巖土工程勘察中的基礎(chǔ)地質(zhì)技術(shù)應(yīng)用

蔣小紅

摘要：巖土工程勘測(cè)在我國工程建設(shè)準(zhǔn)備中起到了非常重要的作用，作為前期準(zhǔn)備的一項(xiàng)重要內(nèi)容，相關(guān)的巖土工程勘測(cè)人員需要掌握常見的基礎(chǔ)地質(zhì)技術(shù)，目的是提高巖土勘測(cè)的質(zhì)量，保證巖土勘測(cè)的精準(zhǔn)。

關(guān)鍵詞：勘察；技術(shù)；巖土；工程；施工

一、前言

巖土工程勘測(cè)技術(shù)隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)展現(xiàn)出了新的特點(diǎn)，隨著我國對(duì)于技術(shù)發(fā)展的重視，在巖土勘測(cè)技術(shù)中，從傳統(tǒng)的方法已經(jīng)逐漸向著計(jì)算機(jī)建模的方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，本文重點(diǎn)對(duì)該問題進(jìn)行了詳細(xì)的分析。

二、傳統(tǒng)巖土工程地質(zhì)勘測(cè)技術(shù)

1、原位測(cè)試?？辈旃ぷ髦械脑粶y(cè)試注意必須根據(jù)相應(yīng)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測(cè)試，不能為了降低工作量或者追求簡單而選擇錯(cuò)誤的測(cè)試方法，比如：在標(biāo)準(zhǔn)貫入測(cè)試中不對(duì)桿長和孔深進(jìn)行調(diào)整，這是不符合規(guī)范要求的，因?yàn)槿绻椎状嬖跉埩艋蛘呖s孔就不能保證貫標(biāo)器落在孔底的位置，就不能保證標(biāo)貫數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。按照規(guī)范和要求進(jìn)行的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)有利于確保測(cè)試位置處于縮頸，并及時(shí)控制孔底有殘留的情況，同時(shí)也能及時(shí)的發(fā)現(xiàn)極軟弱的地層，根據(jù)標(biāo)貫的自沉和自陷情況來確保測(cè)試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。靜力觸探試驗(yàn)是指利用液壓靜力觸探的雙橋探頭進(jìn)行試驗(yàn)，利用微機(jī)來收集整理信息并自動(dòng)化的處理信息，繪制相應(yīng)的觸探曲線。動(dòng)力觸探試驗(yàn)是判斷風(fēng)化基巖物理力學(xué)的性質(zhì)的方法波速測(cè)試主要是用來判斷旌工場(chǎng)地的土的種類，并根據(jù)各層土剪切的速值等判斷出場(chǎng)地的種類，對(duì)場(chǎng)地的覆蓋層厚度進(jìn)行測(cè)試，從而準(zhǔn)確的判斷地基的土液化。

2、室內(nèi)試驗(yàn)。室內(nèi)試驗(yàn)主要是針對(duì)擬建場(chǎng)地的巖土存在的問題，對(duì)巖石的物理力學(xué)方面的性質(zhì)進(jìn)行分析，并為之后的巖土工程施工、評(píng)價(jià)、分級(jí)等奠定基礎(chǔ)。室內(nèi)試驗(yàn)主要是指根據(jù)土的物理學(xué)性質(zhì)來判斷土的一般物理性質(zhì)。同時(shí)利用壓縮試驗(yàn)來分析土的壓縮性質(zhì)，利用顆粒分析方法來確定砂土的名字。

三、巖土工程勘察中的關(guān)鍵問題

1、地下水問題。對(duì)于巖土的勘察過程中，水文的勘察是勘察過程總的重點(diǎn)，對(duì)于巖土下層的地下水會(huì)直接影響到我國很多建筑的施工，目前我國對(duì)于地下水的數(shù)據(jù)采集基本上是使用采集后，使用相關(guān)的儀器進(jìn)行分析，最后通過計(jì)算機(jī)進(jìn)行詳細(xì)的整合。而是的滲透壓以及地下水在施工過程中的控制，都是依據(jù)勘察過程的數(shù)據(jù)，所以勘察的結(jié)果的準(zhǔn)確性對(duì)于建筑施工的安全具有重要意義，對(duì)于地下水的采集和勘測(cè)必須采用科學(xué)的方法。

2、地質(zhì)構(gòu)造問題。巖土工程勘察中，要對(duì)相關(guān)的地質(zhì)構(gòu)造進(jìn)行有效掌握，了解沿線地質(zhì)的大致走向、傾向、富水情況等，特別是斷裂帶及采空區(qū)，要重點(diǎn)勘察并及時(shí)給出建議。如有必要，應(yīng)進(jìn)行斷裂專題勘察，為考慮是否需對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行特殊處理的工程設(shè)計(jì)提供資料。

3、不良地質(zhì)及特殊性巖土問題。在進(jìn)行巖土工程的勘察過程中，對(duì)于施工路線周邊的不良地質(zhì)情況需要盡心詳細(xì)的勘察，重點(diǎn)勘察對(duì)象主要有軟土、膨脹土、殘積土、人工填土、地震可液化層等等。尤其要注意的是，勘察過程中必須慎重對(duì)待人工填土問題，如有必要，要適當(dāng)增大勘探孔密度，以此保障基礎(chǔ)資料及相關(guān)數(shù)據(jù)的科學(xué)性。

四、基于三維地質(zhì)模型的巖土工程有限元自動(dòng)建模方法

1、計(jì)算區(qū)域的切割與選取?？紤]到地質(zhì)模型與數(shù)值模型有著一些差異，因此，必須使用區(qū)域切割技術(shù)來處理，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析的過程中，需要建立計(jì)算模型，在計(jì)算時(shí)應(yīng)該采取科學(xué)的方式消除邊界效應(yīng)，這樣才能夠達(dá)到計(jì)算精度，為了縮短計(jì)算時(shí)間，必須要根據(jù)數(shù)值分析范圍來選擇切割區(qū)域。為了提升計(jì)算精度，切割區(qū)域選擇矩形體，通過區(qū)域切割算法來得到交點(diǎn)與公共交線，利用該種算法，即可提取到局部動(dòng)態(tài)，也能夠?qū)﹂_挖過程進(jìn)行模擬。

2、表面模型的重構(gòu)。地質(zhì)模型在經(jīng)過處理后其數(shù)據(jù)拓?fù)潢P(guān)系會(huì)發(fā)生變化，為了與原結(jié)構(gòu)保持一致，要對(duì)區(qū)域切割后的交點(diǎn)和交線進(jìn)行表面網(wǎng)格重構(gòu)，在重構(gòu)的過程中，并不會(huì)改變地質(zhì)模型的原有形態(tài)。具體的重構(gòu)方式包括地層分界面重構(gòu)以及地質(zhì)周圍表面重構(gòu)兩種。在地層分界面重構(gòu)方面，需要將切割范圍的交點(diǎn)與交線進(jìn)行分類存放，在將交線作為約束邊界，對(duì)控制點(diǎn)與交點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)，完成之后，可以對(duì)不同的控制點(diǎn)進(jìn)行高程映射，再進(jìn)行重復(fù)，這樣既可完成地層分界面模型的構(gòu)建；在地層周圍表面的重構(gòu)方面，需要對(duì)區(qū)域切割后的交點(diǎn)按照順序封閉輪廓線，再將此交線作為約束條件，對(duì)各個(gè)交點(diǎn)進(jìn)行構(gòu)網(wǎng)，再進(jìn)行重復(fù)，即可構(gòu)成周圍表面模型。將以上結(jié)構(gòu)進(jìn)行統(tǒng)一，即形成計(jì)算模型初始表面網(wǎng)格。

3、有限元網(wǎng)格的自動(dòng)生成。就現(xiàn)階段來看，有限元網(wǎng)格算法已經(jīng)較為成熟，但是其焦點(diǎn)大多集中于算法本身，在實(shí)際的計(jì)算過程中，常常需要人機(jī)交互進(jìn)行修復(fù)與情理，同時(shí)也要對(duì)外邊界范圍邊長、區(qū)域的封閉性進(jìn)行判斷，這就會(huì)導(dǎo)致了網(wǎng)格剖分難以得到正常的運(yùn)行，這就在一定程度上降低模型自動(dòng)化的程度，導(dǎo)致建模效率降低，借助地質(zhì)模型便可很好的改善這一不足之處。

此外，體網(wǎng)格算法均是通過單空間域來實(shí)現(xiàn)，數(shù)值計(jì)算模型則需要進(jìn)行自動(dòng)生成，而單空間域則主要依靠人工形式完成，這就給網(wǎng)格剖分帶來一些不便，導(dǎo)致網(wǎng)格生產(chǎn)效率降低。根據(jù)地質(zhì)模型有限元網(wǎng)格模型地層屬性的特征，能夠構(gòu)建出地層單空間域，為此，需要構(gòu)建出多種地層單空間域，再對(duì)網(wǎng)格進(jìn)行自動(dòng)剖分，繼而形成有限元體網(wǎng)格模型，在構(gòu)建地層空間域的過程中，需要進(jìn)行重復(fù)使用，這種方式也稱之為多空間域法。

4、模型導(dǎo)入有限元分析系統(tǒng)。完成以上的工序后，即可按照有限元數(shù)值分析的文件格式將系統(tǒng)中生成的有限元格拓?fù)鋽?shù)據(jù)以及幾何數(shù)據(jù)導(dǎo)入系統(tǒng)之中，再使用生成的數(shù)值來進(jìn)行分析，這樣既可完成建模工作。使用該種轉(zhuǎn)化方式生成的模型不會(huì)受到分析系統(tǒng)的制約，在分析的過程中只要按照數(shù)據(jù)規(guī)定格式進(jìn)行導(dǎo)入，即可以完成使用，如常用的有限元軟件ANSYS等等，都屬于該種類型。

五、結(jié)束語

綜上所述，本文對(duì)常見的巖土工程的勘察方法進(jìn)行了詳細(xì)的分析，針對(duì)傳統(tǒng)的方法和現(xiàn)代計(jì)算機(jī)有限元法進(jìn)行了介紹，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，巖土工程勘測(cè)會(huì)朝著更加智能的方向進(jìn)行發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

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