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岩土工程勘察方法的全面解析

日期:2020/4/30 17:08:00

岩土工程勘察方法的全面解析



岩土工程勘察工作是设计和施工的基础。若勘察工作不到位,不良工程地质问题将揭露出来,即使上部构造的设计、施工达到了优质也不免会遭受破坏。

岩土勘察的目的是对岩土工程设计、岩土体处理与加固、不良地质现象的防治工程进行计算与评价,以满足施工图设计的要求。岩土工程勘察的方法有工程地质测绘、勘探与取样、原位测试与室内试验、现场检验与监测。

下面建工社微课程就为大家分部解析一下岩土勘察的各个方法。

工程地质测绘

工程地质测绘和调查是岩土工程的基础工作,一般在初期进行。在可行性研究勘察阶段和初步勘察阶段,工程测绘和调查发挥重要作用。由于岩土工程设计划分为低级到高级的不同阶段,因此,岩土工程勘察可分为4个阶段:可行性研究勘察阶段、初步勘察阶段、详细勘察阶段、施工勘察阶段。

在详细勘察阶段可通过工程地质测绘和调查对某些地质问题做补充调查。工程地质测绘和调查实际是运用地质学、工程地质学的理论和方法。对地面地质体和地质现象进行观察和描述,根据野外调查和测绘的结果,绘制工程地质图,分析工程地质条件的特征和规律,从而推断地下地质情况。


钻探

(1)钻探工程的布置,不仅要考虑自然地质条件,还要结合工程类型及其结构特点。如房屋建筑与构筑物一般应按建筑物的轮廓线布孔。

(2)除了深埋隧道及为了解专门地质问题而进行的钻探外,孔深一般十余米至数十米,采用小型、轻便的钻机。

(3)钻孔目的多样,除了查明地质条件外,还要取样、作原位测试和监测等;有些原位测试往往与钻进同步进行,所以不能盲目追求进尺。

(4)在钻进方法、钻孔结构、钻进过程中的观测编录方面,均有特殊的要求。 

岩土工程勘探常采用的方法为冲击钻探、回转钻探和振动钻探;按动力来源分为人力和机械2种。机械回转钻探的钻进效率高、孔深大、可采取岩心,故使用最广泛。


土体原位测试


土体原位测试指在岩土工程勘察现场,在不扰动或基本不扰动土层的情况下对土层进行测试,获得所测土层的物理力学性质指标及划分土层。可归纳为以下2类:(1)土层剖面测试法,主要包括静力触探、动力触探、扁铲松胀仪试验及波速法等;(2)专门测试法,主要包括载荷试验、旁压试验、标准贯入试验、抽水和注水试验、十字板剪切试验等。

1、静力触探试验是把具有一定规格的圆锥形探头借助机械匀速压入土中,以测定探头阻力等参数的一种原位测试方法。

静力触探成果应用:划分土层;求取各土层工程性质指标;确定桩基参数。 

动力触探试验成果的应用:划分土类或土层剖面;确定地基土承载力;求桩基承载力和确定桩基持力层;确定砂土密实度及液化势;确定粘性土稠度。

2、旁压试验成果 

(1)试验成果整理 

数据校正:压力校正;测管水位下降值。

根据预钻式旁压p-S曲线的特征,可以求取静止侧压力;临塑压力;极限压力

(2)试验成果应用 

旁压试验与载荷试验在加压方式、变形观测、曲线形状等方面都有类似之处,其用途也基本相同:确定地基承载力标准值;计算地基土的旁压模量

3、十字板剪切试验

(1)估算地基允许承载力;

(2)预估极限端阻力和极限侧摩阻力。

将十字板抗剪强度用于软土地基及其他软土填挖方斜坡工程的稳定性分析与核算。用十字板剪切仪可测定软土中地基及边坡遭受破坏后的滑动面附近土的抗剪强度,反算滑动面上土的强度参数,可为地基与边坡稳定性分析确定合理的安全系数提供依据。

在软土地基堆载预压处理过程中,可用十字板剪切试验测定地基强度的变化,用于控制施工速率及检验地基加固程度。 

原位岩体强度试验主要有直剪试验、单轴和三轴抗压试验等。

4、应力恢复法

一般在平硐壁面上进行。在岩面上切槽,岩体应力被解除,应变也随之恢复;然后在槽中埋入液压枕,对岩体施加压力,使岩体的应变恢复至应力解除前的状态;液压枕施加的压力即为应力解除前岩体受到的应力,这一应力值实际上是平硐开挖后壁面处的环向应力。根据所采用应变计的类型不同,应力恢复法可分为钢弦应变计法、电阻片法和光弹应变计法。应力恢复法适应于坚硬、半坚硬完整岩体。

5、水压致裂法 

水压致裂法是利用橡胶栓塞封堵一段钻孔,然后通过水泵将高压水压入其中,使孔壁岩体产生拉破裂。水压致裂法的主要优点是:量测深度不受限制、代表性好;试验设备简单,操作方便,测量结果直观,精度高。

6、岩体回弹锤击试验

根据刚性材料的抗压强度与冲击回弹高度在一定条件下存在着某种函数关系的原理,利用岩体受冲击后的反作用,使弹击锤回跳的数值即为回弹值,此值越大,表明岩体越富弹性、越坚硬。


现场检验与监测

现场检验与监测是构成岩土工程系统的重要环节。一般需在高级勘察阶段开始实施,其主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。对有特殊要求的工程及一些对工程有重要影响的不良地质作用,应在建筑竣工后继续进行。勘察资料室内整理包括岩土物理力学性质指标的整理、图片的编制反演、岩土工程分析评价及编写报告书等。只有通过整理资料对存在的岩土工程问题作定量和定性的评价才能为工程的设计和施工提供资料和地质依据。

基本任务


1、场地稳定性的评价。即查明建筑场地的工程质量条件,指出场地内不良地质作用的发育情况及其对工程建筑的影响。

2、查明工程范围内土体的分布、性状和地下水的活动条件,提供设计、施工和治理所需的地质资料和技术参数。

3、分析研究施工过程可能出现得岩土工程问题,并提出对应的措施和合理的施工方法建议。

4、对建筑地基做出评价,并对基础方案、岩土加固与改良方案及其他地基设计方案。

5、预测工程施工和运行过程中可能出现的问题,并提出保护措施的建议。

6、为现有工程安全性评价,拟建工程为现有工程的影响和事故工程的调查分析提供依据。


各类建筑场地岩土工程勘察


1、不良地质作用的岩土工程勘察

不良地质作用是影响岩土岩土工程建设场地稳定性的主要因素。因此,对岩土工程建设场地及其周围进行不良地质作用的勘察与评价是岩土工程勘察的重要内容。岩溶是地壳中可溶性岩石在具有侵蚀性和腐蚀性的水体作用下,以化学溶蚀为特征的综合作用及由此产生的现象的统称。各种岩溶形态及其图东、地面塌陷会危及地面建筑的稳定和人类生命财产安全。岩溶地区可能会出现如溶蚀岩石的强度降低、地面不均匀起伏、漏斗对地面稳定性的影响。因此,岩溶地区重要建筑物宜避开岩溶强烈发育区,应考虑溶蚀继续作用的的不利影响;不稳定应以地基处理为主,采取消爆换填、浅层填塞等处理方法;岩溶水处理宜以输导为主,但有时采用填塞的方法;对土洞塌陷宜采用地表截流防渗堵漏、挖填灌堵岩溶通道、通气降压等方法进行处理,同时对重要建筑应采用桩基或墩基,并优先采用大直径墩基或嵌岩桩。


2、滑坡

滑坡是斜坡失稳的主要形式之一。由于受到底层岩性、水、地震及人类工程活动等影响,坡体沿贯通剪切破坏面或带,以一定加速度下滑形成滑坡,对工程建筑及人民生命财产造成极大危害。滑坡的治理:防止地面水侵入滑坡体;挖方卸荷;支撑盲沟、隔土墙、抗滑桩、抗滑锚杆、抗滑锚索等;焙烧法、灌浆法改善土质;进行动态监测;对滑坡滑动的可能性及其危害性做出预报。


3、道路岩土工程勘察

道路是陆地交通的干线,有公路和铁路共同组成运输网络,桥梁是道路跨越河流、山谷或不良地质作用发育地段而修建的构筑物,是道路的重要主城部分。所以,除特大、大桥梁需要单独进行勘察外,一般桥梁岩土工程勘察属于道路勘察的一部分。路基工程中主要的岩土工程问题有:路基边坡稳定性;路基基底变形与稳定性;道路冻害等。

由于道路工程的特殊性,且受地质地理因素的影响,因此其工程勘察无论内容、要求及方法都有其特点。不同的勘察阶段对岩土工程勘察工作有着不同要求,在广度、深度和重点方面都是有差别的,可通过查阅相关规程、细则或手册了解。桥梁的设计包括初步设计和技术设计2个阶段。初步设计阶段岩土工程勘察的任务是在几个桥线方案范围内,全面查明各桥线的一般工程地质条件,并逐渐对桥线方案起着控制作用的重大复杂地段进行详细勘察,从技术可能性和经济合理性进行综合对比,为选择一条最优的桥线方案提供重要的工程地质依据。技术阶段岩土工程勘察的任务是在已选的最优方案基础上,按规范要求增加钻探、试验和原位测试工作量,查明个别墩基特殊的工程地质条件和局部地段存在的严重岩土工程问题,为桥线选择基础类型及其最佳位置以及施工方法等提供必要的工程地质资料。


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