| menglong17 |
2011-09-10 21:28 |
浅谈岩土工程的几个问题[/td][/tr][tr][td]
作者：万嘉康 文章来源：网络
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一、工程地质向岩土工程的转变
传统的工程地质的核心任务就是查明场地土的工程地质条件，并结合实际工程做出相关的工程地质评价，是场地土自然条件和自然特性的反映和表达。而岩土工程是20世纪60年代末至70年代初，在工程地质学基础上将土力学及地基基础工程、工程地质学、岩体力学三者逐渐结合为一体并应用于土木工程实际而形成的一门新兴学科。岩土工程作为一门应用科学更强调将岩土体作为工程结构物或其一部分，强调建、构筑物与岩土之间的相互作用，其工程应用性更为突出。与工程地质相比，岩土工程不仅包括工程地质勘察，还包括工程设计优化，施工及监测，运行后的安全监控和信息反馈，也就是在查明工程地质条件并对其进行评价、评判的同时，还要往前延伸开展工程设计和施工工程地质，它要求勘察与设计、施工、监测密切结合而不是彼此机械分割；要求服务于工程建设的全过程，而不是只提出建议单纯为设计服务，要求在获得系统而准确资料的基础上，对岩土工程方案深入论证，提出合理的、具体的建议，而不是单纯提供资料。
岩土工程勘察报告与工程地质勘察报告相比其内容不仅仅只有工程地质条件，工程地质评价、结论和建议三大点，不仅仅只是为设计提供一些主要的物理力学指标如重度r，天然含水率W，地基承载力值fak，压缩模量ES，内聚力C以及内摩擦角值φ，更重要的是对非天然地基处理措施方案和不良地质体整治的分析论证以及基础方案选择的决策。必须包括岩土工程方案的设计论证，经济指标的分析和施工监测等，要从定性分析转向定性分析和定量分析相结合的综合分析过程。
以焦作万方宾馆为例，该楼地上12层，地下1层，基坑开挖深度在自然地面下5米，拟采用框架结构，柱网间距5.0×6.0米，基础形式待定。岩土工程勘察报告在对勘探深度范围内揭露的岩土层物理力学性质进行定性分析后，还必须对基础方案进行分析论证。首先要评价地基的均匀性。根据高层建筑岩土工程勘察规程的三条原则，经过计算，确认场地属于均匀地基，然后进行上部荷载估算，最大柱荷载FK为5640KN。在此基础上遵循由简单到复杂的程序首先进行天然地基方案评价,因为条形基础不超过6层,不予考虑,所以直接计算柱下独立基础的可行性,经计算独立基础不能满足强度要求,所以不予采纳;再考虑筏板基础,经过计算筏板基础是可行的,但还需进行地基变形验算,变形验算包括计算沉降量,沉降差和顷斜。因为我们已知地基是均匀地基,所以计算就可以简化,只需计算中心沉降即可,经计算基础中心最大沉降量161mm,满足规范要求.但工作不能就此为止,地基处理应做到期因地制宜,就地取材,保护环境和节约资源等，所以,除筏板基础外,还有没有技术经济更合理的基础方案呢?我们从施工工艺和场地地层条件考虑又推荐人工挖孔扩底桩方案,即一柱一桩基础,设计桩长12米,桩径1.2米.桩端扩大头直径3.6米,估算单桩竖向承载力设计值6900KN,竖向极限承载力标准值13974KN,满足最大柱荷载要求,估算桩端最大沉降量36mm。以上两种方案可供设计部门选用.由于地下室的存在,还必须进行基坑开挖,为此要对基坑开挖的安全性进行验算,还要推荐合理的支护方案。根据计算拟建场地基坑竖向开挖的临界深度是7.2米,而实际开挖深度为5米,而且因周围建筑物距基坑距离均超过10米,所以具备直立开挖不需要特殊支护的条件.
对于钻孔灌柱桩基础,一般要进行多方案对比,一是桩径,二是桩长,三是布桩方案,为此要提供各种桩径所穿过地层的极限,侧阻力标准值.桩端的极限端阻力标准值,要提供桩间距,和布桩形式，是梅花形布置桩还是正方形布桩,根据计算的单桩极限承载力标准值和复合基桩承载力设计值和竖向力设计值验算能否满足荷载要求。对居住区绿化地坪下的地下停车场,如果地下水位高时,还要考虑能否满足抗浮设计要求,若不能满足,则需进行抗浮锚杆设计.
二、岩土工程与环境的关系
岩土工程是在人类工程活动实践中逐渐形成和发展的，它不是一个独立的体系，而是和环境紧密地结合在一起的，人类活动总是在自觉不自觉地影响和破坏环境。在我国由于灾害所导致的环境问题中，据估计地质灾害造成的损失约占整个灾害损失的35%,而这其中崩塌、滑坡、泥石流及人类工程活动诱发的浅层地质灾害造成的损失约占55%。据有关资料介绍，近十年来，仅西南、西北地区由于大型工程建设所诱发的地质灾害所带来的处埋费用单项上亿元的就有近十起，如云南漫湾水电站施工过程中，左岸缆机平台边坡失稳，陇海线葡萄园段滑坡整治、盐池河岩崩，成昆线铁西滑坡、乌江鸡岭崩滑等。大坝的蓄水有可能造成诱发地震,水位的抬升,有可能诱发两岸岸坡的崩塌、滑坡，所以长江三峡大坝上游正在进行大规模的岩土治理工程，另外，象垃圾填埋场如果处理不好废弃物和地基的过量变形，可造成封盖和底部密封系统开裂，从而造成环境污染。
山区高速公路的修建不仅为我们提供了大量的商机，但因为大量的挖方、填方工程打破了土体原有的平衡关系，特别是开挖后暴露的临空面很容易造成崩塌、滑坡。处理不好就造成地质灾害。如2002年我们施工的泰赣高速公路边坡治理工程采用的是预应力锚索，在即将竣工的时候突然出现锚索崩断，施工人员和主要设备刚刚撤离，顷刻间山体滑坡，整个锚护工程功败垂成。事后发现在我们施工的顶部排水沟后方几十米远处有一个滑动面，这是原来设计方没有察觉的隐患，最后事故的发生原因只能归咎于自然灾害。边坡锚固工程锚固段必须穿过潜滑面一定深度，使它与周围土体结合牢固，通过与土层的紧密接触将锚杆所受荷载分布到周围土层中去。
随着城市高层建筑的增多，基坑工程大量出现。岩土工程勘察报告必须针对以下五个问题提供有关计算参数和建议：1、边坡的局部稳定性，整体稳定性和坑底抗隆起稳定性；2、坑底和侧壁的渗透稳定性；3、挡土结构和边坡可能发生的变形；4、降水效果和降水对环境的影响；5、开挖和降水对邻近建筑物和地下设施的影响。郑州地区目前开发商出于经济的考虑，一般都不进行专门的基坑勘察，而仅在岩土工程勘察报告中涉及部分内容，加之支护结构施工时存在的一些质量隐患，所以一旦基坑开挖就容易出现这样那样的问题，只能临时采取一些应及措施。
河南金融广场地下室2层，距周围建筑物最近处仅6米，为了安全基坑开挖前不仅施工了护坡桩，防渗帷幕，还使用了内支撑。在开挖过程中由于止水帷幕不严密，基坑降水影响到周围建筑物地下水位明显下降，涌水涌沙，造成地面沉降，建筑物大面积开裂。基础分公司组织抢险，采用注浆法加固周围土体，隔断基坑内外水力联系，从而避免了险情的进一步发展。河南省长线局基坑深7米，悬壁式护坡桩长10米，插入基底3米，不能有效抵抗侧壁压力，引起基坑坍塌，影响到相邻单位的一排平房倒塌，从而引发经济纠纷。
由于岩土工程与环境紧密相关，进行岩土工程勘察设计时同样要注意环境的变化。如内蒙古某工程在一期初步设计和施工图设计阶段的岩土工程勘察过程中，地下水位都很低，但一期工程建成运行后，地下水抬升而变得很高，致使一部分土变成饱和土，甚至低洼处都积水。地下水位抬升使土体饱和，降低土体抗剪强度，加大建筑物沉降量和不均匀沉降。目前岩土工程勘察报告中都要求量测地下水位，并提供水位变化幅度，郑州地区地下水位变化幅度一般1—1.5米.
总之,岩土工程与环境的关系是在研究地质环境对人类工程活动制约的基础上,重点研究人类活动对环境的影响效应,如何评价,预测和控制,以规范人类活动行为,提高环境质量治理，并整治地质灾害,减轻灾害对人类的威胁,从而保持社会经济的可持续发展,是岩土工程的一项重要工作。
三、岩土工程的分析评价
合理准确的岩土工程分析是自然条件，自然规律、自然特性的正确反映和表达，是岩土工程设计方案论证的先决条件，岩土工程勘察过程中一定要注意岩土工程的分析。在岩土工程分析的过程中，一定要对各种方法所取得的第一手资料进行分析评价，剔除其中不合理的成份，然后才能进行统计计算，对各种方法所取得的数据要进行比较并加以分析论证，找出影响其结果差异的原因。如一般情况下，由直接剪切试验得出的C、φ值要大于三轴剪切试验得出的C、φ值，这两种试验方法得出C、φ值的差异并不反映试样本身力学性质的差异和破坏机理的不同，而是试验方法的不同以及试验时土样受力条件差异导致的不同结果。直接剪切试验的剪切缝在中间，剪切破坏面固定，剪切破坏面不一定就是最弱面，而三轴剪切的破坏面不固定，剪切破坏面是最弱面，所以三轴剪切更客观，更接近自然情况。只有了解了各种方法所取得结果差异的原因，弄清事物的本质，才能进行合理准确的岩土工程分析。
我局当前工程勘察队伍的技术管理工作非常薄弱，今年新分配的学生，大部分已开始主编报告，部分勘察成果错误百出，搞不清各种参数之间的相互关系，象在土的物性指标统计中将粘性土的物性指标统计到粉土中，原因是化验成果出来后对统计资料没有进行分析筛选。还有一些报告，就资料编资料，与现场脱节，对原始资料的真伪缺乏判别和取舍，剖面图上地层变化很大造成人为的复杂化，可信度差，甚至造成结论的严重错误。
四、岩土工程涉及的领域和多种勘探测试技术的发展
随着经济的快速发展，岩土工程涉及的领域越来越广，比如随着环保要求的提高，在新规范中提出了核电厂,工业废渣堆场和垃圾填埋场的勘察要求；在高层和超高层建筑复杂条件下的地下建筑物及城市地铁、轻轨交通的建设以及特殊条件下的铁路、桥梁、隧道、矿山、公路、大型火电厂、核电厂、水利水电，国防工程建设过程中所遇到的新的难的岩土问题越来越多，同时也推动了勘探技术和测试技术的不断发展。如大家知道的钻孔摄像技术，可以用在岩性识别、结构面分析、地下水观测、施工质量和工程监测等方面，用地质雷达在浅层工程地质调查、岩土中的洞穴、断裂、溶蚀带、陷落漏斗、隧道周围掌子面前方隐患的实时调查、地下管道、电缆及埋设物、古遗址探测，地下污染带划分等方面的应用也越来越广泛。遥感技术普遍应用在活动断裂的判定及其对拟建工程影响的评价，重大江河岸线的稳定性判定，水文情势分析，地下水资源调查以及超高压线路、公路的选线等方面。还有，就是我们大家熟知的工程物探和测井手段的运用。21世纪的勘探测试技术必将是传统的勘探技术、原位测试技术和各类信息勘探技术综合发展，形成勘探测试技术交叉并存的时代。
总之，提高各类工程和各种复杂地质条件下的岩土工程分析水平和处理实际问题的能力，提倡理论与实际相结合，充分运用现代科学技术和各种先进勘探技术，综合运用各种勘探手段，加强与开挖环境和地下水有关的岩土工程问题研究，拓宽服务领域，将是未来岩土工程的发展方向。（万嘉康）
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土工程的几个问题
