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Abstract: The proposed embankment project of city section of Taizi River is by way of Dongjingling township in Taizi River district, Shuguang township in Hongwei Distric, Qingyang street office in Wensheng district, Xiaotun town in Liaoyang county, Ludatai town and Xidayao town in Dengta city, Anping township in Gongmaling area, and is the important area of flood control. In the area, there is almost no embankment, and the function of flood prevention can not be implemented. According to the city flood prevention and control plan of Liaoyang, the embankment modification is urgent. Taking the project as an example, this paper expounds the methods of such engineering geological exploration, so as to provide a reference for the similar projects.
关键词: 河道;地质勘查;方法
Key words: river channel;geological exploration;methods
中图分类号:TU984 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)20-0088-03
1 项目概况
1.1 勘察范围 此次地质勘察范围为:左岸太子河一号桥~汤河入太子河河口处,右岸太子河一号桥~施官屯村,左岸总长度约11.5公里,右岸总长度约21公里。
1.2 勘察任务 调查区域地质构造情况,进行区域构造稳定性评价。基本查明堤防工程方案各堤线的水文地质、工程地质条件及主要的工程地质问题。初步预测堤防挡水后可能出现的环境工程地质问题。
1.3 勘察内容 基本查明:堤线区地形地貌单元、微地貌类型、特征及分界线,河道变迁情况,注意古河道、古冲沟等的分布位置、规模及特性;各地层成因类型、地质年代、结构组成、岩土性质、分布规模、埋藏条件及其性状。重点是堤基范围内的软土层、粉细砂层、人工杂填土层、卵砾石层及易风化、软化岩层的分布范围,并提出各岩土层的物理力学性质参数;基岩浅埋或出露区基岩的时代及岩性特征、岩层产状、风化程度、岩土接触面起伏变化情况等;喀斯特发育特征,论证其对堤基渗漏的影响程度;穿越工程区的地质构造及不良物理地质现象的发育程度、形成原因及分布范围,前分析其对工程的影响;透水层的性质和渗透特性,地下水类型、水位变化规律、补排条件、与地表水体的关系,堤基相对隔水层的埋藏条件和特性。地表水、地下水的物理性质和化学成分,初步评价对混凝土的腐蚀性;评价工程区域构造稳定性,确定地震基本烈度;对各堤线主要工程地质问题进行初步评价,并对堤线工程地质条件进行初步的分段评价;涵闸址区的水文地质、工程地质条件,对存在的主要工程地质问题进行初步评价。
1.4 勘察依据 《水利水电工程地质钻探规范》SL291-2003;《水工建筑物抗震设计规范》DL5073-2000;《水利水电工程地质测绘规程》SL299-2004;《堤防工程设计规范》(GB50286-98);《堤防工程地质勘察规程》(SL188-2005);《水利水电工程地质勘察规范》(GB50287-2005);《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)2009年版;《土工试验方法标准》(GB/T50123—99);《岩土工程勘察报告编制标准》(DB21/T214-2001)。
1.5 勘察方法及完成主要工作量 按工程地质勘察任务委托书要求,结合现行的有关规范、规程,布置勘察工作量如下:
①勘探线沿拟建坝顶中心线布置,钻孔间距为1000米,共布设钻孔30个;横剖面每隔2000米布设一条,堤顶1孔,堤外1孔,堤内1孔,孔间距50米,共布设钻孔30个;坝堤沿线排水闸等建构筑物各布置1个钻孔,共布设钻孔3个。根据以上布孔原则,本次勘察共布置钻孔63个,孔深8.0-10.0米。
工程地质测绘沿拟建堤防进行,测绘宽度堤线内侧500米,堤线外侧1000米,测绘比例尺1:25000,测绘总面积约43.8平方公里。
【关键词】高密度电阻率法;裂缝;岩土体导电性差异;阵列勘探方法
1 工程概况
本次探测范围为槐荫黄河堤防4+000~4+700堤段。位于北店子黄河滩区内,该堤段现作为玉清湖水库沉砂池围堤使用;该段黄河大堤2000年进行了加高帮宽,2004年进行了道路硬化,硬化路面宽度6m,同年完成机淤固堤工程,淤区宽度100m。
2012年下半年,槐荫黄河堤防4+000~4+700堤段堤防道路中线附近开始出现纵向裂缝。随着沉砂池蓄水位的变化,堤防顶部裂缝也随之不断变宽、加深,并向两端延长。
2 工作原理及方法技术
本次探测采用高密度电阻率法。高密度电阻率法是一种以岩土体导电性差异为基础的一类阵列勘探方法,研究在人工施加电场的作用下地层中的传导电流以达到解决各类地质问题的目的。当地下介质间电阻率存在较大差异时,人工施加电场作用下的传导电流的分布会因电阻率的高低而分布有疏有密,传导电流的分布与地下介质(土性、裂缝、孔洞等)的性质、大小、埋深等赋存状态各因素有着密切的关系。因此从探测到的传导电流的分布规律可以分析地下电阻率在不同区域间的变化,从而可以推测地下的地质情况,尤其是地下裂缝、孔洞、松散带等不良地质体的发育情况。
高密度电阻率法进行二维地电断面测量,兼具剖面法与测深法的功能,有点距小、采样密度高的特点,实测时,一次布好所有电极,电极切换工作由仪器自动控制,敷设一次导线后可进行数多个记录点的数据观测,其信息量大、工作效率高,因此在堤防隐患探测方面得以广泛应用。
本次探测采用高密度电阻率法。由于堤身裂缝走向均为纵向,近似呈直线展布,基本与大堤走向一致。限于场地及堤防两侧边界条件的影响,为侧重于堤防基础隐患的探测,并兼顾堤身质量的检测,选定垂直堤身布置探测剖面,以临河堤脚为探测起点,堤中心为探测剖面中点,测线垂直路面,横跨路面两侧路沿石至临、背河堤坡。为探明整个堤身情况,沿堤顶裂缝走向靠近大堤轴线布置测线两条。采用受地形影响较小的四极装置(α2),对沥青路面采用人工钻孔穿透硬化层并于测前半小时在孔内注入盐水以提高其导电性。由于该段堤高为 9.00 ~11.00米,堤顶宽约8.0米,受地形所限,高密度电阻率法总电极数40个,测量点距采用1.0m,测量层数为13层,测量最大极距(AB/2)为13.5米,最大供电电压220V。
3 工作质量评述
本次探测工作遵循ISO9001质量管理体系和计量认证质量管理体系,外业数据采集和内业资料整理皆处于质量体系管理下,保证了工程质量。并采取了以下技术措施:
①测线丈量:以相对应的百米桩为起点对大堤桩号进行测量并记录。
②保证测量精度的措施:a、观测前先对分布式电极单元进行检测。确保每个单元都通畅。b、电极单元检测完毕并合格后,应对其进行接地电阻检测,对接地不良的电极,要先处理再观测。C、测量中应随时注意观测电压、电流值,保证每个测点电压值不小于2mV,电流值不小于10mA。如达不到要求,要查明原因,予以排除后再继续观测。d、加强数据观测和复测工作。在探测过程中,发现异常数据,即行复测,以确定异常是隐患引起的不是由于接线等原因造成的失误,并作出正确的选择。
③按要求对探测仪进行系统检查。
4 依据规程及办法
①《水利水电工程物探规程》 SL 326-2005
②《堤防隐患探测规程》 SL 436-2008
资料分析与解释:
按要求选取2个剖面,采用高密度电阻率法对堤身裂缝发育情况进行了检测,检测数据的处理采用了多次迭代的方法,得到该探测剖面视电阻率剖面图,反映了区域内地下电阻率的变化情况,从而推断探测区域的地质情况。纵坐标表示供电极距的一半(即影响深度AB/2)(m),横剖面灰阶图的横坐标表示平面位置(m)(从背河堤肩至临河堤肩),纵剖面的横坐标表示大堤起始位置(大堤桩号),不同的色阶表示不同的电阻率区段,色阶深且与周边色阶差距大则认为有隐患存在。
现按剖面(测线)分述如下:
D1剖面:该剖面为垂直堤身横向布置,断面位置在4+385。该区在距背河堤肩2.0、4.0及6.0米处肉眼可见三条较大裂缝分布。由ρs灰阶图可以看出,该区上部呈高阻分布,推测堤顶筑堤土较为干燥松散;在距离背河堤肩2.0~3.0米处上部分布一竖向高阻体,推测为松散体伴随裂缝,埋藏深度至3.0~3.5米;距背河堤肩6.0~7.0处分布一高阻体推测为表层松散体并伴随裂缝,其下延深度为1.5~2.0米。
图1 D1剖面灰阶图
D2剖面:该剖面为垂直堤身横向布置,断面位置在4+500。该区在距背河堤肩3.0~5.0米处肉眼可见较大裂缝两条并有多条小裂缝发育。由ρs灰阶图可以看出,该区上部呈高阻分布,推测堤顶筑堤土较为干燥松散;在距离背河堤肩3.0~5.0米处上部分布一大范围高阻体,推测为松散体,埋藏深度至3.5~4.0米。
图2 D2剖面灰阶图
5 结论与建议
本次抽检在委托方指定的测段内共完成了2个断面的探测工作,符合《水利水电工程物探规程》(DL5010-92)要求。根据资料解释结果和现场观察记录可得出以下结论:
5.1 测段内有明显的裂缝发育现象,裂缝目前主要发育在堤顶中线附近 基本贯穿该堤段,长约700米,其两侧局部分布有长约几十米~百余米的伴生裂缝,该区发育裂缝均有向下发展趋势,裂缝深度集中分布在3.0~3.5m之间,部分位置可达3.5~4m,局部有松散体或松散体伴随裂缝发育。深度最大的裂缝集中出现在路面中部,裂缝一般2-10cm,最宽处宽约15cm。
5.2 根据测线布置较密测段断面图结合现场观察记录分析,裂缝发育基本上是相互贯通的。
关键词:工程勘察 新技术 工程建设
工程勘察是调查研究拟建工程场地的地形、地质环境特征及其与工程建设相关关系的综合应用的活动。它为工程建筑物的规划、设计、施工和使用提供地质资料和依据, 是设计的基础环节。工程勘察技术包括工程地质勘察、工程物探检测、工程勘探、工程测绘、水文勘测及试验与监测技术等。随着国家“西部大开发”及“西电东送”战略的实施,工程勘察工作面临前所未有的大好形势, 对工程勘察工作的要求也不断提高。各专业由于技术装备逐步改善, 注重引进、开发和推广应用新技术和新工艺, 并不断开拓市场, 除了常规的水电河流规划、前期工程勘察及施工地质工作以外, 还不断向市政工程、公路工程、工业与民用建筑、水利工程、新能源工程及国外工程拓展, 技术手段也趋于多样化, 勘察技术水平得到了较大提高。
1 .勘察专业新技术在实践中的具体应用:
随着建设项目规模的增大, 面对的工程地质问题越来越复杂且极具挑战性。经过不断探索、实践和提高, 我们在诸多领域具备了很强的技术实力,如: 工程岩质高边坡的工程地质勘察研究、高坝大库场地的工程地质勘察研究、大型地下洞室群的工程地质勘察研究、喀斯特地区水文地质勘察研究、高地震烈度地区高坝大库水库诱发地震监测预警系统研究等领域。地质分析的手段和方法也得到不断发展。
1.1.我国工程地质研究部门引进和开发实用软件。引进边坡稳定计算程序用于滑坡、塌岸稳定分析, 提高勘察成果的定量化判识水平; 引进开发了勘探图件、地质剖面制作程序及三维成像技术, 开发并进一步完善“工程地质软件包程序 ”, 较好地解决了钻孔成图中的很多难题, 也为地质平面及剖面图的绘制起到了较好的辅助设计作用, 取得了较好的效果。
1.2.结合工程实践研究和开发新技术。我国工程地质研究部门开发边坡斜面摄影成像技术用于工程实践, 提高了地质编录工作效率, 获得了大量的工程地质数字信息;开发水电站枢纽区工程地质三维可视化建模与分析研究系统, 已应用于生产之中。
1.3.积极引进并应用新的地质勘察和分析手段。在水电站勘察过程中, 根据地质分析的需要, 在右岸构造软弱岩带勘察中, 使用了地震波 CT 测试技术; 采用模型洞原位变形观测分析地下洞室稳定性; 在右岸构造软弱岩带稳定性分析、左岸地下洞室围岩稳定性分析及溢洪道边坡稳定性分析均采用了目前比较先进的三维弹塑性有限法分析和三维流形元分析方法, 为稳定性评价和工程施工设计提供了可靠的基础资料和参考依据。
1.4. 其他新方法新技术的引进和应用。地下洞室围岩分类、坝基岩体质量分类、边坡岩体质量分类、边坡稳定分析、岩体弹塑性理论、地质力学模型、岩( 土) 体物理力学性试验方法的发展应用; 电脑与工程地质软件包的开发应用; 勘测手段及钻进取芯技术的提高、物探各种测试手段的广泛应用强有力地促进了工程地质勘察中获取工程地质资料周期的缩短和工程地质条件快速分析评价; 充分利用网络技术, 进一步提高了地质专业劳动生产率。
近几年, 我国从生产需要出发,新技术新工艺得到很好地推广应用:选取适合各类地层(的金刚石钻头, 提高钻进效率, 降低生产成本; 继续完善大坝灌浆变形观测和抬动观测技术, 确保坝体安全和工程质量满足要求; 在河床冲积层勘探中, 采用了 SM 胶取芯技术, 保证了试验样品的原始状态, 为冲积层特性研究提供了真实可靠的材料。
1.5 水文勘测开发的电波流速仪, 在电站简易测流中投入使用, 达到了预期的效果。近年, 又开发出水情自动测报系统, 现已逐步应用于大型水电站的测报中; 为改善以往在水情测报中一直采用的点测量及测流时间过长等问题, 水文勘测技术人员正着手对声学“多普勒剖面流速仪( 简称 ADCD) ”技术进行论证和调研, 并逐步将此技术运用在对西部山区性河流的水情预报中, 计划通过不断实践和探索, 最终实现水情的“瞬时”测量预报。
1.6 工程物探在水电站开展了大范围的河床冲积层地震波探测;应用声波垂直反射波法、声波 CT 法及红外线热成像三种相结合的方法, 准确地探测到了坝体面板脱空等工程质量问题; 在多项水利工程和多个水电站勘察中, 应用高密度电法勘探方法, 解决了水库漏水问题和断层构造发育范围及深厚覆盖层地质问题, 且成效显著。研究并应用“隧洞施工监控量测一体化”, “坝基岩体质量测试的空间分析”, “数字式全景钻孔摄像系统”,“堆积体的综合物理探测技术”, “大坝面板脱空综合物理探测技术”, “小波变换在水电工程地球物理中的应用”等新方法新技术, 拓展了物探的应用领域, 提高了物探的探测精度。
2 .勘察专题研究成果应用
2.1 大型水库库岸稳定工程地质勘察成果应用20 世纪 80 年代以来, 采用了航空遥感技术与实地验证相结合的方法, 相继对一批大型水电站进行了库岸稳定性研究, 为快速、高质量地评价库岸稳定性及其他水库工程地质问题发挥了良好的作用。形成了一套较完整的勘察、研究、评价、预测水库区天然状况和蓄水运行条件下库岸稳定性问题的思路和工作方法, 包括岸坡类型划分及其变形破坏机制、库岸再造及滑坡稳定性分析评价及预测、岸坡失稳及水库诱发地震灾害调查与分析预测、移民安置选点与处理措施建议等。该项目成果在后来开工建设的大、中型水电工程水库库岸稳定性地质调查中得到广泛应用, 提高了水库库岸稳定与移( 居) 民点调查地质工作效率及成果质量。
2.2 大坝面板脱空无损探测研究与应用“大坝面板脱空无损探测研究与应用”是通过试验比较论证提出了采用 3 种物探方法( 声波垂直反射法、远红外热成像法、地质雷达法) 进行综合评价的方法。为消除大坝病害,采取相应的处理措施,提高大坝的安全性提供了重要的依据。与传统的单一物探方法相比,本项研究成果具有多种方法互为验证、利用了不同的物性差异特征﹑探测成果准确可靠的优点。大坝面板脱空的处理质量, 节约了处理成本, 而且具有广阔的推广应用前景, 具有较高的经济效益和社会效益。
2.3 采用 EH4 进行深厚堆积体厚度探测应用该方法测量深度大, 野外劳动强度小,生产效率高, 现场测量直接成像, 能十分清楚地辨别地下二度体的异常。该项新技术即 EH4 电导率成像探测非常实用。而该方法不受这些因素影响, 较准确地探测出了堆积体厚度。研究成果及时运用于工程中, 减少了工程量, 节约了工程投资, 节省了时间, 经济效益显著。
2.4 软弱岩带的工程地质特性研究成果应用:对坝址右岸构造软弱岩带的分布范围和工程地质特性进行了大量有针对性的勘探以及室内和现场试验工作, 并完成了现场高压固结灌浆试验和现场渗透变形试验, 针对软弱岩带的工程特性、成因进行了系统的分析论证, 对工程适宜性进行了分析评价, 并提出了切实可行的基础处理措施。该专题成果为可行性研究的经济技术分析论证提供了坚实的基础, 对国内外同类工程的地质勘察和设计工作具有很好的参考价值。 转贴于
2.5 “深挖高边坡快速地质编录成图技术”在高陡边坡地质资料收集应用中取得了较好的效果。引进该项技术用于水电站具有针对性强、收效高、安全快速等良好作用。该技术运用摄影测量的原理, 通过计算机软件技术, 完成高陡边坡影像的正射、线画图的生成, 从而完成了地质编录工作。其技术特点: ①在地质编录生产中高效、实时; ②减少现场工作量, 提高工作效率; ③利用无站标测量技术和手段可完成传统方法无法完成的任务; ④高边坡计算机快速编录成图还可以不断地积累边坡数字化的编录数据, 为以后建立工程地质数据库提供良好的数据源。该技术在小湾主体工程边坡及坝基开挖中均有应用, 可实现安全、高效、准确地进行地质编录, 通过软件功能还可在图像上对地质现象进行较精确的定位, 这是传统的地质编录所难以做到的。
3.今后工程勘察技术在实践中应用的总体思路
Abstract: This paper analyzed method and content of geotechnical engineering investigation and put forward the corresponding suggestions and countermeasures to improve the level of geotechnical engineering investigation and ensure the quality of the construction from the use of advanced technology, personnel training and system construction, etc.
关键词: 岩土工程;勘察技术;探讨;建设
Key words: geotechnical engineering;exploration technology;discussion;construction
中图分类号:TU195 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2012)33-0078-02
0 引言
岩土工程勘察是根据建设工程的要求编制勘察文件的活动,查明并评价建设场地的地质和环境特征、分析岩土工程条件。岩土工程勘察的主要内容是编制满足不同阶段所需的成果报告文件,并最终对场地工程地质条件根据原位测试和室内试验、工程地质调查和测绘、现场检验和检测、勘探及采取土试样等几种或全部手段进行定性或定量分析评价。国家分别对港口码头、水利水电工程、公路工程、铁路工程等比一般工程重大且投资造价也高的工程勘察进行了专门分类,按其进行阶段和勘察对象的不同分别分为不同的阶段和工程:①前者包括:工程可行性研究阶段、施工图设计阶段、预可行性阶段、初步设计阶段、补充勘察和施工勘察等。②后者包括:民用建筑、水利水电工程、公路工程、港口码头、铁路工程、大型桥梁及工业等。工程地质勘察通常是对这些编制了相应的技术标准、规程和勘察规范等内容的工程的勘察。
1 具体的安排岩土勘察工作量和内容
1.1 准备工作:一支勘察队伍的经济实力,设备配备,人员素质等等是从事勘察项目之前的准备工作做的好坏的必备因素。但在实际工作中要明确准备工作的重要性就是要避免窝工或返工保证工程勘察质量的前提条件和保障从而使现场勘察工作有目的、有计划地进行,避免盲目性的无准备的工作对工程造成费用的浪费,其主要还是对准备工作的重要性的认识问题,这是能否把准备工作做得避免疏忽遗漏既具体、又充分的关键。岩土工程勘察可按不同的勘察阶段由粗到细的进行。不同的勘察阶段的勘察任务不同其勘察准备工作的内容也不尽相同,其准备工作的内容是根据不同的勘察阶段的勘察任务决定的,按不同的勘察阶段分为详细勘察、选择场址勘察和初步勘察。
1.2 钻孔问距:根据相关的规定越是安全等级高的建筑的间距就越小,其具体是指高层建筑的勘探间距要在15m—35m之间并小于一般建筑要求高层建筑的岩土勘探的间距[1]。在选择布孔位置时还要考虑不同的地貌特点,在地貌的交接地要设置更多的勘探点,还要考虑到建筑物的条件来确定布孔的位置。在实际工作中不能按照建筑的安全等级来决定勘探的孔距,钻孔的间距要根据场地的状况。地层在一定的深度中都是有一定规律可循的,一般比较稳定地层的范围都在一百米以内。经验丰富的勘探队的地质勘探技术都很丰富,高层建筑地表以下的构造比较复杂且基础埋的很深所以调节孔距时必须结合实际情况。然而在那些建筑经验比较丰富的地区且结构比较简单的场地则可以放大孔距。
1.3 钻孔深度:探测孔要能够承受主要的受力层。在采用桩或墩基的时候要使得勘探孔的深度满足相应的标准,若是采用筏基和桩基的话,勘探孔的深度就需要大于压缩层的下限。引起勘探深度的大小变化的主要原因包括:桩基的长短情况、压缩层和基础的埋藏的深度大小。对于基础埋深设计人员来说,在没有什么特别的要求之下,能够将建筑物高度的估算值作为是已知量;在使用桩基时,要预计桩的长度大小是要进行相应但是考察,研究区域地质资料、大量的了解附近建筑经验,测量建筑的荷载大小等,而对于桩长的选取则是要对桩的类型、分布方式等进行分析。压缩层深度的估算方法比较多,包括有国标地基规范、勘察规范,以及有关地方规范等,但是比较关键性的参数的计算一般都是基础宽度。而现实中的基础宽度在通常状态下都是根据压缩层深度随荷载变化而由很大的变化。比如说,根据勘察规范相关的条文预估控制孔深高达70m的时候,在现实情况下只需要50m孔深。
1.4 勘探、取样:勘探工作勘探方的法选取主要是基于岩土性质。一般情况下可以采用用于研究地下地质条件和可利用勘探工程取样原位测试和监控,包括坑探、物探和钻探等方法。通常被使用来测绘工作的物探方法不是一种比较直接的方法,它主要是用于钻孔探测的先行或非主要性的手段。这样的方法的优势就是在工程地质测绘的过程之中,对于那些使用钻井和探测能够比较低成本的、高效益的解决好工程地质测绘出有一定难度的或者是比较急需的了解的地质条件,但是不利的条件就在于它的物探解释常常有不同的解决方案、使用的方法。它的地形条件以及其他的所有影响因素都必须进行相应的验证。在岩土工程勘察工作中,比较关键性的措施就是直接勘探,因为直接勘探能够将地质条件检测出来。直接勘探包括钻井、点蚀和勘探项目等,它主要是按照各个类型的阶层和侦察需求选取相应的钻井措施,最广为使用的钻井措施就是钻探工作。在钻井措施没有办法按照这样的地质条件时选取坑探的方法的时候,勘探工程一般都要采用机械和电力设备,这样比较耗时耗力,所以说要这样的方法尽量不进行没有计划性的削减,并具有工程地质调查,勘探和布置勘探工程的结果为依据并根据调查和选择隧道工程的种类,一些勘探工程建设周期较长并受到许多条件的限制。
1.5 原位测试和实验室试验:在岩土工程分析与评价提供必要的技术参数是原位测试和实验室试验的主要目的。原位测试可以反映出宏观结构的岩石和土壤性质。室内试验的优点是容易控制测试条件,应力和应变条件可以批量取样并支配收入;缺点是边界条件复杂一些测试耗费人力,试验应力路径也难以控制。
2 评价岩土工程
2.1 地基的液化势及湿陷性评价:采用桩基时每一土层的液化势要评价液化势评价深度应加大为提供桩侧阻力做准备,不论是否满足由基础埋深、水位埋深等控制的初判条件。
2.2 基坑开挖和施工降水:根据开挖深度及预估的场地岩土工程条件针对基坑开挖及支护。针对施工降水则通过必要的测试手段提供相应的设计参数,掌握场区所在地段区域性水文地质背景资料必要时应进行水文地质勘察。查明开挖范围和邻近场地地下水分布特征和渗流特征,根据土层结构及岩土性质提出土的有效应力强度参数或不排水抗剪强度参数。
3 对岩土工程勘察管理措施的加强
3.1 合理整理与编录资料
3.1.1 许多技术人员在岩土物理力学参数的统计值方面将所有数据一律参与统计无论数据多少或大小,导致得到与现实场地地层情况不符的或不合理的结果其参数失真且误差过大。所以技术人员要明确规范中的相关规定并正确理解岩土参数取值合理应用各项指标。许多勘察报告还残留其他工程的痕迹且都十分神似是因为只把工程名称和一些数据修改即可就像做填空题,这些报告虽然符合国家规范的要求和编制深度的要求但报告缺乏对特定工程和特定地质现象等的具体分析。
3.1.2 勘察资料的整理是需要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不利于资料的编录。在进行资料编制的过程中出现了异常或者矛盾的情况一定要认真查找原因才可以进行编制确保资料准确没有任何错误,而在编制的同时要做到没有一丝一毫的纰漏就要编写人员进行自检且校验人员同时进行校验。通过理论分析和实践经验合理取舍对于野外勘察和室内试验中获得的资料精心分析和整理,但也不能简单地以点盖面忽视现实情况中的特殊情形,要重视细节也要尽量做到原始资料能真实反映工程的真实情况全面考虑整体。
3.2 加强培训:在当前的形势下,工程地质专业人员习惯于工程勘察的原理及方法对岩土工程的方法、内容及理论等缺乏了解,当务之急是加强岩土工程技术人员及管理人员的培训,特别是岩土工程设计及施工技术人员的培训,以适应岩土工程市场发展的急需。真正体现岩土工程师的价值并从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端的是如何完善市场准入制度,加强行业自律和约束机制。我国大多数勘察单位由于将主要精力放在抢占市场份额当中从而忽视了人才的培养,所以从事岩土工程勘察工作的技术人才严重不足而现有的勘察人员整体素质又明显偏低,为了能够确保工程勘察的质量,勘察单位通过专业知识和技术的学习加大对专业人员的培训和教育力度从而提高其综合素质和业务能力
3.3 调查现场岩石和土壤的采样和测试工作:在岩石和土壤的取样、原位测试岩土工程勘察的结果的数据分析评价的基础上解决勘察技术问题是其重要的数据来源。岩土工程设计的计算参数的计算模式的准确性和可靠性取决于计算模型和计算参数,没有完整和可靠的测试数据时分析和评价是不现实的。
3.4 加强土工试验和原位测试新技术的应用:岩土工程勘察地质钻探是主要的最有效的侦察手段之一,所以在岩土工程地质钻探过程中根据不同的岩石形成条件和取样,测试要求钻井设计和控制以达到既能满足技术要求和提高经济效益的目的,重视地质钻探过程控制并加强施工使用检测和监测技术是为了保证提供岩土工程的设计和施工参数的可靠性。
4 结束语
基础设计的主要依据是岩土工程勘察,为保证工程建设安全、高效运行,促进经济社会的可持续发展,且它作为一门涉及到工程、结构、力学等各方面知识的综合性社会学科要求从业人员在工作的过程中要认真负责,不断的完善和提高自己的业务知识和业务技能并提交真实准确评价合理的可行性勘察资料。
参考文献:
[1]周靠山,黄雁洪.岩土工程勘察技术探讨[J].科技资讯,2010(22).
[2]张学来.岩土工程勘察报告深度的探讨[J].吉林勘察设计, 2006,(Z1).
[3]杨润,温德清.岩土工程勘察平面图绘制中难点问题的解决[J].新疆电力技术,2007,(03).
[4]浅谈岩土工程的专业特点[J].中国建材资讯,2009,(05).
[5]王富辉,严智杰.浅谈西安地铁岩土工程勘察[J].陕西建筑, 2009,(08).
[6]吕迎春.浅谈岩土工程勘察[J].中国新技术新产品,2009,(01).
[7]周亚明,吕才能.岩土工程勘察中常见问题的分析与解决方法[J].中国西部科技,2009,(03).
[8]姜明友.岩土工程勘察中常见问题的分析和解决措施[J].中国新技术新产品,2010,(18).
1涌水量预测方法的探讨
关于隧道涌水量预测的方法,《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)、《铁路工程地质勘察规范》(TB10012-2007)《水力发电工程地质勘察规范》(GB50487-2008)和《水力发电工程地质勘察规范》(GB50287-2006)中并未提及。《公路工程地质勘察规范》(JTGC20-2011)只提出“隧道的地下水涌水量应根据隧址水文地质条件选择水文地质比拟法、水均衡法、地下水动力学方法等进行综合分析评价。”并未给出具体的计算方法。《铁路工程水文地质勘察规程》(TB10049-2004)给出了几种预测隧道涌水量的方法:简易水均衡法(包括地下径流深度法、地下径流模数法及降雨入渗法)、地下水动力学法(古德曼经验公式、佐藤邦明非稳定流式、裘布依理论公式及佐藤邦明经验式)和水文地质比拟法。
1.1水均衡法水均衡法是地下水资源评价的一种基本方法,根据质量守恒原理,视均衡区为一整体时,某一均衡时段内地下水补给量与消耗量之差,应等于该均衡区含水层中地下水总量的变化量(林坜等,2011)。基于水均衡的原理,可以查明隧道施工期水量的补给与消耗之间的关系,进而可以获得施工段的涌水量。常用的水均衡方法有地下径流深度法(式1)、地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法。由式1可见,地下径流深度法预测隧道涌水量,需要考虑的因素很多,包括渗流域的气候、降水量及其强度、植被、地形地貌和地质(岩性、构造)条件等,而且关系复杂。地下径流模数法(式2)和大气降水入渗法(式3):假设隧道涌水是通过大气降水入渗造成的,入渗到隧道的水量受地下径流模数(M)和降水入渗系数(α)的影响。而这两个参数又受地形地貌、植被、地质和水文地质条件的影响。由此可见,水均衡法只能针对独立的地表水流域内或水文地质单元,预测进入施工段总的“可能涌水量”,而不能用来计算单独隧道的涌水量,更不能对隧道进行分段预测涌水量。由于水均衡法考虑的是地下水的补给与排泄之间的关系,而补给的主要来源是大气降水,因此,采用水均衡法计算时,要求有比较丰富的气象、水文及水文地质资料。此外,埋深较大时,水量的变化受外界影响较小,因此,水均衡法一般适用于浅埋隧道。
1.2地下水动力学法1962年Polubarinova-Kochina(1962)导出了隧道单位长度涌水量的近似计算公式,自此之后许多学者以地下水动力学理论为基础,基于如图1所示的计算模型,对隧道涌水量进行了预测研究,推导出来了一系列的公式。这两个公式是用日本2个隧道、前苏联1个坑道和我国2个隧道的最大涌水量、正常涌水量、平均渗透系数、平均含水体厚度和涌水影响宽度等实际资料,经相关分析得出的。所以,这两个公式在实际应用中存在一定的局限性,计算结果一般比上述理论公式要大,和实际结果相比,其预测值也较大。第四纪松散沉积物中的孔隙水分布较均匀,含水层内水力联系密切,具有统一的潜水面或测压面。位于第四纪松散覆盖层中的隧道,在预测其涌水量时,上述各公式计算结果与实际较符合。对于山岭隧道,围岩多为裂隙岩体,地下水以基岩裂隙水为主。相对于孔隙水,裂隙水的分布与运动要复杂得多。简单地利用上述公式进行涌水量预测,误差较大,需要开展专门的研究。但是,对于多数隧道工程,一般不会开展专门的地下水预测研究,而是利用上述公式中的几种进行预测。从上述公式中可以看出,要准确预测隧道涌水量,需要解决两个问题:地下水位和渗透系数。
2地下水位的确定
从式(1)~(10)中可以看出,不论哪一个公式,地下水位的确定是进行计算的关键。在隧道工程中,尤其是山岭隧道,只有在钻孔处知道准确的地下水位。相对于裂隙而言,基岩中的孔隙很小,尤其是在水体的赋存方面,基岩中的孔隙水可以忽略不计。因此,基岩中的地下水一般为裂隙水。和第四纪松散覆盖层中的孔隙水相比,基岩裂隙水的埋藏和分布情况复杂。岩石裂隙是基岩裂隙水的储存空间和运移通道(图2),而岩体裂隙的大小和形状受地质构造、地层岩性和地貌条件等控制。这些因素造成了基岩裂隙水无统一的地下水面,有时呈无压水和承压水交替出现的情况,很难确定地下水位,依靠几个钻孔,无法建立连续的地下水位线。而且在实际工作中,钻孔数量相对较少,《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)规定,初步勘察时钻孔间距宜100~200m,详细勘察时山区地下洞室钻孔间距不应大于50m;《油气田及管道岩土工程勘察规范》(GB50568-2010)规定,陆上隧道初步勘察时钻孔间距400~600m。如上所述,基岩裂隙水没有统一的地下水面,实际上不存在连续的地下水位线(图2)。而在勘察阶段对涌水量预测时,需要一个连续的地下水位。因此,需要对裂隙岩体的渗流模型进行假设。目前常用的渗流模型有等效连续介质模型、离散裂隙网络模型及二者联合起来的混合模型(王海龙,2012)。从理论上讲,离散裂隙网络模型最符合实际情况,但在应用中需要掌握岩体中每条裂隙的分布情况和几何形态。在实践上是不可能的。因此,目前的计算,一般把裂隙岩体简化为等效连续介质模型,在此基础上确定地下水位。基岩裂隙富水,导致岩体的地球物理特性表现为明显的低阻性;地下水的存在,会在一定程度上对岩石起到软化作用,其波速也会降低。基于含水岩体的这些地球物理特性,可以利用地球物理勘探的方法探测地下水。如地震法、电法等物探方法在探测地下水中得到广泛应用。隧道工程在勘察阶段一般不进行地下水探测,但为查明地下地质条件,一般要采取地球物理勘探方法。如《岩土工程勘察规范》(GB50021-2001)要求地下洞室在初步勘察阶段,应采用在浅层地震剖面法或其他有效方法圈定隐伏断裂、构造破碎带,查明基岩埋深、划分风化带;在详细勘察阶段,可采用浅层地震勘探和孔间地震CT或孔间电磁波CT测试等方法,详细查明基岩埋探、岩石风化程度、隐伏体的位置。在分析地球物理数据时,可以结合当地的实际情况,分析地下水的赋存情况。由于裂隙水不存在连续的地下水位线,在实际工作中应结合物探结果和钻孔中的地下水位,给出虚拟的连续地下水位线。
3渗透系数的确定
从上述各式中可以看出,确定地下水位后,为准确预测涌水量,还需要准确的渗透系数。目前确定渗透系数的方法主要是进行水文地质试验,包括抽水、压水、注水和提水试验等。这些水文地质试验都是在钻孔中进行的。一般在隧道勘察阶段都需要选择一定数量的钻孔,在一定的深度进行水文地质试验,测定岩体的渗透系数。通过水文地质试验求得的岩体渗透系数应该是最符合实际的。但水文地质试验是在钻孔内进行的,所求的渗透系数是地下水向钻孔渗流时的系数。基岩裂隙水在岩体中的流动与裂隙的产状有密切关系,岩体中裂隙的各向异性导致裂隙水渗流的各向异性。也就是说,渗透系数也表现为明显的各向异性。利用地下水向垂直钻孔渗流测得的渗透系数,很难适用于近水平隧道的地下水的渗流。即水文地质试验测得的是水平方向的渗透系数,而隧道涌水量预测时需要的是垂直方向的渗透系数。目前几乎没有在勘察或设计期间求取垂直方向上的渗透系数。一般直接利用钻孔水文地质试验的结果。岩体及其渗透系数的各向异性均受岩体裂隙的控制。渗透系数与裂隙的密度、产状应该有密切的关系。同一岩体,水平方向和垂直方向上的差异应该主要表现为裂隙倾角的差异。勘察阶段进行的工程地质测绘及钻孔岩芯编录,可以得知岩体裂隙的优势倾角。因此,已知岩体水平方向上的渗透系数,可以通过裂隙倾角的修正,求得更符合实际的垂直方向上的渗透系数。
4工程实例
西气东输某隧道围岩主要是上元古界黑云石英片岩、上元古界长英质糜棱岩和断层破碎带,地表覆盖很薄的第四系碎石土(图3)。在勘察阶段,测出了钻孔中的地下水位,如图3中所示;同时进行了钻孔注水试验,测得了不同岩性的渗透系数。在对隧道涌水量进行预测时,首先根据物探结果(图4),建立了虚拟的连续地下水位线,如图3中所示。其次,根据结构面的发育情况和对渗透系数进行了修正。根据现场调查结果,片理是工程区最主要的结构面,其平均产状为199°∠89°,与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。工程区的节理以陡倾角为主(图5),受区域构造的影响,其主导走向105~114°,间距0.1m~1.0m,与隧道轴线(走向131°)方向呈小角度相交。由此可知,隧洞围岩向隧洞方向的渗透系数要比钻孔测得的渗透系数大。在进行涌水量预测计算时,所取的渗透系数K值比表1所列的值大,黑云石英片岩取K=0.9m/d,长英质糜棱岩取K=0.5m/d。根据上述建立的虚拟的连续地下水位线和修正的渗透系数,对隧洞涌水量进行了预测,其结果和当地其他隧道开挖的实际涌水量相近,符合该隧洞的实际情况。但渗透系数的具体修正值和修正方式,需等到该隧洞开挖后和实际涌水量进行对比,才能得出更可靠的结论。
5结论