以改变。 关键是要重视质量,真抓实干。
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  • xyrs520发表于 07月04日 10:44学习是一种信仰,我们永不止步!
  • 同意评论员的观点,实际操作过程中会弄虚作假,要真的靠抓质量行不通,才会导致资料的不准确
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  • 风舞九天发表于 06月28日 17:38这家伙很懒,没有个性签名!
  • 说的很好,就是应用起来很麻烦,静力触探有它很大的局限性,不适宜大量应用。
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  • zhao1126发表于 04月24日 16:08术业有专攻
  • 市场混乱,低价竞争,勘察质量确实堪忧。
点评:
  • 周小兵发表于 03月25日 20:20这家伙很懒,没有个性签名!
  • 分析很有创意,但据我的勘察经验,静力触探主要用于软土区域,对硬塑土层或中密以上砂层难以穿透,如场地分布有这些硬夹层,则触探深度难以达到设计要求,我们经常是钻探揭示某土层或砂层下卧有软土,但静探就是把钻杆顶弯,整个触探设备加载重设备顶起来,也压不到所想层位,这是它的局限性,所以难以普遍采用。目前整个勘察行业,就是原位测试如标贯,不盯着在现场看工人打,一般是作假的;静探也一样,不盯在现场,人家就敢根据钻孔资料给编数据!
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浩然

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