論巖土工程勘察技術(shù)

王福超

摘要：巖土工程勘察是一種綜合性的工程地質(zhì)調(diào)查工作，巖土工程勘察的目的就是運(yùn)用各種勘察測(cè)試手段和方法，對(duì)建筑場(chǎng)地進(jìn)行調(diào)查研究，對(duì)修建各種建筑物的地質(zhì)條件和建設(shè)對(duì)自然地質(zhì)環(huán)境的影響作出分析判斷；以保證地基和上部結(jié)構(gòu)共同工作時(shí)，地基的強(qiáng)度、穩(wěn)定性以及不致于產(chǎn)生過(guò)大沉降變形的措施，分析并提出地基的承載能力；和提供基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工以及必要時(shí)進(jìn)行地基加固所需要的工程地質(zhì)和巖土工程資料。

關(guān)鍵詞：巖土工程；勘察；技術(shù)

各項(xiàng)工程建設(shè)在設(shè)計(jì)和施工前，都必須按基本建設(shè)程序進(jìn)行巖土工程勘察，而鑒于目前巖土工程勘察所依據(jù)的規(guī)范、規(guī)程較多，既有國(guó)標(biāo)、部標(biāo)，又有行標(biāo)、地標(biāo)，且各種規(guī)范、規(guī)程的要求也有不一致之處，又鑒于目前巖土工程勘察市場(chǎng)格局中，占主導(dǎo)地位的勘察行為主體在技術(shù)方面的大的方向和原則上基本達(dá)成共識(shí)，各單位要進(jìn)一步提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，就要多從細(xì)節(jié)上下工夫，使自己提供的勘察成果更直接、方便地滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，本文將對(duì)巖土工程勘察技術(shù)予以簡(jiǎn)單的闡述。

1 巖土工程勘察中存在的技術(shù)問(wèn)題

隨著我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展，眾多基礎(chǔ)建設(shè)項(xiàng)目和現(xiàn)代化超高層建筑物不斷興建，基礎(chǔ)和基坑開(kāi)挖深度也越來(lái)越深，各種公共建筑物的建筑風(fēng)格各異，其平面和立面變化大，給結(jié)構(gòu)和勘察專(zhuān)業(yè)帶來(lái)諸多的新課題，而采用傳統(tǒng)的勘察方法和傳統(tǒng)的勘察手段已經(jīng)很難滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要，這就存在著許多急需解決的巖土工程勘察技術(shù)問(wèn)題，這些問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：一是界面劃分問(wèn)題：主要有巖土體和巖石風(fēng)化程度的界面劃分，巖土構(gòu)造和軟弱結(jié)構(gòu)面的判定，以及不良巖土體的巖土界面等；二是巖土形態(tài)問(wèn)題：主要有不明地下物體、空洞及其分布形態(tài)、埋藏位置和埋藏深度的確定；三是巖土參數(shù)問(wèn)題：主要是那些難于取到原狀巖土樣和難于進(jìn)行室內(nèi)、外試驗(yàn)的巖土層如粗顆粒土、殘積土和風(fēng)化巖等。其巖土設(shè)計(jì)參數(shù)（承載力、變形指標(biāo)等）難于確定；四是綜合能力問(wèn)題：主要表現(xiàn)在：有一部分勘察技術(shù)人員缺乏對(duì)勘察各專(zhuān)業(yè)的野外和室內(nèi)原始資料的整理、分析、利用的能力，缺乏如何辨別真?zhèn)巍⑷未嬲?、補(bǔ)充印證、歸納總結(jié)的能力，而缺乏建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面的知識(shí)，就常造成勘察的目的性不明確，所提供的資料不能滿(mǎn)足設(shè)計(jì)的需要；五是技術(shù)素質(zhì)問(wèn)題：主要是勘察技術(shù)人員知識(shí)的廣度和深度問(wèn)題，勘察各專(zhuān)業(yè)之間缺乏內(nèi)部溝通、技術(shù)交流，對(duì)各自技術(shù)服務(wù)的對(duì)象和技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r不了解，導(dǎo)致碰到重大項(xiàng)目和復(fù)雜工程時(shí)束手無(wú)策，不知應(yīng)采用何種技術(shù)方法和手段去解決所碰到的技術(shù)問(wèn)題。

2 針對(duì)這些問(wèn)題，探討解決問(wèn)題的對(duì)策

要解決以上巖土工程勘察工作中存在技術(shù)問(wèn)題，可以考慮以下幾個(gè)方面：一方面可用工程物探可以連續(xù)加密測(cè)點(diǎn)的辦法以獲取連續(xù)的地質(zhì)界面，這就有效的解決了傳統(tǒng)鉆探手段以點(diǎn)帶面劃分地質(zhì)界面時(shí)常所帶來(lái)的劃分不準(zhǔn)確、漏判等缺點(diǎn)，而且還可以用綜合工程物探的方法更有效地解決傳統(tǒng)的勘察手段難以解決的許多巖土工程問(wèn)題；一方面是強(qiáng)化室內(nèi)、外的測(cè)試新技術(shù)及施工檢測(cè)技術(shù)的運(yùn)用，通過(guò)其所獲得的數(shù)據(jù)和資料，再經(jīng)對(duì)比分析，建立互相之間的關(guān)系，并以工程施工檢測(cè)所獲得的實(shí)測(cè)資料反算所得到的參數(shù)為對(duì)比依據(jù)，以確保所提供的巖土工程設(shè)計(jì)參數(shù)的可靠性；一方面是要不斷加強(qiáng)勘察技術(shù)人員的再教育以及技術(shù)培訓(xùn)，并且形成一種定期制度，以促進(jìn)人員知識(shí)的更新，各勘察單位必須施行內(nèi)部崗位輪換制度，促進(jìn)勘察技術(shù)的交流和知識(shí)滲透，盡可能地組織技術(shù)人員參加各種相關(guān)的學(xué)術(shù)活動(dòng)、講座，達(dá)到擴(kuò)大勘察技術(shù)人員的知識(shí)廣度和深度的目的，還要強(qiáng)調(diào)計(jì)算機(jī)技術(shù)的應(yīng)用，以提高他們的技術(shù)綜合能力。

3 巖土工程勘察新技術(shù)的應(yīng)用

隨著數(shù)字化的發(fā)展，傳統(tǒng)勘察方法已逐步過(guò)渡到數(shù)字化勘察，這既是發(fā)展的要求，也是發(fā)展的必然趨勢(shì)，而數(shù)字化勘察技術(shù)在應(yīng)用中關(guān)鍵在于以下兩個(gè)方面：一方面是數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)：基于GIS的巖土工程勘察涉及到的原始數(shù)據(jù)主要為地理信息方面的空間數(shù)據(jù)和非空間數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)來(lái)源包括：一是基礎(chǔ)地理數(shù)據(jù)：主要包括地形地貌圖和自然區(qū)劃圖；二是巖土工程勘察數(shù)據(jù)：主要有所研究區(qū)域的工程地質(zhì)勘探資料，各勘探點(diǎn)的所有信息（如地理、環(huán)境、土的物理力學(xué)指標(biāo)等）和各類(lèi)建筑場(chǎng)地的地層信息，比如年代、沉積相、液化等級(jí)等，而數(shù)字化巖土勘察工程數(shù)據(jù)庫(kù)系統(tǒng)的主要步驟有：第一步是巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)的概念模型設(shè)計(jì)：巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫(kù)管理作為巖土工程勘察數(shù)字化系統(tǒng)的一項(xiàng)基礎(chǔ)工作，是一個(gè)數(shù)據(jù)密集、處理復(fù)雜的數(shù)據(jù)庫(kù)應(yīng)用問(wèn)題，而為了能獲得反映信息世界的概念性數(shù)據(jù)模型，要將與實(shí)體和聯(lián)系相關(guān)的功能與行為剝離出來(lái)，僅從現(xiàn)實(shí)世界中實(shí)體的數(shù)據(jù)側(cè)面來(lái)建立模型即研究數(shù)據(jù)對(duì)象與屬性及其關(guān)系，并在此基礎(chǔ)上建立相對(duì)應(yīng)的數(shù)據(jù)庫(kù)表結(jié)構(gòu)；第二步是數(shù)據(jù)庫(kù)的建立與實(shí)現(xiàn)：巖土工程一體化系統(tǒng)的數(shù)據(jù)有三類(lèi)：用戶(hù)原始數(shù)據(jù)，系統(tǒng)中間數(shù)據(jù)和最終數(shù)據(jù)，原始數(shù)據(jù)由測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)組成，而測(cè)點(diǎn)數(shù)據(jù)又由測(cè)點(diǎn)幾何屬性數(shù)據(jù)（位置）和測(cè)點(diǎn)信息屬性數(shù)據(jù)，中間數(shù)據(jù)則包括根據(jù)原始數(shù)據(jù)系統(tǒng)自動(dòng)生成的地層層面等值線(xiàn)模型、三維表面模型、剖面模型等，根據(jù)這些模型可以生成用戶(hù)需要的各種圖件，還可以進(jìn)行各種信息查詢(xún)操作，而最終數(shù)據(jù)種類(lèi)繁多，主要是根據(jù)用戶(hù)需要由中間數(shù)據(jù)生成，包括圖形資料和文檔資料；二是數(shù)字化建模方法：目前采用的建模方法主要是數(shù)字表面模型法（Digital Surface Model），這種方法能夠最真實(shí)地表達(dá)地面起伏情況，數(shù)字表面模型法的基本內(nèi)容就是：通用精確表示工程地質(zhì)體外表面的方式來(lái)表示均質(zhì)地質(zhì)體，可以抽象為把一系列同屬性的點(diǎn)按照一定的規(guī)則連接起來(lái)，構(gòu)成網(wǎng)狀曲面片，進(jìn)而確定整個(gè)地質(zhì)體的空間屬性，而表面模型法的數(shù)據(jù)來(lái)源就是通過(guò)測(cè)點(diǎn)獲得的一系列離散的測(cè)點(diǎn)資料，包括測(cè)點(diǎn)的幾何特征數(shù)據(jù)和屬性特征數(shù)據(jù)，然后利用數(shù)據(jù)解釋結(jié)果重構(gòu)地質(zhì)體界面，而地形建模方法是采用某地區(qū)的DEM數(shù)據(jù)作為基礎(chǔ)，然后疊加遙感影像來(lái)完成三維地形的顯示，對(duì)正射影像圖進(jìn)行投影變換，并使用Photoshop進(jìn)行調(diào)色處理，作為地形紋理或者說(shuō)是三維城市的“底圖”，此外要涉及到的一個(gè)重要技術(shù)就是地質(zhì)三維數(shù)字化，也就是以地球三維地理空間中全面的地下各項(xiàng)內(nèi)容，包括地層、土質(zhì)、巖石、石油、天然氣、礦藏、海水、地下水、廢物等，對(duì)這些對(duì)象相應(yīng)在地球三維地理空間上各點(diǎn)的屬性、狀態(tài)、特征等的分布建立統(tǒng)一的三維數(shù)字化描述，而目前存在的問(wèn)題主要是：由于三維工程數(shù)值分析是基于已知離散點(diǎn)插值來(lái)實(shí)現(xiàn)的，但是地質(zhì)空間的分布又由于其自身的復(fù)雜性和不完全確定性，有時(shí)僅從地質(zhì)空間剝離出離散點(diǎn)，并不能進(jìn)行三維地質(zhì)工程屬性描述，同時(shí)由于工程地質(zhì)對(duì)象應(yīng)力、應(yīng)變屬性的相互關(guān)系無(wú)法把握，與現(xiàn)實(shí)地質(zhì)條件相差太遠(yuǎn)，而用于分析工程地質(zhì)應(yīng)力、應(yīng)變的前提即工程地質(zhì)條件又太簡(jiǎn)單，以及把已知力或位移邊界條件簡(jiǎn)化成離散點(diǎn)進(jìn)行考慮，因此建立起來(lái)的三維描述的適用性與精確性往往還存在誤差或者缺陷。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，對(duì)巖土工程勘察實(shí)踐分析，合理地選擇、運(yùn)用工程物探技術(shù)與傳統(tǒng)的勘探技術(shù)相結(jié)合，無(wú)疑是解決巖土工程勘察存在的技術(shù)問(wèn)題的最佳途徑，但是，任何的技術(shù)都有其局限性和適用性，我們要想有效地解決某些復(fù)雜的巖土工程勘察技術(shù)問(wèn)題，就必須采用多種勘察手段聯(lián)合使用，互相補(bǔ)充、互相驗(yàn)證。

參考文獻(xiàn)：

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