岩土工程勘察中的问题及解决措施
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作者: 左新卫
摘要：岩土工程勘察的主要目的是为设计施工提供各类土的设计参数, 其报告质量对工程的安全和造价起到重要作用。本文论述了在岩土工程勘察中常见问题及相应的解决措施。
关键词：岩土工程勘察；问题；解决措施
1 新时期岩士工程的外延
岩土作为支承体: 房屋建筑、道路、桥梁、弃渣场、各种大型设备等等,都建造在岩土体上,岩土体作为地基,作为支承体,研究的主要问题是承载力和变形问题、稳定问题。
岩土作为荷载或自承体:边坡工程、基坑工程、露天采矿工程等地面工程开挖,隧道、地下洞室等地F工程开挖,面临的是另一类稳定和变形问题。这时,岩土体担任的角色,既可能是荷载,也可能是自承体。同时,地下水的时空分布状态常常具有举足轻重的影响。
岩土作为材料:填方工程,特别是大面积高填方、填海造陆,要用大量岩土作为回填材料；水工围堰、水利大坝、填筑路堤等也用岩土作为当地材料,就近取材。这些工程除了研究其稳定和变形等特性外,岩土材料的质量、数量、运距和施工质量控制是主要的岩土工程地质问题。
地质灾害的防治:岩溶、塌陷、崩塌、滑坡、泥石流、地面沉降等地质灾害,对工程构成严重威胁,防治工程必须针对具体地质条件和地质演化规律进行设计和施工。场地和地基的地震效应也是岩土工程的一部分。
环境岩土工程: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,环境岩土工程正日益受到更大的重视。
以上各类工程,不仅涉及天然岩土,还包括各种人工土,包括对天然土的加固和改良,利用排水、压实、加筋、改性、注浆、锚定、设置增强体等人工改造方法,改变岩士体的强度、变形和渗透等性能。岩土加固和改良是岩土工程的重要组成部分,也是近年来新兴起来的一门新的岩土工程技术。
2 岩土工程勘察常见问题剖析
2.1 粉土的划分问题
按规范粉土是粒径大于0.075mm、颗粒质量不超过总质量的50%,且塑性指数等于或小于10的土。在实际应用中,由于颗分试验较复杂,仍存在仅按塑性指数小于等于10来划定粉土的做法。粉砂有时也可测定一定的塑性指数,若仅按塑性指数划分粉土必然会造成一些误判；另外,按GB50021-2001规范规定粉土承载力特征值深宽修正及按GB5007-2002规范进行液化判别,均须根据其粘粒含量数值来进行计算。有些地方由于地震烈度小于或等于6度且粉土非基础持力层不必进行承载力特征值深宽修正,仍有只以塑性指数判定粉土的情况。
2.2 剪切方法的选择问题
直剪试验受力条件复杂,排水条件不易控制,按《土工试验方法标准》（GB/T50123-1999）第18条规定,快剪试验一般适用于渗透系数小于l0～6cm/s的细粒土。粉质黏土渗透系数一般大于10～5cm/s,粉土K值更大,用直剪试验已非常勉强,在室内试验对粉土及粉质黏土直剪时,发现四级荷载下很少存在峰值强度,绝大部分需剪切至位移6mm处,剪切强度指标回归性差,剪切强度指标仅能作为参考。另外较软弱的土即使渗透系数满足要求,当后二级倚载加上时会发生土样挤入透水石与剪切盒之间缝隙的情况而无法剪切。虽然直剪试验方便简单,但其对粉土、粉质黏土及较软弱的土强度指标可信度不足,目前推广三轴试验不太现实,但笔者认为一个工程进行一定数量的三轴剪应是可行的。
2.3 膨胀土的固结试验问题
在固结试验过程中,膨胀土在小于膨胀力的分级荷载作用下的百分表读数均为负值,而当分级荷载大于膨胀力时百分表读数为正值,尤其膨胀土的膨胀力稍大于100kPa的情况下,在100kPa时百分表读数为负值,而在200kPa时百分表读数为正值,在利用公式计算孔隙比时100kPa作用下的百分表读数究竟取负值或是零,试样初始高度取20ram或是进一步使计算100～200kPa压力下的压缩系数和压缩模量存在困难。规范中对这种情况没有说明,这给膨胀土的评价带来一定问题；目前计算时100kPa作用下的百分表读数取负值,试样初始高度取20ram,其是否合理尚存疑问。
2.4 地基均匀性评价问题
对高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》（JGJ72-2004）规定进行,但对一般建筑GB50021-2001规范虽要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应评价方法。一些单位参考了高层建筑地基均匀性评价方法进行评价,目前认为这种评价方法不太合理。按地基承载力fak、受力层层面坡度和建筑层数按《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）第3.0.2条规定:若三者不同时满足3.0.2表中条件,建筑地基须进行地基变形计算,场地地基就属不均匀地基,这种方法已得到一些地方的认可。
2.5 地基承载力特征值确定问题
我国幅员辽阔,土质条件各异,用几张表格很难概括全国的规律。用查表法按GBJ7-89规范确定地基承载力值在大多数地区可能基本适合或偏保守,但也不排除个别地区可能不安全。另外随着设计水平的提高和对工程质量要求的趋于严格,变形控制已是地基设计的重要原则,故GB5007-2002取消了GBJ7-89规范中土的物理力学性质指标与地基承载力的关系表。新规范规定:勘察单位应根据试验和地区经验确定地基承载力设计参数。而在实际工作中,地区经验在许多地区仍很不成熟,这表现在以下两方面。首先地区性的经验自始至终很少建立起来,现在许多地方所谓的经验仍是在GBJ7-89规范基础上建立起来的,出于利益考虑一般存在着偏保守的问题;其次建立地方经验不仅仅是一个或几个勘察单位的事,而应由政府、设计、勘察等部门相结合,通过必要的投入和载荷试验等行之有效的方法来建立,而这在中小城市甚至一些省会城市根本是一纸空谈,基本上仍是各勘察单位各自为政,仍在变相沿用GBJ7-89规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验人为地降低承载力指标,造成工程浪费。
2.6 粉土及粉砂地基承载力特征值深宽修正问题
《建筑地基基础设计规范》（GB5007-2002）第5.2.4条规定:对粉土按粘粒含量是否小于10%选取深、宽修正系数ηb、ηd,对粉砂取ηb2、ηd3,但在应用中一方面发现很湿-饱和、松散-稍密的粉砂无法修正；另一方面对河南部分中密以下粉土利用新GB5007-2002和老GBJ7-89规范确定承载力时相差一倍甚至更大,这显然是不正常的。经请示有关专家及地方经验确定:对部分中密以下粉土及很湿-饱和、松散-稍密的粉砂深度修正系数ηb1、宽度修正系数ηd0。
2.7 复合地基承载力深宽修正问题
按《建筑地基处理技术规范》（JGJ79-2002）第3.0.4条之规定:经处理后的地基,当按地基承载力确定基础底面积及埋深而需要对本规范确定的地基承载力特征值进行修正时,基础宽度的地基承载力修正系数应取0,基础埋深的地基承载力修正系数应取l；当某些地基承载力提高幅度不太大的土层进行CFG复合地基处理时,发现地基处理后、按JGJ79-2002规定方法进行深宽修正后的地基承载力特征值,还没有该土层未处理前按GB5007-2002第5.2.4条规定进行深宽修正的地基承载力特征值大,笔者认为这说明了规范相互间存在着协调不足的问题。
2.8 基础方案的选择问题
（1）基础方案的选择应依据场地地层情况及区域经验综合进行,忽视任何一方面均可能造成错误。
（2）基础方案的选择不应与不正当利益挂钩。按有关规定:若设计单位按勘探单位提供的基础方案形式进行设计,责任由勘探及设计双方共同承担；若设计单位自己设计,责任由设计单位自己承担。勘探单位一方面不能受甲方影响或认为设计单位提供的地基基础方案一定行而更改勘探报告的基础方案建议；另一方面勘察单位也不能以自身单位利益的驱动而片面提供本单位具有的桩机类型的地基基础方案建议。
2.9 地震效应问题
对丙类建筑可依据地层凡值估算场地地层剪切波速，但对重要的建筑必须进行波速测试,确定场地覆盖层厚度的钻孔应达到覆盖层一定深度,这直接影响场地类别判定及建筑工程的抗震造价,有的单位往往一句话根据区域经验覆盖层厚度在多少米。这种情况的存在一方面是由于勘察技术人员没有理解规范,对地震效应的认识不足；另一方面是由于市场竞争及经济等因素而放弃了这一工作。还有一点是地基处理后其剪切波速值也发生了变化,场地地基土类型及场地类别也有可能因此发生变化,这在岩土工程评价及地基设计时有时没有得到足够重视。
对粉土及砂土按照《建筑地基抗震设计规范》（GB56001-2001）第4.3.3条在液化初判时,地下水水位深度宜按设计基准期内年平均最高水位采用,也可按近期内年最高水位采用,不可按勘察时水位采用。在地面下15～20m深度地层初判液化再按第4.3.4条进一步判别时,据标准贯入锤击数临界值公式计算。
3 结 语
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现象等问题,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。
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