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[关键词]岩土工程 勘察新技术 应用
中图分类号:TU195 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2016)19-0179-01
简单来说,所谓的岩土工程勘察,主要就是指通过工程地质调查与测绘、勘探与采取土试样、原位测试、室内试验、现场检验和检测,对工程所在地的地形地貌、地层界面、地下水位、风化层等进行查明及分析,对建设场地的环境和工程条件进行真实且综合评价,编制勘察文件,为整个工程的施工提供现实参考和理论依据。所以,对于工程设计与施工而言,岩土工程勘察属于一种重要的先决条件。将岩土工程勘察工作落实到位有助于后续工作的高效开展。
一、岩土工程勘察技术存在的问题
在大多数情况下,工程项目的工期都相对来说比较紧张,这样一来,其就对岩土工程勘察工作做出了更高的要求。一方面,其需要要节省时间、提高效率,另一方面要保证勘察结果的全面性及准确性。我国幅员辽阔,地形情况极为复杂,再加上其它各种不利因素的影响,造成岩土工程勘察工作面临不小的难度,无法提供毫无缺陷的勘察结果。应用岩土工程勘察技术的过程中,主要存在以下问题:(1)没有当地地形地貌进行深入研究。如果只是单纯地考察施工点,那么将无法准确把握当地地基土层变化规律,进而导致资金浪费,甚至工期延误的问题。另外,勘察人员常常忽视环境对工程建设的影响,没有对施工设计展开充分的论证,从而导致了十分严重的后果;(2)在勘察结果方面存在问题。部分勘察工作队伍为了加快勘察进度或者降低成本,甚至采用了漏做或者少做勘察项目的办法,这种作业方式是不符合相关规范的;(3)在勘察报告编制方面存在问题。对于勘察工作而言,勘察报告是最终的结果和成果,是工程后续施工的重要参考依据。然而由于勘察过程中的各种问题,勘察资料常常暴露出质量不高的问题,有的缺乏科学严谨的阐述,有的甚至脱离了工程的实际情况,最终无法发挥其应有的作用;(4)勘察信息数字化程度低。勘察部门提供的勘察信息大多表现为图纸、表格以及文字等形式,在内容方面一般为定性描述。该种情况导致设计人员无法对勘察信息有一个直观而准确的理解,从而造成勘察信息的两大难问题,一是处理难,二是利用难。
二、岩土工程勘察新技术的应用
(一)数字化岩土勘察工程
通常情况下,就针对于数字化岩土勘察工程的数据库系统来说,其主要的运行步骤为:(1)勘察数据库的概念模型设计。作为一个集中各项数据并且处理较为困难的数据库应用问题,岩土工程勘察数据库管理是此类数字化系统的基本工作之一。只有将地质实体与有关的性能行为分离开来,才能够得到显示信息世界的概念模型,并以测量的真实数据为基础,间接建立概念数据模型,研究数据实体和性能及相互之间的关系,同时要以此为前提设计一个对应数据库表结构。(2)数据库的建立与实现。此类工程的一体化系统数据可划分为三种,分别是用户原始数据,系统中间数据以及最终数据。第一种数据由各分散的测点数据组合而成,其中的测点数据又包括几何属性以及信息属性数据;第二种数据是基于第一种数据系统电子化而自动形成的,包括地表等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,以这几种模型为基础,能够制作出用户要求各异的图件,并且能够实施多类信息查询操作功能;第三种数据包含了各种各样的类型,通常是按照用户的要求,根据中间数据获得,含有图形文件以及文档文件。
(二) 数字化勘察技术
在新的社会时期当中,数字化技术得到了飞速的发展与广泛的运用。以往的工程勘察技术也渐渐向数字化勘察迈进着,这在一方面遵循了发展的内在要求,另一方面也体现了发展的必然趋势。此类勘察技术在运用中主要有两大方法:①数字化建模方法:②地形建模方法。由于数字表面模型能够真实地显示区域内地形的起伏状况,因此目前我国主要使用此类建模方法进行岩土工程勘察。这种建模方法的工作原理主要是用一种精确的方式来表示地形表面的情况,换而言之即为将一些性质相同的点在遵循一定要求的前提下互相连接起来,形成一个网状的表面图,通过这个曲面图进一步来分析确定整个地形区域的属性。此建模方法中运用到的数据信息是通过测量得到的一些较为分散的资料,其中含有几何和属性特征的数据,将这些数据集中起来分析测量结果,从而构造此岩土工程实施区域的地质体界面。第二种建模方法则是以工程施工地区的OEM数据信息为前提,通过叠加遥感影像这种方式呈现立体地形的图像。除此之外,地质三维数字化也是一个具有非常高技术含量的工程勘察新技术。这项新技术是利用电脑技术对地下的各项内容如石油、土层、岩石等进行三维数字化处理,将各项内容的性质状态和特征等分别呈现于三维空间中以并三维数字化对其进行统一描述。
(三) GPS感应系统信息采集法
作为现代化科学技术的一个主要代表,现阶段,GPS技术已经被广泛的运用到了工程勘察当中,全球定位系统逐步取代了过去的工作方式,以往的测量方式是静态的测量,现在已经向动态式的测量不断转化,工作原理是通过一定的定位导航来建立坐标系统,展现出具体明确的位置条件信息。GPS系统的应用方便了岩土环境详细调查工作,减小了人力投入,降低了资金投入量,大幅提高了工作效率,降低专业技术人员的工作难度。有些信号无法到达的特别区域,已经进行了专项的技术研发工作,开辟了新的研究领域。
三、结语
总而言之,在新的社会时代背景下,现代化勘察技术手段在岩土勘察工作中的应用是顺应时展的脚步,专业技术人员应该合理分析我国的岩土工程勘察现状,发现工作中存在的问题和不足,及时调整工作方向,将新技术手段运用到实际的工作中,让新技术为勘察工作服务,大幅提高岩土勘察工作的效率,降低人员的工作强度。通过多方面的共同努力,实现岩土工程勘察行业的稳步发展,不断进步。
参考文献
[1]曾鹏,杨福荣,杨凯.新方法新技术在岩土工程勘察中的应用[J]. 城市地理,2016,02:61.
一、岩土工程勘察对象的基本特征
虽然岩土工程构造的起因、规模、形态、结构差别很大,但任何复杂的地质构造都可以抽象为点、线、面、体四种元素的集合。点状构造如测点等、线状构造如地质剖面线等、面状构造如人工填土层等厚度面等、体构造如地下岩体等。任何地质对象在空间上都占有一定的位置和范围,具有一定的形态和性质特征,并与其它地质对象之间存在着一定的空间联系:因此地质对象的基本特征可归结为空间特征、属性特征和空间关系特征三个方面。空间特征表示地质对象所处的空间位置特征,也称作几何特征或定位特征。地质对象一般是通过地质体来反映的,地质体的形态通常是不规则的,而且具有不同的产状。属性特征表示地质对象的各种性质特征,如地质对象的年代、岩性、孔隙度、渗透率、含水性、力学强度参数等。不同的地质对象具有不同的属性特征,同一地质对象的属性特征在空间上往往是不均一的。如岩体的抗压强度随着位置的不同而发生变化。地质对象之间的空间关系主要为拓扑关系,包括邻接、包含、相离等关系。从上述分析不难看出,三维地质模型应该是对研究范围内各种地质对象的几何属性和拓扑信息的表达。岩土工程建模就是要建立岩土工程空间特征与岩土工程属性特征之间的对应关系。
二、数字化技术在岩土工程勘察中的应用
1.岩土工程的数字化建模方法岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确地表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法。也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据。然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性。有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法。
2.岩土勘察工程数字化数据库系统的建立岩土工程勘察信息处理系统是一个信息处理系统,信息或数据及其作用在信息或数据之上的处理是系统需求分析的主要任务,即要弄清需要有哪些数据,数据之间有何联系,数据本身有何性质,数据的结构和应对数据进行哪些处理,每个处理有什么逻辑功能。因此,为了把用户的数据要求明确地表达出来,首先在较高的抽象层面上,使用一种面向问题的数据模型(概念性数据模型),按照用户的观点来针对数据和信息建模,最常用的方法是实体一联系方法。实体是客观世界中存在的且可相互区分的事物,它可以是人、事物,也可以是抽象的概念或联系,而联系则反映了信息世界中实体内部或实体之间的关系。岩土工程勘察数据管理的实体主要有:钻孔、地层、图形资料、文档资料等,岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系。实体一联系方法是抽象和描述现实世界的有力工具,用E.R图表级的概念模型独立于具体的RDBMS所支持的数据模型。
3.数据库建立及实现过程岩土工程一体化系统的数据有三类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据(地层厚度、地层顶面标高、含水率、孔隙度、抗压强度等参数)。中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,按照这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作。最终数据种类繁多,主要是根据用户需要由中间数据生成,包括图形资料(如单孔柱状图、连线剖面图等)和文档资料(如地质勘察报告等)。由于岩土工程的复杂关系,对于岩土工程的数据库管理必须严格遵循时间序列,即遵循原始数据一中间数据一最终数据的关系。
[关键词]岩土工程;勘察;数字化
一般岩土工程信息,包括地形地貌、地下水位置、断层、底层界面以及各种物探、化探资料,均是直接从野外测量或用于某一工程设计,在工程完成后,这些资料即被置之一旁,即使日后再被利用也只是一些离散数据,技术人员很难直接利用其再去分析工程地质参数的分布规律。且传统的岩土工程资料分析及解释往往局限于静态的、二维的表达,直观性较差,不能很好地揭示空间变化的规律,不能满足工程的空间分析要求。因此,随着计算机技术的发展及勘察技术手段的完善,如何有效地采集、存储、管理、利用、交流各岩土工程勘察项目中的基础数据,成为当今岩土工程勘察中的一个重要课题,笔者对此略谈己见。
1.数字化岩土工程勘察概述
所谓数字化岩土工程勘察,即是应用现代测绘技术、计算机技术、数据库技术、网络通信技术及CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用,达到快速、高效、准确的应用勘察成果目的,大幅度降低由于勘察成果的低效使用引起的设计变更,及其他工程质量问题,有效的节约社会成本资源。
2.当前岩土工程勘察数字化存在的不足
当前,随着3S技术的发展与集成,促使岩土工程勘察进入到以数据库为核心的勘察设计一体化产业体系,但值得注意的是,虽然目前计算机辅助设计(CAD)已广泛应用于岩土工程勘察设计中,功能日益完善,但由于种种因素,一部分地区岩土工程勘察数据的数字化程度相对较低,仍存在一些问题,如,由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失;数字化地图与数字化设计系统间接口不匹配,不同软件之间数据的传递不够贯通;勘察信息数字化程度低,勘察部门最终提交的勘察报告中以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多,既造成设计人员对勘察信息难于准确理解,又造成对勘察信息处理、利用上的困难。如上问题的存在,原因概括起来主要为:一是施工现场环境恶劣。勘察工程施工现场多为粉尘、泥浆等不适合高精密电子仪器作业的恶劣环境,客观上限制了PDA、笔记本电脑及精密电子设备的应用。二是部分单位采用的传统岩土工程勘察设计软件功能单一。一些单位在勘察数据的统计处理及制表制图方面功能比较完备,但与CAD设计软件的接口匹配性低,影响了设计CAD的系统效率,有的更未引入GIS系统,使每个岩土勘察项目成为孤立的项目单元,料缺乏共享性,没有相互印证的作用,无法对较大规模的区域内的构造进行总体评估。三是由于室内资料整理缺乏专业人才,影响了后期资料的整理工作,结果往往是工程结束后,技术人员将资料装盒归档后即束之高阁,导致很多项目的宝贵资料失去了与相邻项目的资料进行对比的价值,技术人员对于计算机的处理水平,尤其是在GIS和数据库方面的操作水平有待提高。
3.岩土工程勘察数字化的实现
由上述可见,目前岩土工程中勘察与设计分离、设计软件功能不完善等问题较为突出,而要解决这些问题,迫切需要建立一体化的体系。所谓一体化,即是将一些分散而多种多样的要素或者单元合并组合成为一个更加晚上或者协调的整体,在岩土工程勘察设计中,一体化通常认为是将不同的学科结合起来的一种方式,这种方式有助于建立一种全新的分析过程。岩土工程勘察一体化系统主要设计地理信息系统(GIS)、计算机图形、数据库、地质学、地质统计学、地质建模、AutoCAD及Word自动化等,其特点是勘察、设计各环节使用计算机作业,勘察阶段为设计阶段,上道工序为下道工序以及各专业工种间提供接口数据文件以使数据传递流畅。而要实现岩土工程勘察设计的一体化,首先应该实现岩土工程勘察数字化,岩土工程勘察数字化是实现一体化的先决条件。要实现岩土工程勘察数字化,具体如下:
3.1分析岩土工程勘察对象的基本特征。岩土工程勘察对象构造的规模、起因、结构、形态差别较大,但所有复杂的地质构造都能抽象为点、线、面、体四种元素的集合。任何地质对象在空间上都占有一定的范围及位置,有一定的形态和性质特征,且与其他地质对象间存在一定的空间联系。因此,地质对象的基本特征可归结为空间特征、属性特征和空间关系特征三个方面。
3.2分析岩土工程勘察建模的依据。岩土工程地质模型是人们对客观事物认识的精炼和图示化。建模最基本的依据是观点及理论基础。这里推崇岩体岩土工程力学,其核心观点就是岩体,结构面起主导作用,软弱岩层(软岩)起着起始变形与突破的作用。结构面类型较多,性状复杂,不仅有软硬之分,还有大小之分和分布上的随机性。
3.3明确岩土工程勘察建模的过程。一是工程变量预测。岩土工程地质建模的主要目的之一就是预测一个或多个工程地质变量的空间变化。在工程地质中,变量则是地层、构造、断层等的空间分布特征及其物理力学性质;在污染评价中,变量是土壤或地下水的污染程度;在矿产评价中,变量是矿石品位;在地下水研究中,变量是水动力参数,如水流速度。对某些研究区域的相关地质变量由于不可能进行连续的量测,往往取一些有代表性的点,然后再利用各种不同的预测技术,来推测出整个研究区域的该地质变量的空间变化规律。二是岩土工程地质特征解释。一般包含条件化及离散化两方面,即以岩性或岩土类型等控制特征为条件,将工程地质信息进行离散化,从而确定工程地质边界和相关特征描述。
3.4基于GIS的岩土工程勘察数字化技术的实现。一是岩土工程勘察数据库的概念模型设计。岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作,是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。二是数据库建立实现。岩土工程一体化系统的数据有三类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据;中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,根据这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作;最终数据种类繁多,主要是根用户需要由中间数据生成,包括图形资料和文档资料(如地质勘察报告等)。
3.5数字化岩土勘察的规范化。岩土勘察按行业划分,主要有工民建、公路、铁路及航务等,虽然各行业都有相应的勘察规范,但仅局限于对勘察手段、勘察理论及勘察技术的规定,在勘察成果数字化方面仍是一片空白。实际工程活动中,各勘察设计院均有一套自己的软件系统以及成图数字化软件,但相同的行业在不同的地域或相同的地域在不同的行业对岩土勘察成果的数字化要求、流程、程序软件均存在较大差异。这就导致了同行业规范框架下生成的成果却杂相丛生,难以和现已规范程序化的设计软件接轨。因此,各行业的岩土勘察对成果的数字化应采用统一的标准,可指定唯一的机构组织各行业的主要成员对勘察成果数字化程序及软件进行汇编,并可向社会各界进行邀请参与,制定一套统一标准的勘察成果数字化程序软件,各行业或单位在应用时仅选择适合于本行业的规范,在输入通过勘察手段获得的相应的参数后,即可数字化生成统一标准的勘察成果资料,并与现行的设计程序软件耦合,便于高效地应用勘察成果,提高勘察设计生产效率,降低社会资源成本。
参考文献
[1]张寒冰.我国数字化岩土工程勘察的应用分析[J].民营科技,2011,(10).
关键词:岩土工程;勘察;建议
中图分类号:E271文献标识码: A
引言
岩土工程在整个建筑工程施工过程中具有十分重要的地位,岩土工程勘察更是建筑工程中施工的前提工作。在一般情况下,因为工程整体的勘察任务比较严重,并且工程的勘察时间比较的短,所以,一旦问题出现的时候,岩土工程勘察都结束了,这就会给岩土勘察工程带来很大的安全隐患。因此,加强对岩土的勘察,做好对岩土工程勘探的工作,对于整个工程活动的能够顺利的开展有着重要的意义。
一、岩土工程勘察
(一)岩土工程勘察的概念
岩土工程勘察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。
(二)岩土工程勘察的目的
岩土工程勘察的目的:按照建筑物或构筑物不同勘察阶段的要求,为工程的设计、施工以及岩土体病害治理等提出详细的岩土工程资料和设计、施工所需的岩土参数;通过精心勘察、详细分析,对建筑地基作出岩土工程评价,并对地基类型、基础形式、地基处理和不良地质作用的防治提出建议。
(三)岩土工程勘察的方法
1.岩土工程测绘。在岩土工程勘察过程中,测绘作为勘察的基础工作,通常在勘察的初期阶段进行。这种方法是利用地质、岩土工程理论,观察并描述地面的地质现象,对其性质和规律进行分析,并以此推断出地下地质的情况,为接下来的勘探、测试等其它勘察工作提供依据。
2.勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等多种方法。应该依照岩土的特性和勘察的目的来选择合适的勘探方式。在工程地质勘探过程中,按勘察或工程设计施工技术要求,从钻孔(或从探坑、探井、探槽)内某一深度处采取一定数量的实物样品,来确定地下土质类型。
3.原位测试与室内试验。为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数是原位测试与室内试验的主要目的。原位测试通常都借助于勘探工程进行,是详细勘察阶段常用的勘察方法。测试结果与室内测试相比,更接近现场施工情况,但需要较多的人力物力,多应用于重大工程。
4.现场检验与监测。提高工程项目的效率,确保工程安全和质量是其主要目的,现场检验包括施工阶段岩土工程勘察之前的检验结果确认以及岩土工程质量控制和施工监理。现场监测主要包括建筑和各种加载作用于岩石和土壤的行为反应监测,监测结构的建设和运营对环境监测的影响等。
二、岩土工程勘测中常见的问题
(一)勘察前的准备工作不足,缺乏必要的资料
当前,我国的岩土工程勘察单位在施工过程中为了节省成本,在勘察时会出现较多的随机行为,这主要是由于勘察前的准备工作不足而导致的。由于没有编制工程勘察施工纲要,部分施工前的准备工作只是形式上的行为,在实际工作中没有按照对应的勘察纲要进行。而勘察纲要作为岩土工程勘察施工的准绳,其对保证勘察工作的准确度及勘察程序控制有重要作用,在勘察之前必须通过该纲要对勘察流程进行控制。
(二)野外勘探工作中需要注意的问题
1. 勘探点的布设问题
在勘察工作中,因为项目基础形式和结构形式的不同,勘察施工的深度也不同。例如,对于一般层数在5-6层的砖混结构住宅,勘察深度一般控制在15m就能够满足工程建设的需要。而当层数同样是5层的框架式结构商场时,因为建筑结构的柱网载荷较大 ,在建设过程中可能采用桩基,因此在勘察时必须将勘察孔的深度超过15m。
同时,对于底层地质结构不同的勘察工程而言,对应的勘察深度是不同的。例如,当建筑结构处于埋藏较浅而且工程地质情况较为密实时,勘察孔的深度可以适当较浅;而当建筑工程处于地质性较差的软土地区或者是湿陷性土壤地层时,则必须设置较深的勘察孔,而且在勘察前必须对地层的情况由基本了解。但是 ,当前在勘察施工的过程中,由于勘探施工成本被进一步压缩 ,在勘察中可能存在勘察深度不足、勘察点布设不合理的问题,从而给工程建设带来隐患。
2. 野外地层的划分问题
对野外地层的合理划分是内业资料整理工作的重点。对于规模较大的工程项目而言,因为施工通常是采用多台钻机平行作业的方式进行的,整个勘察施工项目是由诸多技术人员共同完成的,各个班组之间施工后的技术数据在汇总到内业整理之后,可能存在对应的冲突。为了避免在野外施工中出现这样的问题,必须在施工之前将技术人员集中到一处,对一个活若干个钻孔进行共同勘探,确定技术资料编辑的统一样式。同时安排专人对勘察区域现场的整体野外分层进行连线,一旦出现异常则及时处理,确保勘察工程的整体质量。
(三)内业工作问题
内业工作的一个主要问题就是内业资料的整理欠规范。内业资料的整理过程中,因为工作人员对统计概念以及相关理论的不理解,例如在岩土数据统计及分析过程中没有将明显的异常值予以剔除,导致变异系数、标准差等技术数据过大,最终使得勘察得到的结果不尽合理,甚至得到错误的勘察数据。同时,对于岩土勘察中相关数据的理解偏差,例如岩土参数标准值的理解过于片面,同样会造成偏差问题。同时,勘察报告内容的不完整性以及形式的欠规范同样会造成勘察结果不准确的问题。
三、岩土勘察工程中问题的解决对策
(一)强化勘察市场管理,大力推行监理机制。主要表现在三个方面:
1.强化审查、管理勘察纲要和勘察合同。避免出现越级现象;
2.强化现场的勘察监督。构建勘察现场旁站机制,避免出现不规范取样、试验、编录和打假孔的现象;
3.强化审查勘察报告,逐一审查勘探(报告中的)数据、质量、数量、结论,尤其要论证基础方案,重点把关施工建议、稳定性评价,避免在勘察报告中仅注重描述,而缺乏进行深入分析、评价的现象。所以,勘察单位必须推行完善质量管理,强化社会监督机构、政府部门对勘察市场进行严格管理和监督,保证勘察市场正常、合理的运行。
(二)注重环境和工程的共同作用。由于环境受工程建设的影响,尤其是在工程施工、运营的过程中,可能出现各种岩土问题,必须进行重复论证和预测,采用相应的治理措施。
(三)还应该加强对项目的勘察纲要与合同的日常审查与监督。在实际的岩土工程勘查中,如有必要,聘请专业监理部门负责监督,避免出现不规范作业、编制虚假记录、不按相关规定布孔等行为现象的发生。加强勘查技术人员的专业技能的培训,减少勘察活动中的违规行为,提高勘察成果的科学性,为工程建设打下坚实基础。除了要加强对现场的勘查工作之外,还应做好周边环境条件的调查了解,为后续工作提供充足依据。
(四)加强地方性勘察工程,保证勘察规范性
因为环境地质条件存在的差异性,导致当前设置的统一性的勘察标准并不能完全适合所有的区域环境。尤其是在一些复杂地质环境中,统一的地质勘察标准不能完成相关的勘察工作。所以,适当增设地方性的地质勘察标准,对地质勘察工作进行适当的规范,这是保证岩土工程勘察工作结果准确、有效的重要途径。
结束语
面对当前岩土勘察工作中存在的主要问题,勘察单位必须根据单位自身的实际情况采取针对性的勘察技术和设备,通过加大对勘察技术人员的培训来提高勘察人员的勘察技术整体水平,建立起一支勘察技术过硬的队伍。由于勘察工程是一个系统的工作,其所面对的问题包括设计和野外作业等多个方面,影响因素是多方面的,在具体的勘察过程中要结合具体情况予以解决,最终达到持续提高勘察工作整体水平的目的。
参考文献:
[1]贾少华.岩土工程勘察中存在的问题与对策[J].中国水运(下半月),2011,12:210-211.
[2]陈志芳.当前岩土工程勘察中存在的问题分析[J].建筑设计管理,2011,12:56-57.
[3]张敏.岩土工程勘察中水文地质问题分析[J].科技风,2012,09:131.
关键词:岩土工程勘察;物探;GIS;地质钻探;数字化技术
中图分类号:P62文献标识码: A
一、岩土工程勘察常用技术
(一)岩土工程物探技术
工程物探是岩土工程中的重要组成部分,也是岩土工程勘探及检测的重要方法,工程物探技术受到地形及场地限制的可能性较小,因此具有节省费用、时间及勘察准确的特点。在这里就主要介绍几种现代岩土工程物探技术。
1、探地雷达技术
这种技术是运用超高频脉冲电磁波并探测地下介质分布情况的地球物理勘察技术。主要是依据地下介质的不连续性对地下目标进行探测的,这种技术具有高工作效率、操作方便、分辨率高、无破坏性等优点,在探测浅层岩土情况上,是传统勘探技术所无法比拟的。
2、CT 技术
CT 技术被称为地震波层析成像技术,是运用不同方向地震波的走势对地质内部结构进行探测且成像的一种技术。这种技术是最近几年才发展起来的,它能运用适当的激发点及接收点对不同的地质进行探测获取地震波,根据波动的走势来反映不同地质的弹性波速,并最终获得该地质的分布图像。
3、TSP 勘察技术
这种技术被称为隧道地震勘察技术,是有软件及硬件组成经过优化的测量系统,所运用的是深度偏移成像的方法。这种技术所具有的特点是抗干扰能力强、分辨率高、勘测距离远及对施工影响少。
(二)GIS 勘察系统
这种勘察系统也被称为地理信息系统,是集制图、数据库及空间分析能力为一体的岩土勘察技术,它是通过与原有的项目数据进行对比当前的项目数据,从而对当前的数据进行分析与印证,从而甄别出数据偏离较大的错误数据,而且可以对工程工作的前期分层中的漏洞进行分析处理。这种勘察方法能够对工程地质数据或资料的输入及存储进行可视化的动态检索或查询,它增强了 GIS 专业的适用性,并能快速准确及方便的实现对地质领域的数据处理、空间数据的分析及多头成果的表达。GIS 技术原来应用较多的领域是煤矿领域的地质探测,随着计算机技术的发展,GIS 技术的应用也越来越广泛,并被应用到了岩土工程的勘查中,这种技术的应用有其必然性及可行性的,带来了社会效益及经济效益的同时,还实现了地理信息资源的共享。
二、岩土工程勘察存在的技术问题
(一)粉土的划分问题
按照相关规定,岩石粉土是一种粒径大于 0.075mm 的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。但在实际应用中,由于区分粉土的试验比较复杂,经常存在疏漏,导致仍然有很多没有按规定划分的粉土。有的时候,粉砂作为过渡体,也可以帮助测定塑性指数,但经常会出现一些误判,有一些特殊情况下,如有些地方由于发生地质震动,且地震烈度小于或等于Ⅵ度,因为粉土本身不是基础持力层,那么就仍然只有以塑性指数来判定粉土的情况比较合适。
(二)剪切方法的选择问题
按照有关土工试验方法的有关规定,剪切方法的选择有很多,而在实践中,现很多勘察设计单位没有配备三轴剪切仪,多用快剪仪进行剪切试验。直剪试验受力条件复杂,排水条件不易控制。快剪试验一般适用于渗透系数小于 6~10cm/s 的细粒土,但粉质粘土渗透系数一般都大于 5~10cm/s,也就是说,在这种情况下,用直剪试验就已经显得十分勉强。我们在进行室内试验时,发现这样的问题更加严重,剪切方法的不恰当选择,很容易就导致岩土无法满足实际的系数要求,甚至导致无法剪切。虽然直剪试验较其他剪切方法而言,在操作上要简单方便很多,但它粉质粘土和一些较弱的土的强度测试指标的可信度却不够高,所以还是不能够广泛应用于各类测算中。相较之,一定数量的三轴剪或许是更加可行的剪切方法。
(三)膨胀土的固结试验问题
岩土工程勘察的一个十分基础的环节就是对膨胀土的固结试验。在进行固结试验的过程中,通常结果为,当膨胀土大于膨胀力的分级荷载作用的时候,其百分表读数应该为负数值,反之则为正常值。但是在实际操作中情况却往往相反,当膨胀土大于膨胀力的分级荷载作用的时候,其百分表读数反而为正数值,而当膨胀土小于膨胀力的分级荷载作用的时候,其百分表读数却又为负数值。这种错误的情况反应,在某种程度上就给膨胀土的评价工作带来了一定的困难,也给后期的工作带来的意想不到的问题。
三、岩土工程勘察技术措施及发展趋势
(一)技术措施
1、提高对实地考察时岩土取样和原位检测工作的关注
岩土取样和原位检测是岩土项目考察结论得出的根本依据,也是完善和优化岩土项目考察技术的关键。
(1)检测资料是分析评估的根本,若资料不全面、可靠、合适,那么分析评估的结论都是没有意义的。岩土项目规划计算的稳定性和精细性是根据计算的形式和数字来决定的,计算数字要重要于计算形式。
(2)岩土项目检测是很困难的,钻孔取样和样品制作时,在这一过程中肯定会受到干扰和环境的影响,最终会影响到检测的结果。岩土的体质是不平均分布的,它们的变化很多,检测的结论是具有代表性的。
2、对地质钻探的流程加以关注
岩土项目考察中的地质钻探工作是工作的重心, 也是体现考察的最好方式, 所以行使岩土项目地质钻探时一定要依照不同的岩体、地层形式和取样、检测的条件对钻孔方案进行规划,让其可以适合技术的需要,也能获得经济效益。
(1)钻孔口径要依照钻探的目标和钻进的技术来决定,使用原状土样的钻孔口径≮91mm;若只要确定粘性土地层的钻孔,口径≮36mm;若在潮湿且低陷的黄土中,就要钻孔口径≮150mm。
(2)在取Ⅰ、Ⅱ级土样时的钻进要着重关注Ⅰ、Ⅱ级土样的钻进条件。 在软土、砂土、碎石土中最好的选择是泥浆护壁,若是应用套管,则要保证管内水位等于或者较高于地下水位,这样取样位置要低于套管底部 3 倍孔径以上的距离,避免击入套管时,采取的土样受到干扰。
(3)可以使用冲刷、冲击和振动等形式进行钻进,要在取样位置 1m 之上使用回转钻进的方式。放置取土器之前要清理干净钻孔,下面遗留的物质厚度不可大于取土器废土段的长度。
(4)采取土样最好的选择是快速静力连续压入法,还可以运用重锤少击的方式,不过导向器材一定要存在,减少锤击时的位移。使用这种方式,钻探的品质才能得到保障,得出的考察数据才会更精准。
(二)发展趋势
1、数字化技术的应用
数字化岩土工程勘察是应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术及 CAD 技术,通过计算机及其软件,将工程项目的所有信息有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化 CAD 技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的智能化的工程勘察设计体系,主要解决的是岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化和岩土程勘察数据库的设计。
2、基于 GIS 的岩土工程勘察数字化技术
如今,以地理信息系统技术支持、数字化获取、管理和应用空间定位信息,数据库技术存储、管理海量属性数据的地质数据库信息系统已应用于地质学各个领域。基于 GIS 的地质信息数据库建设涉及的主要问题是系统的数据库结构。岩土工程勘察数据库的概念模型设计。岩土工程勘察信息处理系统是一个信息处理系统,它的主要任务是信息或数据及其作用在信息或数据之上的处理是系统需求分析,即要弄清需要有哪些数据,数据之间有何联系,数据本身有何性质,数据的结构和应对数据进行如何处理,每个处理有什么逻辑功能。
因此为了把用户的数据要求明确地表达出来,首先在较高的抽象层面上,使用一种面向问题的数据模型(概念性数据模型),按照用户的观点来对数据和信息建模,最常用的方法是实体联系方法。岩土工程勘察数据管理的实体主要有钻孔、地层、图形资料、文档资料等,岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系。
参考文献