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关键词:岩土 工程 勘察 报告 编写 质量 控制
一、有关岩土工程勘察
1.岩土工程勘察定义。岩土工程勘察,英语为geotechnical invesigation,就是根据建设工程的要求,查明、分析、评价建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,编制勘察文件的活动。
2.岩土工程勘察阶段。按其进行阶段可分为:预可行性阶段、工程可行性研究阶段、初步设计阶段、施工图设计阶段、补充勘察、施工勘察等。
3.岩土工程勘察对象。根据勘察对象的不同,可分为:水利水电工程(主要指水电站、水工构造物的勘察)、铁路工程、公路工程、港口码头、大型桥梁及工业、民用建筑等。由于水利水电工程、铁路工程、公路工程、港口码头等工程一般比较重大、投资造价及重要性高,国家分别对这些类别的工程勘察进行了专门的分类,编制了相应的勘察规范、规程和技术标准等,通常这些工程的勘察称工程地质勘察。因此,通常所说的“岩土工程勘察”主要指工业、民用建筑工程的勘察,勘察对象主体主要包括房屋楼宇、工业厂房、学校楼舍、医院建筑、市政工程、管线及架空线路、岸边工程、边坡工程、基坑工程、地基处理等。
4.岩土工程勘察内容。岩土工程勘察的内容主要有:工程地质调查和测绘、勘探及采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,最终根据以上几种或全部手段,对场地工程地质条件进行定性或定量分析评价,编制满足不同阶段所需的成果报告文件。
5.岩土工程勘察的方法与技术。岩土工程勘察的方法或技术手段,有以下几种:(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的;并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。(4)现场检验与监测。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测则主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。此项工作主要是在施工期间内进行,但对有特殊要求的工程以及一些对工程有重要影响的不良地质现象,应在建筑物竣工运营期间继续进行。
二、努力提高报告的编写能力
1.要具备牢固的地质地貌和工程理论地质基础理论方面,主要是岩石学、构造地质学、第四纪地质学和地貌学;工程地质方面,主要是土质学、土力学、工程地质分析、工程动力地质学、工程地质勘察。
2.要熟悉和把握有关的规范规程规范规程既是经验的总结,又是技术的指南,具有很强的勘察工作指导性。对于国家的、行业的、省和地方的有关规范规程,必须熟悉把握,并在具体勘察工作中认真执行。
3.要了解工作区的地质情况对于勘察地段的区域地质、水文地质、工程地质资料,应尽可能地搜集并熟悉。对于邻近地段已有的工程地质勘察资料,也要尽可能了解,以便在勘察工作中发挥其参考作用。
4.要把握工程设计的基本要求和基础施工的技术要点只要明确了工程设计的基本要求和基础施工方法,作出的工程地质评价才能有的放矢、正确客观,提出的建议才能合理适用。
5.要切实保证第一手资料的质量岩土工程勘察报告是工程地勘察的最终成果。一份高质量的勘察报告,必须来自于高质量的第一手原始资料。
6.提高综合知识方面的技能。如基本的数理统计知识、文字表达能力、编图技巧、综合分析能力。
三、确保岩土工程勘察质量
1.严格按基本建设程序办事,先进行地质勘察后设计。对无地质勘寒资料工程的设计应不予报建,对(未能按照相应的等级)降级进行地质勘察的工程不予报建。
2.提高地质勘察单位员工的质量意识,加强职业道德教育,健全岗位责任制度,培养良好的认真负责的工作作风,避免出现地质勘察资料的失误。
3.建立审查、复核制度,对室内室外技术资料要有资深的专业人员进行审查和复核,敢于对钻探、土工试验结果提出质疑,并通过对相近建筑物的钻探资料对照分析,确保资料的准确性。必要时可重探可疑探点、可重做相关试验。
4.要根据建筑物的安全等级与场地类别,并结合地质历史(注意收集相关资料)与地形特色进行探点的布设,并按规范进行相应比例和数量的取土探孔和原位测试探孔的布置,避免漏探特殊地质现象。
5.勘察布孔。勘察与设计的接口:收到设计人的勘察任务书后,应认真阅读,仔细分析,充分了解设计意图,不明白的地方及时与设计人沟通,存在疑虑的地方需向设计人提出。设计人往往有偏于保守的倾向,如对地基承载力要求过高、要求一桩一钻、对桩基承载力提出过高要求等。由于岩土体始终是一个灰箱,无法彻底查清岩土体的分布及其物理力学参数,在做与岩土相关的工程设计时固然要留有一定的安全富余度,但是必须在了解场地岩土条件的情况下才能准确把握安全的尺度,采用过于保守的岩土参数,过高的安全系数将不可避免的造成工程建设的极大浪费。做岩土工程勘察的人一般比做结构设计的人更清楚或者更容易把握场地的岩土条件情况,因此岩土工程师应当,也有必要提出意见供设计人参考。在勘察任务书与工程平面布置图确认无误后,勘察人员应到现场踏勘,了解场地情况,并提出勘察纲要供钻探等供外业使用。
参考文献:
在提高岩土工程勘察的质量,为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。岩土工程勘察在快速的发展过程中,不论是在体制还是在勘察方法、计算机辅助软件、勘察报告编制等各方面工作都有了长足的进步,并且还在在不断优化中。岩土工程勘察工作研究的主要对象是地基和基础以及地下工程的关系。由于地基土是因地而异的,在接受一项岩土工程勘察任务时,必须明确该工程的主要技术矛盾是什么,需要解决哪些主要技术间题。在对设计意图和设计要求以及建筑物荷载情况了如指掌的情况下,在岩土工程勘察实施过程中,根据工程的具体情况,就基础及地下工程的设计、施工过程中可能遇到的问题,给以充分的论证和分析,最终提出经济合理、技术可行的解决方案。只有这样,岩土工程勘察才能提高勘察成果质量,才能有较大的市场。
岩土测试技术以岩土力学理论为指导法则,以工程实践为服务对象,而岩土力学理论又是以岩土测试技术为实验依据和发展背景的。不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不但岩土工程设计的先进性无从体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计准确性、代表性以及经济性的重要手段。整个岩土工程中它与理论计算和施工检验是相铺相成的。
岩土工程的测试、检测与检测是从事岩土工程勘测、设计、施工监理的工作者所必需的基本知识,同时也是从岩土工理论研究所必须具备的基本手段。岩土工程测试技术一般分为室内试验技术、原位试验技术和现场监测技术等几个方面。在原位测试方面,地基中的位移场、应力场测试,地下结构表面的土压力测试,地基土的强度特性及变形特性测试等方面将会成为研究的重点,随着总体测试技术的进步,这些传统的难点将会取得突破性进展。虚拟测试技术将会在岩土工程测试技术中得到较广泛的应用。因为,不论设计理论与方法如何先进、合理,如果测试技术落后,则设计计算所依据的岩土参数无法准确测求,不仅岩土工程设计的先进性无法体现,而且岩土工程的质量与精度也难以保证。所以,测试技术是从根本上保证岩土工程设计的精确性、代表性以及经济合理性的重要手段。
测试工作是岩土工程中必须进行的关键步骤,它不仅是学科理论研究与发展的基础,而且也为岩土工程实际所必需。监测与检测可以保证工程的施工质量和安全,提高工程效益。在岩土工程服务于工程建设的全过程中,现场监测与检测是一个重要的环节,可以使工程师们对上部结构与下部岩土地基共同作用的性状及施工和建筑物运营过程的认识在理论和实践上更加完善。依据监测结果,利用反演分析的方法,求出能使理论分析与实测基本一致的工程参数。岩土工程测试包括室内土工试验、岩体力学实验、原位测试、原型实验和现场监测等,在整个岩土工程中占有特殊而重要的作用。下面浅谈下岩土工程勘察的方法:
工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据.
勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。
原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。试验周期较短,效率高尤其对难以采样的岩土层仍能通过试验评定其工程性质。缺点是试验时的应力路径难以控制、边界条件也较复杂有些试验耗费人力、物力较多,不可能大量进行。室内试验的优点是试验条件比较容易控制边界条件明确,应力应变条件可以控制等入可以大量取样。现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。
强化岩土工程勘察的措施:严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。
严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。
加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。
采用先进的岩土工程勘察技术在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。
岩土工程勘察常见的问题:
勘察质量不高。目前许多勘察单位已实行企业化,由原来的行政拨款改为自负盈亏,勘察任务也由原来的上级下达改为单位自找。于是,有的勘察单位为了眼前利益,放松了对勘察质量的管理,造成勘察成果质量下降。
勘察纲要编制不完整。部分单位勘察纲要内容不完整,甚至未经审核审定就施工。也没有勘探点平面布置图。个别单位甚至无勘察纲要。责任人签名或仪器编号填写不全。
忽视生态环境的论证。一些勘察单位对岩土工程设计、施工论证不足,其结果是导致灾难性后果。如建筑场地四面紧邻高层建筑物或马路,对于这种建筑场地,岩土工程勘察时,除了按高层建筑岩土工程勘察规定的一般要求进行外,还应重点论证工程施工及运营时对周围环境的影响,但勘察报告中常常忽略这方面的工作,致使无法满足岩土工程施工及设计的要求。基坑开挖时使用的很多技术手段很难取得预期效果,反而造成很大的经济损失。
关键词: 岩土体试验;测试;本构模型;不确定性理论方法
中图分类号:F470.22 文献标识码:A
引言:
岩土是人类最早接触的自然物质之一,也是人类能够得到的最古老的材料。人类在广袤深厚的土层上耕耘营造,生生不息,建造楼堂殿宇、运河长堤,创造远古和现代文明,是建立在利用“准绳”与“规矩”,勘察与实地勘察测试的基础上。
20世纪60年代以后,土的本构模型关系理论研究成为土力学园地中最为绚烂的花圃,而土工试验则是他们得以生长和开放的沃土。土工试验是揭示土的受力变形机理和验证本构关系理论模型的重要手段[1]。
岩土工程实践性极强,人们在长期实践中观察、思考、试验和测试,总结积累了丰富的经验,认识到岩土试验理论是认识材料特性及其机理的重要方法,古典的土力学理论都是基于对试验的观测和对试验结果的分析之上的。因此,研究岩土体的测试理论今后的发展方向是及其有意义的。
1. 测试理论研究方法
1.1室内试验研究
这种试验是测定岩石的物理及力学性质指标的室内试验方法。其内容主要包括岩石的物理性质试验、岩石的单轴抗压强度试验以及点载试验,岩石的抗剪强度试验及抗拉试验等。但这种方法很难测得非连续岩体的力学性质:其一,试验结果会因为试样扰动而受到影响;其二,试块中含有的非连续面有限,取得的结果与岩体差别很大,需要小心对待室内试验得出的岩体参数。
1.2原位测试研究
原位测试是在岩土体所处的位置,基本保持岩土原来的结构、湿度和应力状态,对岩土体进行的测试,且可在较大范围内测试岩体,其测试结果更具有代表性。但是,原位测试也有其难以克服的局限性,首先,原位测试的应力条件复杂,一般很难直观地确定岩土体的某个参数,因此在选择计算模型和确定边界条件时将不得不采取一些简化假设,由此引起的误差也可能使所得出的岩土体参数不能理想地表征实际岩体的性状,特别是当原位测试中的岩体变形和破坏模式与实际工程不一致时;其次,原位测试一般只能测定现场荷载条件下的岩体参数,而无法预测荷载变化过程中的发展趋势。因此,对于岩体参数的测定,仅仅依靠原位测试也是不行的,需要与室内试验结果相对照[2]。
1.3离散元法
离散元法(Discrete Element Method)考虑结构体受力后的运动状态,以及由此导致受力状态及系统的变形(块体运动)随时间的变化,该法由Cundll于1971年首次提出,用来 计算 结构面和结构体组成岩体的非连续变形,以后又进一步 发展 了考虑块体本身的弹性变形,并推广至三维和动力问题。目前,离散元应用的文章较多,而研究基础计算方法的文章很少,因此,加强离散元法基础理论、基础算法及误差分析方面的研究,汲取有限元法等数值方法的优点,使之既能保持在描述散体的整体力学行为和力学演化全过程方面的优势,又能有效描述介质局部连续处应力状态和变形状态,使离散元法的模型建立真正满足几何仿真,物理(本构)仿真,受力仿真和过程仿真的原则,是离散元法研究领域的首要工作[3]。
1.4声发射技术
声发射技术是20世纪60年代新兴的一项评价材料或构件损伤的动态无损检测技术。声发射AE(Acoustic Emission)是指物体在外界条件作用下,缺陷或物体异常部位因应力集中而产生变形或断裂,并以弹性波形式释放出应变能的一种现象。各种材料的声发射频率范围很宽,从次声频到声频、超声频。但声发射信号的强度一般很弱,需要借助灵敏的电子仪器才能检测出来。用仪器检测、分析声发射信号并确定声发射源的技术称为声发射技术。
2. 理论技术现状
目前工程经验与判断仍然起着不可替代的作用。而模型试验是快速和低成本取得经验的重要手段。所以足尺试验和土工离心模型试验在工程的方案比较中起重要作用。值得注意的是,欧美和日本等科技先进的国家,在岩土工程中对于大型的模型试验和足尺试验,甚至野外的原型试验方面,都投入很大的力量。日本兵库县三木震灾纪念公园的大型三维振动试验台,质量1200t;加速度,水平0.9g,竖直1.5g;最大速度,水平200cm/s;最大位移,水平100cm,竖直50cm。造价5亿美元,一座四层楼房可以在这个振动台上作原型试验[4]。
经验与判断除了来自于以前的工程实践外,在同一工程的实践过程中不断测试与监测,取得信息,超前预报,分析反馈,指导下一步的工程实践,这就是所谓的信息化施工。“新奥法”的精髓应当就是这种工程实践的理念。上海的一些学者在基坑和地下工程实践中总结的“时空效应”的理论与方法也是如此。刘建航院士在上海地铁施工中,在现场亲自监测,他所总结的“理论导向,经验判断,精心监测,合理反算”可以成为岩土工程实践的经典。
3. 测试理论技术发展方向
随着数学和软科学的发展,各种不确定性的理论与方法在岩土工程中受到重视,尤其为一些年轻的学者所喜爱。一时间可靠度、数理统计、随机方法、灰色、模糊、分析、神经网络等在岩土工程中也五彩缤纷,煞是好看。应当说,对于岩土这样性质极为复杂的对象,精确、定量的数理方法常常无能为力。L.A.Zadeh说过,“当系统的复杂性日益增加时,我们做出系统特点的精确而有意义的描述的能力将相应降低”[4]。因而,不确定性理论和方法在岩土工程中肯定是有巨大应用前景的。但是已统计为例,参加统计的样本越多,其精度和可靠度越高,亦即它们是建立在丰富的信息和资料的基础上。脱离了试验、测试与监测,进行的不确定性分析计算,可能只是数学游戏。不认真地进行艰苦的土工试验、土工测试、工程监测,企图从别的学科贩来时髦的东西,并未能解决岩土工程中的实际问题。这样的“研究”,无实事求是之心,有企图走捷径之嫌,是学术浮躁的表现。
4. 结论
基于图的材料性质复杂性和土力学学科的特殊性,试验与测试是土力学学习、研究和工程实践的基本环节;土力学理论依靠试验揭示土的性质与机理,通过试验或现场测试确定参数,通过试验验证理论与模型;在工程实践的正反案例、测试资料和模型与原型试验中取得经验,指导今后的实践;不确定性理论与方法的基础是信息的积累,一方面需要进行大量的试验、测试盒工程监测,另一方面迫切需要的则是岩土工程信息资料的共享。
参考文献:
[1]李广信.岩土工程——学科的特点与进展.见:水利水电工程科学前沿.北京:清华大学出版社2002.240—264.
[2]董兆祥等.2010.岩体斜坡稳定性数字化动态预测.北京.地质出版社.
关键词:岩土工程;勘察;技术问题;解决办法
中图分类号:D035.39文献标识码: A 文章编号:
引言
随着我国社会主义市场经济的飞速发展和改革开放的不断深入,岩土工程勘探技术水平不断提高,能够肩负复杂工程的施工、设计和勘察,主要包含超高层建筑、高层建筑、处理复杂地基、开挖深基坑、地下工程、移山填沟、核电站、海上平台和围海造陆等,因为岩土工程勘测能够对工程整体产生重要的影响,在展开岩土工程勘测的过程中,应该严格控制勘探工作的取样,依据国家标准进行。
一、岩土工程勘察存在的主要技术问题
1、地层界面划分问题。不同的岩土体和面划分,不同风化程度的岩面划分,地质构造和软弱结构面的判定划分,不良地质界面、不明地下物体、空洞(土洞)、溶洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定等。在上述事例中,由于桂林的地层岩溶较发育,地层中软土、土洞较普遍,因勘察手段单一,勘察精度不高,故对软弱土层界面及范围无法做出定性和定量的分析,从而存在偏差。
2、参差不齐,总体上明显落后于发达国家。应当看到,达到国际先进水平的成果只有少数,多数还是低水平的。不仅资质等级低的单位提交的成果水平低, 即使甲级单位甚至全国有名的大单位,其成果水平也并非个个上乘,有的还存在严重错误。至于新技术、新方法的开发能力,则仅限于极少数单位,多数单位满足于照抄照搬,甚至生搬硬套,很少创新。因此,作为政策导向,应更着重于总体水平的提高,而不仅仅限于少数尖子。要利用知识密度与劳动密集型企业的分流,下决心精选真正够水平的单位从事勘察工作。由于知识密集型企业中个人素质的极端重要性,建议采用国际上通常做法,建立岩土工程注册工程师制度,只有注册师签字的文件才能生效,加强注册工程师的责任。
3、技术标准、技术方法和技术成果均尚未与国际接轨,改革开放已经十几年,但勘察业务仍限于国内市场,原因是多方面的,但体制上、技术上不接轨是原因之一。未来15年,我国的市场将逐步完善,国内国际两大市场将逐渐融合,这个问题不能不解决了。建议国家在制订技术政策时,要鼓励尽快向国际惯例靠拢,避免自成体系。应当提倡在基本框架一致的前提下,形成自己的特色和优势,使岩土工程业务逐步走向世界。
4、成果质量堪忧。这里说的质量不同于上面说的水平,指资料不齐,数据不实,甚至弄虚作假。例如取样质量普遍低劣;野外描述与实际情况不符,缺少地下水位或水头的数据;成果报告中图表不全、数据混乱,关键问题交代不清,甚至重大错误等等。产生这些问题的原因主要不在能力和水平,而是管理不严。有些单位的技术人员,很少去现场,也不去试验室,拿来野外记录和试验报告,不检查不核对就写报告。更为严重的是个别单位编造数据,出假报告,十分危害。这些情况还有越演越烈的趋势。此外,国产仪器的功能、精度、耐用性,新产品的开发能力与发达国家之间差距也是相当大的。制止质量滑坡已是当前亟待解决的问题。
5、综合能力问题。由于现在是市场经济,很多勘察单位为了节约成本,经常是一个勘察工地只安排一到二个勘察技术人员,而部分技术人员对现场勘察重视不够,野外勘察和室内原始资料的整理、分析能力不够强,对同一场地资料收集不完善,缺乏辨别真伪、归纳总结的能力,也缺乏建筑、结构设计等方面的基本知识,经常造成勘察的目的性不明确,针对性不强,提供的资料无法满足设计需要。上述事例中,当时在现场进行勘察施工的总共有6台钻机,而现场只有2个编录技术人员,钻机工人只追求进尺,钻孔测试少,土层变层时技术人员刚好可能不在旁边,从而使地层分层不明确,技术人员对此没有足够重视,对附近相近地层资料收集不完善,出现偏差也就在所难免。
二、工程勘察工作中技术问题的解决办法
1、根据不同的勘察目的,采取综合的勘察手段,提高勘察精度,保证能全面反映勘察场地各种地质体的形态、界面、物理力学特征及其相互之间的关联性。在方法上,不能只依靠传统的单一勘察手段,随着科学技术的不断发展,应综合采用工程地质测绘、钻探、坑探,合理地选择、运用工程物探技术,重视遥感和地理信息系统在勘察中的应用等。本人就曾经碰到过相同的地层如采取的钻进方法和钻进工艺不合理,得出的结果会截然不同。
2、取样技术的标准化
学术界和工程界曾有过优先发展室内试验还是原位测试的争论。主张优先发展原位测试的人认为,室内试验在钻探取样及运输制备过程中,样品一定程度的扰动不可避免,而原位测试可直接在岩土体的原位取得数据,既快又好。但实践说明,室内试验仍是不可缺少的,岩土的一些基础数据,如粒度成份、密度、含水量、可塑性等指标,只能通过室内试验测定,测定土的力学性状时,室内试验可根据需要,控制应力、应变及排水条件,而原位测试很难做到;室内测定的指标,其物理力学意义是明确的,而有些原位测试得到的指标,没有明确的物理力学意义。既然室内试验不能废弃,取样技术问题就不能回避了。目前我国取样质量问题相当严重。首先是土样质量普遍很差,甚至工程技术人员对自己负责的工程也持怀疑态度;其次是取样技术与国际上通用标准不一致,不被外国承认。关于后一问题,我国标准规范工作者已经做了大量工作,《岩土工程勘察规范》、《原状土取样技术标准》、《原状取土器标准》都已相继出台,已经有法可依。而且,这些标准既与国际上通用标准一致, 也照顾了我国的国情,不能说不好执行。但实际上很少认真执行,问题不在于技术,而在于经济、体制等深层次的原因。相信随着市场经济的规范和成熟,取样技术标准化的问题能够得到解决。
3、新仪器新方法的开发
改革开放以来的十几年里,室内土工试验的仪器和方法,在标准化和数据采集数据处理方面,做了不少工作,并已向国际标准化靠拢。由于室内土工试验方法决定于土力学基本理论,因此,今后15年左右除为研究目的外,一般不会开发什么新方法,主要是仪器性能、自动化程度的提高,标准化的进一步完善。原位测试已经发展了多种方法,外国有的中国基本都有。多数原位测试方法力学机制比较复杂,成果应用时经验因素很重要,为了使资料和经验更集中,似不宜开发更多的方法,而应注重于仪器设备性能的改进和已有方法应用经验的积累,尤其是后者。近十几年来有些原位测试(例如静力触探)应用经验的总结有些放松,今后应当加强。现场监测包括位移监测、应力监测、应变监测、水位水压监测等。由于岩土工程的设计计算不可能十分准确, 预测和实际有时差别较大,故常常需要通过现场监测控制质量,控制安全,并利用监测信息反馈、反分析、修改设计,进行信息化施工。因此,现场监测越来越受到工程界的重视,近年来发展很快,技术也有显著进步,但仍不能满足要求,预期今后15年会有更大发展。现代测试技术较传统的机械式的测试技术已发生了根本性的变革。在符合岩土力学理论和满足工程要求的前题下,广泛吸收现代电子技术、传感器技术、计算机技术的最新成就,将已经形成的电测技术与信息处理技术结合在一起,制成能自动测试和数据采集,自动数据处理和计算分析,自动输出工程需要的数据或图表的智能型仪器。因此,开发岩土工程测试技术,必须结合有关高技术产业,才能开发出功能强、精度高、速度快、抗干扰、智能化程度高,操作简便而又便宜的仪器。不搞专业协作,封闭式的开发,是不会有高水平成果的。今后15年,我国将更加开放,国外先进仪器和国内开发的仪器将在国内国际统一的市场上竞争,只有性能价格比高的产品才能在竞争中获胜。用量不大,研制费时费力的产品,可先进口试用,确实符合国情并有市场,再考虑研制改进。
4、建立测试资质认定制度
岩土工程测试质量堪忧的问题,前面已经提及,这是必须首先解决的。为此建议按ISO9000的规定,在健全法规和标准(包括仪器标准和方法标准)和严格执法的基础上,建立国家对测试单位、测试报告签字人员及仪器生产厂家的资质进行认定的制度。国家指定权威的专业单位定期对仪器、操作和成果进行检查,是否符合标准。并且,应与发达国家和地区互相认定,使我国的岩土工程测试进入国际统一市场。
5、完善岩土工程勘测
在我国工程项目建设的过程中,岩土工程勘测能够保证建筑物的安全性和稳定性,应该针对我国岩土工程勘测技术管理和应用过程中产生的问题,进行有针对性的强化和调整,促进岩土工程勘测水平的提升。应该了解勘察范围中场地的变化规律、范围、深度、类型、成因、地貌和地形等特征,对地基的均匀性和稳定性形成明确认识,并在此基础上,对影响工程施工的不利因素进行充分了解,例如:沟壑、河道、墓地、孤石等。研究对地场稳定性产生干扰的不良地质,并提出相关的防治措施。重视地下水的补给、排放水平、类型、水位变化和规律等,对地下水的腐蚀性进行准确评价,明确渗透性质,对静水压力、浮托力和动水压力的影响、作用进行评估,对地下水的不良影响进行分析,提出有针对性的防治措施,了解设计水位,明确基坑的周围环境,提供有效的岩土参数,对开挖边坡的稳定性和可行性进行研究和分析,选择适宜的支护结构。
三、结束语
综合上述,随着我国社会主义市场经济的飞速发展,岩土工程勘探技术水平不断提高,能够肩负复杂工程的施工、设计和勘察。岩土工程勘测是保证工程质量的前提,在勘探之前应该做好前期准备,按照我国的相关标准进行勘探,通过实施监理等措施,保证勘探工作的准确性和时效性,提高工程质量水平,为我国社会主义市场经济的飞速发展做出贡献。
参考文献
[1]陈晨,李晓元,刘博.浅谈岩土工程勘察中存在的问题及解决措施[J].科协论坛 2010(11).
关键词:岩土、工程、特点
中图分类号:P642 文献标识码:A
一、岩土工程是一门既古老又先进的专业技术,其实,早在上古时代,人们挖渠、修路、建造居室,就已经跟岩石和土打上交道了,而在近代工业化的过程中,建设厂房,开采矿山,兴修铁路以及水利等土木工程的实践当中,又涉及到了许多与岩土有关联的问题,但是,岩土工程真的当做一门独立的专业来说,还不到半个世纪,传进我国也只有二十年,对岩土工程的含义,以及岩土工程师的职业范围等,到现在依然有不同的认识。
《岩土工程基本术语标准》定义为:”土木工程中涉及岩石和土的利用,处理和改良的科学技术”中国大百科全书定义为:“土木工程的一个分支,以工程地质学,岩石力学,土力学与基础工程为理论基础,涉及岩石和土的利用,整治和改造的一门技术科学”,也有专家定义为:”土木工程的一个分支,研究岩土体(包括其中的水)作为支承体,荷载,介质或材料,必要时对其改良或治理的一门工程技术。”
二、岩土工程的外延岩土工程的实践性很强,从工程实践角度,包括下列范围:1、岩土作为支承体2、岩土作为荷载或自承体3、岩土作为材料4、地质灾害的防治5、环境岩土工程。
三、岩土工程和结构工程的关系。岩土工程和结构工程关系密切,这是显而易见的。无论房屋结构或桥梁结构,都建造在地基上。地基是否稳定,直接影响结构的安危;地基是否会产生过量变形,直接影响结构的功能,产生的次应力可能使结构超过设计极限。地基出了问题又很难补救。因此结构工程十分关心地基的稳定和变形。现在,一般地基设计均由结构工程师考虑上部结构要求统一完成,只有复杂地基基础问题或需专门处理的地基才要求岩土工程师参与。同样,岩土工程师在进行地基的勘察设计时,必须详细了解结构的型式,荷载及其分布,特别是基础的型式和刚度,了解对地基变形的限制要求,以便有的放矢。岩土工程师与结构工程师的密切配合至关重要。还有,岩土工程与工程地质的关系。首先说明工程地质与岩土工程的区别。工程地质是地质学的一个分支,是研究与工程建设有关地质问题的科学。工程地质学的产生源于土木工程的需要,其本质是一门应用科学;岩土工程是土木工程的一个分支,其本质是一门工程技术。从事工程地质的是地质专家(地质师),侧重于研究地质现象,地质成因和演化,地质规律,地质与工程的相互作用;从事岩土工程的是工程师,关心的是如何根据工程目标和地质条件,建造满足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解决工程建设中的岩土技术问题。因此,无论学科领域,工作内容,关心的问题,两者都是有区别的。 另外,岩石和土的主要特点有以下几点 1、岩石的裂隙性岩石总是或稀或密,或宽或窄,或长或短地存在着各种裂隙,这是岩石区别于混凝土的主要特点。这些裂隙有的粗糙,有的光滑;有的平直,有的弯曲;有的充填,有的不充填;有的产状规则,有的规律性很差。裂隙的成因多种多样,有岩浆凝固收缩形成的原生节理,有沉积间断形成的层理,有构造应力形成的构造节理,有表生作用形成的卸荷裂隙和风化裂隙,还有变质作用形成的片理,劈理等等。 2、土的孔隙性。土是一种散体材料,存在孔隙。对于饱和土是固,液两相;对于非饱和土,是固,液,气三相。于是产生了有效压力和孔隙压力;孔隙压力又有孔隙水压力和孔隙气压力。有效应力原理成了土力学区别于一般材料力学的主要标志,在土工计算中产生了总应力法和有效应力法两种原理和方法。在饱和土中,由于孔隙水压力的增长和消散,不同的加荷速率地基承载力不同;是否及时支撑,对软土基坑稳定有不同的表现。 四、对自然条件的依赖性和条件的不确知性
岩土工程作为土木工程的分支,是以传统力学为基础发展起来的。但很快发现,单纯的力学计算不能解决实际问题。原因主要在于对自然条件的依赖性和计算条件的不确知性。试与结构设计比较,结构工程师面临的材料是混凝土,钢材等人工制造的材料,材质相对均匀,材料和结构都是由工程师在设计时选定,是可控的,计算条件十分明确,因而建立在力学基础上的计算是可信的。而岩74I拜技博羌土,无论材料还是结构,都是自然形成,不能由工程师选定和控制,只能通过勘察查明而又不可能完全查明。因而存在条件的不确知性和参数的不确定性,不同程度地存在计算条件的模糊性和信息的不完全性。因而虽然岩土工程计算方法取得了长足进步,发挥了重要作用。五、岩土工程的测试可以分为室内试验,原位测试和原型监测三大类,还有各种模型试验,极为多样,各有各的特点和用途。同一种参数,又因测试方法不同而得出不同的成果数据。选用合理的测试方法成为岩土工程计算能否达到预期效果的重要环节。例如土的模量有压缩模量,变形模量,旁压模量,反演模量。土的抗剪强度室内试验有直剪和三轴剪;直剪又有快剪,固结快剪和慢剪;三轴剪又有不固结不排水剪,固结不排水剪,固结排水剪和固结不排水剪测孔隙水压力;原位测试有十字板剪切试验和野外大型剪切试验。由于试验条件不同,试验结果各异。用哪种试验方法合理,由岩土工程师根据具体条件确定。这种测试方法的多样性,也是岩土工程区别于其他工程技术一个重要特点。岩土工程分析计算时注意计算模式,计算参数和安全度的配套,而其中计算参数的正确选定最为重要。 岩土工程具有不严密性。不完瞢性和不成熟性 地质学和力学是岩土工程的两大理论支柱,两者互助补充,互相渗透,互相嫁接。力学是以基本理论为出发点,结合具体条件,构建模型求解。特点是从一般到特殊,严密,是一种演译推理的思维方法。地质学是在调查研究取得大量数据的基础上,分析,综合,对比,找出科学规律,从特殊到一般,是一种归纳推理的思维方法,侧重于分析成因演化,宏观把握,综合判断。由上可知,岩土工程迄今还是一门不严密,不完善,不够成熟的科学技术,处在”发展中”的一门科学技术,因而存在相当大的风险性。沈珠江院士说:土力学发展到现在,是”从学步走向自立”,岩石力学发展更晚,成熟程度还要低一些。 六、岩土工程崇高概念设计,狭义的概念设计可以理解为框架设计,从总体上勾划出设计框架,以备进一步细化。广义的概念设计可以理解为一种设计思想概念设计大体上可以概括为:在充分了解功能要求和掌握必要资料的基础上,通过设计条件的概化,先定性分析,再定量分析,提出~个框架,从技术方法的适宜性和有效性,施工的可操作性和质量的可控制性,环境限制和可能产生的负面影响,经济性等方面进行论证,从概念上选择一个或几个方案,进行必要的计算和验算,通过施工检验和监测,逐步完善设计。广义的概念设计,不仅在设计的初始阶段是必要的,而且要将概念设计的思想贯彻工程的始终。做概念设计,必须对原理有深刻的理解,有丰富的经验总结,有灵活的运作能力,总揽全局,掌握影响工程成败的关键,对设计的实施效果要有基本正确的估计。七、根据岩土工程的特点,技术控制可分为三个层面:第一层面,涉及人身健康,工程安全,环境保护等公众利益,国家利益的,应订入技术法规,由国家制订,强制执行,严格监管。包括勘察设计的基本准则,各种灾害的防治,有害物质扩散的限制等等第二层面,属于大量重复型的技术规则,如术语,符号,分类,常用测试方法,常用分析法等,宜制定具体而统一的标准,供工程师采用。第三层面,需因地制宜,结合具体工程处置的问题,诸如勘察工作的布置,岩土工程设计方案等,规范只对基本准则作出规定,具体问题由岩土工程师根据具体情况,发挥自己的学识和经验,进行综台判断,并承担风险责任 参考文献:
【1】方晓阳 新时期环境岩土工程的展望[J] 岩土工程学报,2000