工程地质勘察与岩土工程技术发展现状与展解读

工程地质勘察和岩土工程技术的现状与发展资料来源：勘察项目-岩土工程钻探项目郭摘要：我国岩土工程专业体系已基本形成，注册岩土工程师制度正在试行。岩土工程勘察技术和工程地质钻探技术在行业中是标准化的。还介绍了地基处理的新技术。关键词岩土工程勘察、取样、原位测试、地基处理1岩土工程专业体系的现状及发展趋势1.1中国岩土工程专业体系已基本形成我国的工程测量制度是在中华人民共和国成立初期学习前苏联的基础上建立起来的。它包括三个独立的专业：地形测量、工程地质和水文地质。自20世纪80年代初以来，工程地质勘察逐渐过渡到岩土工程。目前，我国岩土工程专业体系已经基本建立。岩土工程是市场经济国家普遍实行的专业体系，在发达国家已有近40年的历史。与工程地质勘察相比，岩土工程要求勘察与设计、施工与监测紧密结合，而不是机械分离。它要求服务于工程建设的全过程，而不是设计。在获得系统、准确数据的基础上，全面论证岩土工程利用和修复方案。提出技术上可行、经济上合理的具体建议，而不是简单地提供岩土工程技术数据。岩土工程专业人员还可以从事岩土工程设计、施工、监测和监督工作。因此，该系统更贴近工程实际，更注重解决实际工程问题，要求技术人员知识全面，为工程建设做出更大贡献。十多年来，由于建设部和工程测量协会的大力推动和广大科技人员的不懈努力，从科研、教学、标准规范到工程实践，我国岩土工程专业体系已经基本形成，但还不完善。今后，岩土工程专业体系将更加完善，更加适应市场经济。岩土工程将成为工程建设领域一个极具活力的产业，具有良好的经济效益和社会效益。1.2国内外现状对比在美国和加拿大等发达国家，岩土工程师主要在咨询公司工作。这些公司集中了一批理论和经验丰富的工程师，为投资者、项目设计和施工、政府和司法部门以及社会各界提供各种形式的服务，包括调查、设计、监测和监督。他们提供的产品是知识和信息，技术含量高，属于知识密集型企业。在这种公司里，有大量高水平的科技人才和高质量的仪器和计算机。一般来说，它们都配备了钻井或岩土工程施工力量，属于第三产业。与属于第二产业的建筑企业相比，差别和分工非常明显。在我国，由于市场经济刚刚起步，岩土工程专业体系尚待完善，目前从事岩土工程专业的单位并不固定，有的主要以调查为主，有的主要以咨询为主，有的主要以建设为主，有的是混合型。这在过渡时期是很自然的。然而，从长远来看，知识密集型和劳动密集型的分离迟早会发生。目前，我国勘察行业从业人员众多，从业人员比例过大，人员素质不高，与发达国家有所不同。根据国家建筑勘察技术政策 (1996 2010)，这种情况将会改变。国家将在完善法律的基础上建筑，包括高层建筑和超高层建筑、复杂地基处理、深基坑开挖、大型边坡工程、地下工程、移山填沟、填海、海上平台、核电站等。每两年评选一次的优秀勘察项目金奖银奖均达到国际先进水平。然而，与此同时，也存在着一系列问题，如水平参差不齐、成果质量下降甚至造假，以及技术标准、方法和成果不完全符合国际标准。可以预见，未来15年，中国市场将逐步改善，国内和国际两大市场将逐步融合。例如，我国许多知名大型企业在国际市场上承包并完成了许多大型建设项目和岩土工程项目。同时，我国的黄河小浪底工程和长江三峡工程都有国外知名企业参与建设项目和岩土工程施工。由于岩土具有很强的地域性，工程经验的积累非常重要。因此，今后有必要在倡导一致的基本框架的前提下，形成自己的特色和优势，使岩土工程业务系统逐步走向世界。1.3注册岩土工程师制度的建立由于国内外技术交流日益频繁，国内外两大市场逐渐融合，中国必须尽快向国际惯例靠拢。建设部和人事部从1997年开始实行注册结构工程师资格制度。1996年12月，他们在江苏、湖北和重庆进行了注册结构工程师试点考试。1997年12月，他们正式举行了全国注册结构工程师资格统一考试，今后每年举行一次。为了使我国的岩土工程专业体系适应国际惯例，建设部和人事部正在筹备注册岩土工程师国家资格考试。据报道，将在1998年底开展一个试点项目，并将从1999年开始进行一次全国考试。由于岩土工程是一个知识密集型行业，科技人员的个人素质非常重要。因此，注册岩土工程师制度实施后，只有注册工程师签署的文件才能生效，这将大大增强注册工程师的荣誉感和责任感。2岩土取样技术2.1岩土取样技术的标准化岩土工程试验包括室内土工试验、岩石试验、原位试验和现场监测，在整个岩土工程中占有特殊而重要的地位。首先，因为测试数据是分析和评估的基础，所以没有完整、可靠和适用的测试数据，所有的分析和评估都是空中楼阁。岩土工程设计和计算的准确性和可靠性取决于两个主要因素：计算模式和计算参数，这两个因素比计算模式更重要。其次，岩土工程测试非常困难。在钻井取样、制样和原位测试过程中，总会有一定程度的干扰，这将极大地影响测试结果。岩土材料也是非各向同性体，有些具有明显的各向异性。测试结果是否具有代表性是一个重要的问题。第三，岩土工程测试方法很多，原理不同，用不同的方法测试同一个指标可以得到不同的结果。因此，岩土工程师需要了解各种测试方法的适用性。学术界和工程界一直在争论是优先发展室内试验还是原位试验。主张优先发展原位测试的人认为，在钻孔、取样、运输和实验室测试的准备过程中，一定程度的样品扰动是不可避免的，原位测试可以直接获得岩土体的原位数据，既快又好。豪目前，我国的抽样质量问题相当严重。首先，土壤样本的质量非常差，甚至工程师和技术人员都怀疑他们负责的项目。例如，在一些项目中，单层芯管通常用于深层取样，惯性方法用于倾倒土壤样品。当粘性土难以倾倒时，土样往往会拉伸变形几次甚至十几次以上，造成缩颈和严重扰动。这些土壤样品也用作室内试验的一级原状样品。难怪工程技术负责人对室内测试结果有所怀疑。其次，抽样技术不同于国际通用标准。到，不被外国承认。关于后一个问题，我国标准化工作者做了大量的工作。岩土工程勘察规范、原状取样技术标准和原状取土器标准已经相继发布，并有法律遵循。此外，这些标准不仅符合国际通用标准，而且照顾到中国的国情。2.2工程地质钻探技术标准化由于工程地质和勘探工程在钻井工具、钻头、技术和岩土钻井目的方面存在一些差异，因此有必要介绍建筑工程地质钻探技术标准和原状土取样技术标准。2.2.1钻井规范钻孔直径应根据钻孔目的和钻孔工艺确定。原状土样的钻孔直径应91毫米；只需识别地层直径 36 mm的钻孔；在湿陷性黄土中，钻孔直径150毫米2.2.2应采用一类和二类土样的钻孔要求(1)软土和砂土应采用泥浆护壁。如果使用套管，管道中的水位应保持等于或略高于地下水位，取样位置应小于套管底部孔径的3倍，以防止套管受到撞击时干扰土壤样品的采集。(2)采用冲洗、冲击、振动等方法钻孔时，应在距离预期取样位置1m以上的地方进行旋转钻孔。(3)下放取样器前，仔细清洁孔。孔底残留物的厚度不得大于取样器的弃土段长度(活塞取样器除外)。(4)对于土样，宜采用快速静态连续压制法或重锤轻敲法，但应设置导向装置，以避免锤击过程中的晃动。2.3混凝土灌注桩取芯技术近年来，在公路和铁路桥梁工程中，单桩荷载越来越大。因此，应取一定比例的混凝土灌注桩进行取样，以检测混凝土的抗压强度，以及浇筑过程中是否有断桩现象。其要求不同于普通凿岩：(1)连续取心，心率大于95%；(2)芯的直径必须是必需的，并且必须是光滑的圆柱体；(3)控制孔倾斜，倾斜角1，肋不能碰到一半；(4)取芯应符合规范并整齐。目前，我国常用XY1A全液压高速便携式钻机取心。其主要技术参数是：最大钻进深度为100米；最大开口直径为150毫米；最终孔的直径为75毫米；钻杆直径42 50毫米；每一个镜头1.53.0m .该钻头是一种人造金刚石钻头，采用双层单作用取样管和水循环，可以钻出各种强度等级的混凝土岩心样品，岩心样品的直径可以满足试验要求。3原位测试技术的新发展3.1通过原位测试确定岩土参数近年来，国内外都非常重视原位测试技术确定岩土参数，并对测试结果的分析和应用有了新的认识。通过对上海地区建筑物的沉降观测，认识到利用静力触探和静力触探等经验关系确定岩土工程设计参数可能是一种有效的方法，特别是对于深层土和难以取样或难以保证土样质量的土。例如，上海地区桩基的计算沉降远大于实测沉降。除了改进计算模式外，室内土工试验的低压缩模量Es是主要原因。压缩模量o对于大型土石方填筑工程，通常需要测量填土的含水量和密度。由于土颗粒直径变化较大，传统的环切法、填砂法等试验存在诸多限制，且速度较慢，往往不能满足工期要求。核子密度计可用于快速准确地测量填料的密实度。用原状砾石样品进行室内密度试验是困难的。重型动力触探试验通常用于确定砾石的密实度和承载力。在实践中，发现测试结果往往受人为因素的影响，准确性往往较差。目前，用剪切波速法测量卵石层的密实度，进而确定其承载力，是一种简单、快速、准确的方法。该方法已包含在规范中。各种现场测试方法的适用范围见岩土工程勘察规范。3.2无损检测技术的发展与传统的机械测试技术相比，现代测试技术发生了根本性的变化。在符合岩土力学理论和满足工程要求的前提下，广泛吸收现代电子技术、传感器技术和计算机技术的最新成果，将电测量技术和信息处理技术相结合，制成智能仪器应用于工程实践。近年来，我国工程物探顺应了这一变化，开发了新技术、新方法、新领域，以满足工程需要，并与岩土工程试验紧密结合，逐渐显示出其生命力。工程物探因其精度高、成本低的特点，已成为岩土工程勘察不可或缺的技术手段，结合工程需要，对基岩面、地下洞穴、巨石、管道、古墓葬、防空洞、桩身缺陷、断裂带、漏水点等进行探测。工程地球物理勘探具有勘探和测试双重功能。称之为“工程地球物理勘探”可能更合适。工程物探技术含量很高。这是一种无损检测技术。随着相关物理技术和计算机技术的快速发展，未来15年可能会有更大的飞跃，这是一个重要的发展方向。4地基处理新技术地基处理是岩土工程实践中最活跃的领域。旧方法不断更新，新方法层出不穷。这里有4种新方法。4.1 CFG桩复合地基可分为两类，一类是由松散材料(砂、砾石、土、钢渣等)组成。)“桩”与天然地基复合；另一种由水泥土制成的“桩”与天然地基复合。前一种“桩”材料是颗粒状的，在荷载作用下会产生侧向变形，并受到“桩间土”的约束，因此在软土中效果不理想。后者，如搅拌桩和旋喷桩，由于水泥的胶结而具有一定的凝结强度，在小荷载下没有侧向变形。它们可以将应力传递到软土的深层，起到类似刚性桩的作用，当超过强度时，表现出类似混凝土的“脆性”。CFG桩按其性质属于后者，是一种经济合理的适用于软土的地基处理方法。CFG桩由碎石、石屑、粉煤灰和水泥组成。配合比需要根据桩的设计通过试验确定。该桩类似于普通灌注桩。桩与基础没有刚性连接，但桩与基础之间有碎石或石屑组成的垫层，以保证桩土相互作用，充分发挥桩间土的作用。该地基处理方法已在南京造纸厂、北京罗马花园、诗佛英东里住宅小区等工程中应用，取得了良好的技术经济效果。4.2砂桩与低强度混凝土复合地基松桩的工作主要依靠桩间土的被动约束，特别是在桩顶桩径的2 4倍范围内，桩间土将承受很大的径向应力，容易引起桩身膨胀和破坏。因此，砂石桩复合地基的承载力碎石桩的侧向约束得到了加强，从而减少了松散桩顶部的压缩变形，避免了压缩破坏的可能性。同时，半刚性桩可以将荷载传递到深部，大大提高了复合地基的承载力，减小了地基变形，提高了复合地基的整体安全性。为了协调两种不同刚度桩的共同作用和变形，在桩顶设置一定厚度的砂石垫层。通过其流量补偿功能，使基础应力分布更加均匀，桩间土与基础接触良好，从而保证不同刚度的桩与土共同承担荷载。4.3夯实基坑夯坑基础的本质是不开挖基坑，而是用夯锤夯实。基坑具有基础的形状和尺寸，因此混凝土直接浇筑，无需模板支撑。基坑夯实时，坑底和坑周围的土被夯实，降低了土的压缩性，提高了地基的承载力。为了进一步提高地基承载力，减少地基沉降，可以在夯坑底部适当填充碎石、砾石、粗砂等，形成扩大的土芯。夯坑基础可广泛应用于湿陷性黄土、填土和一般粘性土中。与常