时间:2022-02-25 21:05:00
开篇:写作不仅是一种记录,更是一种创造,它让我们能够捕捉那些稍纵即逝的灵感,将它们永久地定格在纸上。下面是小编精心整理的12篇地质勘察论文,希望这些内容能成为您创作过程中的良师益友,陪伴您不断探索和进步。
(1)地下水位上升带来危害。地下水属于流动的水流,由于天气和季节的变化,地下水的水位也随之发生变化,尤其在每年的雨季,水位变化会更加明显,地下水位会显著上升,水位上升对岩土结构和整个地质的含水量都带来非常大的变化,最直接的影响将是未来建筑工程的危害,因此,在工程地质勘察时,要充分的考虑到地下水位上升带来的危害问题,进而做出有效的对策。
(2)地下水位下降带来的危害。我国属于多地形多气候环境,很多地区都缺水严重,地表水不足,地下水位明显下降,从而导致整个地质结构发生变化,这些是由于气候干旱带来的水位下降,从而影响了岩土层,影响施工操作;同时,还有一些水位下降是由于地表一些工厂施工,抽取了大量了地下水,造成地下水位明显下降,也会直接危害到后续的建筑施工,从而使得水源越来越少,环境受到严重威胁,建筑工程受到阻碍。
(3)地下水位影响岩土结构带来的危害。水文地质变化是影响岩土结构的主要因素,而且这种变化是没有规律的、随机的,地下水位如果忽高或者忽低,就容易造成岩土结构发生变形,导致地表开裂,对建筑物带来损害,水位上升时,岩土结构变得松软,强度低,使得低沉易于压缩,这就会造成建筑物下沉和变形;而数位下降时,岩土结构就会变得坚硬,强度增高,使得地基随之而下降,从而造成地表建筑下沉,遭到损坏。
2解决水文地质带来的危害的具体措施
(1)对地下水位变化危害的解决措施。地下水位的上升和下降都会直接影响岩土结构,影响水源分布,进而影响了建筑物地基的稳定性,所以,在工程地质勘察中,要高度观察地下水位的变化,结合周围环境和气候的变化,密切注意岩土层随地下水位变化的规律,从而制定出切实可行的预先规划和施工方案,对发生意外的情感做好预测措施,使得建筑物所承受的危害降到最低。
(2)水源性质危害的解决措施。在实际的水文地质勘察过程中,地下水由于会和岩土结构发生相互作用,从而影响岩土层的含水量,使得岩土结构发生变化,进而对建筑物带来安全隐患,所以,在勘察时,要注意定期的对地下水进行取样和监测,使得岩土含水量变化可以更好的被监测,对地下水进行综合的分析,得出可靠的数据,以便于可以第一时间发现问题,从而做出正确的解决措施,降低安全隐患。
(3)评价机制不足的解决措施。完善的水文地质评价体系可以提高勘察质量和水平,所以,勘察部门要提高工作人员的技术水平和责任意识,不断完善工程勘察的评价机制,从而提高管理水平,使得水文地质勘察工作更为高效和准确,对地下水位的监控更为严格,确保对各类问题可以做出正确的预防和解决措施,从而有助于建筑工程的施工规划,提高建筑工程的稳定性。
(4)地下水性质变化的解决措施。在勘察过程中,对地下水自身的性质分析也是非常重要的,地下水的PH值、硬度等相关因素的变化,也会对岩土结构和建筑工程带来一定的危害,为此,必须要对地下水的性质做出准确的分析,找出性质变化与岩土结构变化的规律,及时发现问题,确保将风险降到最低,全方位的保证建筑施工可以有序开展。
3总结
钻探施工工艺
1钻孔结构
根据地层情况,设计为三级钻孔结构,开孔使用φ110硬质合金钻头单管钻进,开孔钻至完整基岩,再下入φ108孔口管到位,用泥土填实再用钢夹板固定,之后使用φ91金刚石钻头单管钻进,钻至岩层4m,下入φ89套管,钻后更换S75金刚石绳索取心双管钻具进入正常钻进。以钻孔ZKⅡ-7-5为例,钻孔结构示意图如图1。
2现场布置及设备安装
现场布置:根据钻机型号规定的地盘面积154m2(14m×11m),由于地形复杂地盘面积适当缩小约为140m2,基台木、循环系统布置如图2、图3所示。设备:XY-44钻机,BW250/40泥浆泵,绳索取心绞车,30kW柴油机,64kW发电机组,拧管机等。设备安装:平整基台地基、钻孔定位,安装四角斜塔,钻塔底座与钻机采用重型工字钢联接以增强稳定性。用水准仪校正钻机的周正水平,安装天车时要求钢丝绳与滑轮上提引器下垂、钻机立轴中心、孔口中心在同一条铅垂线上。钻机卷扬的钢丝绳经过天车轮和打捞器连接,并向下垂直孔口中心。循环槽、沉淀池、水池、泥浆泵、高压管、机上钻杆,形成完整的吸排水循环系统。柴油机做泥浆泵、发电机组、照明灯、绞车、电焊机、磨光机的动力源。现场使用380伏电源、绝缘铜芯电缆线,电源制控箱分配电源。
3金刚石钻头的选择
该地区岩性主要有凝灰岩、安山岩、粗面岩、流纹岩,适用金刚石钻进的可钻性、研磨性等级及硬度如表1。选用φ75的孕镶金刚石钻头,根据钻遇岩性,岩石中硬—硬,坚硬致密,中弱研磨性,钻遇完整地层时金刚石钻头易抛光、打滑,钻进效率低,宜采用高强度,浓度低,胎体硬度HRC15~30的人造孕镶金刚石钻头;钻遇岩层松散、破碎,宜采用浓度高,胎体硬度HRC35~40的人造孕镶金刚石钻头。
4钻进规程参数
压力较普通双管钻头大25%左右,转速差不多,泵量泵压都较普通双管钻进时大些。(1)钻压正常钻进直径75mm的孕镶金刚石钻头,要求钻头压力10~12kN,最大压力15kN。根据称重相应控制加、减压数量,以使孔底钻压与称重表所示钻压一致。钻孔的深度越大,钻杆柱中间受到的扭矩越大,易折断,钻压要随孔的加深适当减少。(2)转速孕镶金刚石钻头所用金刚石粒度很小,出刃量微小,主要靠转速来获取钻进效率,75mm孕镶钻头转速在400~850r/min,如果岩层较破碎、软硬不均、孔壁不稳定时宜选用下限转速,钻孔结构简单、环空间隙小、孔深不大时尽量选用高转速,反之亦然。(3)冲洗液泵量孕镶金刚石钻头唇面与岩面间只存在漫流区,主要靠多个水口循环,加之常以高转速钻进,因此宜用较大的泵量,以防止发生烧钻,泵量值40~60L/min为宜。为加强排粉能力、钻头冷却效果,减少重复破碎,冲洗液要适中,采用水解聚丙烯酰胺,包裹、絮凝岩屑并增加泥浆粘度,用量0.05~0.1%,使用前将干粉溶成1%浓度的水溶液。采用含基础油的乳化油类剂,用量0.3~0.5%。
岩心采取
地质钻探施工中要求岩心采取率≥65%,岩矿心采取率≥85%,因此采取率的高低与钻孔质量休戚相关,每次下钻前要对钻具检查:(1)外管总成的组装及检查,从弹档头到钻头连接进行检查,钻头及扩孔器是否合适。(2)内管总成的组装及检查,捞矛头是否折弯和伸直要自如可靠,回管上下提拉要可靠,弹头收缩和张开要可靠、单动机构要灵活、各部件要拧紧、到位报信机构调整要合适、内管要平直、加注油、卡簧与卡簧座的轴向及卡簧的弹性要合适。(3)打捞器组装及检查:打捞钩松紧、缩、伸张要自如,与捞矛头的配合尺寸要适合,轴承单动性要好,绳索要夹牢。(4)内外管总成装备及调试:将内外总成在地面放到外管总成内测量轴向长度,卡簧座下端离钻头内台阶要有3~4mm间隙,弹头挡头与弹卡嵌要有2~3mm间隙。
钻进技术要素
升降钻具不能太快,过快易使金刚石钻头受到冲击而损坏,钻杆与接手处由于壁薄易造成钻杆折断、拉断。钻具下到位后,开泥浆泵送冲洗液排出岩粉,有冲洗液从孔内返出时用小钻压、慢转速扫孔,离合器离合要轻,过猛易造成钻杆折断、脱扣,钻具到达孔底后采用正常钻进参数钻进。正常钻进时工作人员精神要高度集中,时刻注意进尺快慢,观察机械运转及倾听孔内钻进声音,如有异常及时采取相应的措施。如进尺过快,可减少钻压,适当增加泵量;如进尺过慢,可适当加大钻压,提高钻进效率;如不进尺,可通过称重判断钻杆是否折断,自重不变则可能是自卡,可采取提钻或者对金刚石钻头抛光、打滑。钻遇复杂地层应注意以下几项:(1)缩水、遇水膨胀的底层,钻进时应增大卡簧座与钻头的间隙(大于0.3mm),低泵量、低转速钻进,以提高岩心采取率,保护孔壁,待穿过该底层后恢复正常钻进参数。(2)孔内不进尺,岩心堵塞,泵压升高,此时需提钻以防止岩心自磨或者提不起内管。(3)如内管堵死,可尝试在钻杆柱悬空状态时重新高转速送水回转,将堵塞的岩心甩掉,或送水继续钻进,将堵塞的岩心自磨掉。(4)打滑导致进尺慢时,可投入一些碎石子,加快钻头金刚石颗粒的出露,从而加快进尺。(5)地层破碎,冲洗液漏失的地层,可灌注水泥浆液或聚丙烯酰胺浆液。(6)地层破碎以致上部钻孔坍塌的地层,可按二级钻孔孔径扩孔,穿过坍塌地层后下套管护壁,扩孔时泵量适当加大将岩粉虽泥浆携带出地表。
事故预防和处理
(1)在升降钻具过程中要预防跑管事故,可能造成钻杆与接手形成喇叭口,钻杆柱与孔壁摩擦阻力增大甚至造成钻孔报废。(2)不合理的钻进参数可以造成烧钻,同时冲洗液采用低固相、低粘度、低失水性的泥浆。(3)在松散破碎地层要严格控制除砂,防止钻杆内壁形成泥皮而造成提不出内管,如出现该事故可在钻杆中加入柴油与机油的混合油。(4)钻进中难免遇到钻杆或接手折断,可有丝锥将钻杆柱提出。(5)钻遇卡钻,可慢速转动同时上下串动,以将掉块磨损掉。
关键词:水利水电;工程地质问题;环境问题;勘测问题
1水利水电工程建设与环境问题
1.1水利水电工程与地震问题水库等水利水电工程建筑物蓄水后,由于地应力的调整或水体下渗等原因,触发了地质断层的复活而诱发地震。研究表明,要触发一个比较大的地震需具备以下三个条件:①水库岩石比较破碎,且处理效果不十分理想;②存在有利于应力集中的地质环境条件;③水库水荷载所产生的超孔隙水压力足够大。关于水库诱发地震的事件国内外均有报道,一般而言,水库的坝址没有较大的断裂带存在,仅仅是水荷载引起的地应力,诱发地震的可能性是很小的。但如果诱发大的地震,那将是灾难性的。从1987年的资料至今,我国已建设的坝高在15米以上的水库共18000多座,已发现水库诱发地震的有13座。[1]
1.2水利水电工程与水文问题水利水电工程建成后改变了下游河道的流量过程或周围环境水域的分布,从而对周围环境造成影响。例如:①大坝水库不仅存蓄了汛期洪水,而且还截流了非汛期的基流,往往会使下游河道水位大幅度下降甚至断流,并引起周围地下水位下降,从而带来一系列的环境生态问题;②下游天然湖泊或池塘因断绝水的来源而干涸;③下游地区的地下水位下降;④入海口因河水流量减少引起河口淤积,造成海水倒灌;⑤因河流流量减少,使得河流自净能力降低;⑥以发电为主的水库,多在电力系统中担任峰荷,下泄流量的日变化幅度较大,致使下游河道水位变化较大,对航运、灌溉引水和养鱼等均有较大影响;⑦当水库下游河道水位大幅度下降以至断流时,势必造成水质的恶化。由此可见,水利水电工程对水文的影响是不容忽视的一个重要问题。[2]
1.3水利水电工程与气候问题一般情况下,区域性气候状况受大气环流和水体分布所控制。如果修建大、中型水库及灌溉工程后,当地水体的分布会发生较大的变化。如原先的陆地变成了水体或湿地。局部地表空气变得较以前更加湿润,形成新的小气候,对当地气候会产生一定的影响。主要表现在对降雨、气温、风和雾等气象因子的影响方面。
1.4水利水电工程与鱼类、生物物种问题①对鱼类的影响:切断了洄游性鱼类的洄游通道;水库深孔下泄的水温较低,影响下游鱼类的生长和繁殖;下泄清水,影响了下游鱼类的饵料,从而影响鱼类的产量;高坝溢流泄洪时,高速水流造成水中氮氧含量过于饱和,致使鱼类产生气泡病。②对植物和动物的影响:库区淹没和永久性的工程建筑物对植物和动物都会造成直接破坏;同时局部气候变化、土壤沼泽化、盐碱化等都会对动植物的种类、结构及生活环境等造成影响。
2工程地质工作中存在的问题
2.1工程地质勘察的质量问题在工程地质勘察过程中,主要问题有以下几种:①工程概念不清,勘探侧重点不明确,针对性不强,方法不当,手段落后;②工程地质分析工作中所选择的理论、方法、计算公式等与实际情况有较大出入,其适应条件的物理意义混淆不清;③地质报告中基本地质条件不清楚。我们遇到的主要工程地质问题有:①界定不准确或论证不充分,有问题遗漏甚至结论性错误;②有些地质报告没有地质结论,也有些工程没有做多少地质工作就先下结论,极不严肃。此类问题产生往往造成阶段性工程审查不能一次性通过,可能延误开发时机;或者尽管通过了审查,但却给工程留下了隐患,这种情况的危险性极大。[4]
2.2勘测周期不合理的问题从工程地质勘察到地质报告的提交需要一定的工作周期,这是再简单不过的道理,然而有些工程却没有进行基础性的前期投入。主要存在问题有以下几个方面:①一旦需要申报项目,立即就要求提交地质报告;②今天刚刚提交可研报告,明天就要求提交初设报告。此类情况多为地方性工程,一般国家投资的大型工程出现这种局面的不多。没有足够的勘测周期所造成的后果是严重的,由于地质条件不清楚,直接导致投资控制不住,施工后修改设计等情况。更可怕的是留下了工程隐患,可能造成重大的工程事故。
3结语
工程地质学是20世纪才建立和发展起来的一门地球科学。水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最广、问题最复杂、任务最艰巨、声望最高、最具权威性的龙头行业,它具有自身的特殊性与复杂性。水利水电工程建设与环境保护是一项长远的任务,是水利水电工程顺利进行的重要保证之一。保护和改善工程环境是保证人们身体健康的需要,是现代化大生产和保证工程质量的客观要求,是保证工程永久利益的必须条件。工程地质工作的质量,对工程方案的决策和工程建设的顺利进行至关重要。由于地质问题引起的工程事故时有发生,轻则修改设计延误工期,严重时造成工程失事,给人民生命财产带来重大损失。近年来。工程地质勘察质量有下滑趋势,工程地质分析不够深入,有时甚至出现工程地质评价结论性错误这样严重的问题。笔者认为,总结分析水利水电工程地质勘察过程中存在的问题,具有重要的现实意义。
参考文献:
[1]林妙月.区域构造稳定性及地震性危险评价问题[M].北京:地震出版社,2008:99-100.
[2]王连生.水利水电工程地质[M].武汉:武汉大学出版社,2008:13-15.
【关键词】城市物探;应用;发展
中图分类号:P624文献标识码: A 文章编号:
引言
城市物探即利用地球物理勘查手段对城市的地质等因素进行勘探的新型勘查手法,城市物探可以实现对城市管线分布的勘测、污染情况的勘测,可以为环保、城建等相关部门提供有益的参考,可以实现整个城市的有效管理及规划。随着近年来我国国民经济的发展,城市物探技术也得到了飞速的发展,在城市勘察的应用中也取得了非常显著的成果,城市物探技术包括多种技术,如高密度电阻率测量法、探地雷达测量法、放射性测量法、瞬变电磁测量法、瞬态瑞雷波测量法、井中电视测量法、钻孔雷达测量法等等,随着各种城市物探技术的发展,我国城市物探水平也不断提高,就现阶段来看,对于特定环境的勘察也必将会成为未来城市物探应用的新趋势,其应用的领域也会随着物探技术的发展而得到进一步的延伸,这也会在一定程度上促进我国城市建设和城市规划的科学性。
我国城市物探的起源及发展
我国的城市物探最早起源于上世纪50年代,在1955年,我国地质部门已经筛选组成了工程物探队伍,至今已经有了多年的发展时间,在组建伊始,物探队伍主要为我国的交通、城建以及交通部门服务,在上世纪80年代后,我国物探事业得到了飞速的发展,在1984年,我国地矿部门召开了城市物探工作研讨会,并开始提出城市物探的理念,在1984年之后,我国的城市物探事业就得到了完善的发展,从此之后,我国的一些大型城市就开始进行城市物探工作,在少数城市内还开始进行浅层地震剖面测量等工作,这就为城市的建设和规划提供了重要的参考资料。在上世纪80到90年代,我国已有超过100个城市开展了城市物探工作,其测量的方式主要是重力、航磁、放射性测量以及电阻率测量等方式,通过这种测量,可以再城市中筛选出地质条件较好的地区,从而为城市的规划和开发提供参考,因此,城市物探工作的发展也在很大程度上促进了我国工程建设的发展。在改革开放以后,我国的科技水平得到了进一步的发展,这也进一步推动了我国城市物探技术的进步,在这一阶段,城市物探方法已经实现了传统技术与新型勘查技术的有机结合,也出现了多种新型的物探技术,在上世纪90年代,城市物探技术已经为我国城市管线的信息化建设提供了重要的勘察依据,在很多城市突发事件中,城市物探也发挥着十分积极的作用。目前,城市物探以及深入到工程、地质、环境、水文的各个方面。
城市物探的内容
城市物探已经扩展到城市以及工程地质勘查的各个方面,近些年来,新型城市物探技术的推广了应用也取得了十分显著的成效,将城市勘探技术充分的应用起来,可以为工程的设计、工程施工以及工程环境的评估提供重要的数据,这样,就可以解决城市工程选址、地质灾害评估以及工程施工成果评价等问题,城市物探的内容也十分的广泛,其主要内容包括:覆盖层、基岩面、风化带的形态勘察;破碎带、隐伏断层、裂缝密集带的勘察;软土、冻土及砾石层的勘察、地热、地下水的勘察;地下工程、地下管线、古墓的勘察;机场、铁路、公里质量的检测;地基图层的评价、地基稳定性性能测试、地下水结构、地下水地层的勘察;地质灾害、环境污染、隧道、水文地质参数的勘察。
四、城市物探方法的应用
城市物探方式具有探测速度快、信息损失小、数据丰富的特点,可以为相关工作部门提供完善的决策性支持,在对城市进行浅层的地质勘察时,一般使用横波放射测量法结合纵波反射测量法的勘察方式进行,这种勘察方式不仅可以全面的反映出地层的结构和成分,也会在很大程度上提高勘察的准确度,这种勘察方式也是进行来非常流行的勘察方式,可以解决钻探方法中存在的诸多不足之处。使用地震映像测量法可以准确的查出映像工程的障碍物;利用浅层剖面测量法可以对城市地下地形进行全面的勘察;利用隧道测量法可以避免地下文物受到破坏,这样就可以大量提高勘察的准确度;在大型工程的勘察中,使用高精度的磁测以及探地雷达等测量法,可以勘察出地下的异物;使用高密度电阻测量法、电磁感应测量法、瑞雷波测量法可以准确的查找出地下的管线和空洞采用辞梯度测量法可以勘察出地层深处的管线;此外,城市物探技术在地质灾害、环境评价、桩基质量的检测、承台质量的检测、里面质量的检测、地面裂缝检测、地面塌陷检测、堤坝渗漏的检测中,电法、应力波测试法、重力测量法、浅层地震法已经成为解决以上问题的主要检测手段;在地热以及地下水的勘察中,激发极化测量法、电阻率测量法、地温测量法也成为主要的勘察手段;在堤坝防狼的检测中、地震映像法、探地雷达法也成为主要的勘察方式。但是,由于城市物探方式在监测的过程之中必须要具备一定的基础和条件,加强勘察条件、地质条件以及地球物理条件对城市物探结果也会有一定的影响,因此,城市物探法在实际的应用过程中也存在着一些不足之处,运用单一的方式进行测量器效果也并不准确,目前,随着城市化进程的发展,在一些重大工程的承建中会面临比以往更多的地质问题和工程问题,因此,在对于大型化工程的地质勘查过程中,要采用综合性的勘察方法,这样可以提高勘察结果的准确性。
城市物探中存在的问题及应用展望
虽然城市物探可以解决城市发展中的诸多问题,但是仍然存在一些不足之处,因此,要不断扩展城市物探技术的应用,这可以从以下几个方面进行:
(一)虽然城市物探已经取得了一定的成效,但是由于城市环境具有一定的特殊性,环境多变,因此其应用的范围还不能达到城市勘察的各个方面,因此,在下一个阶段,我们应该深刻的意识到城市活动情况对地球物理场的影响,明确城市物探应用的范围,在未来情况下,进一步加强对城市特殊勘察环境的认识,不断提高城市物探水平、扩大城市物探技术的应用范围。
(二)在未来的工作中,我们要充分的认识到城市物探技术的应用条件,保障城市物探工作的顺利开展,为此,我们要意识到城市物探与环境物探以及工程物探的密切关系,将城市物探与工程物探和环境物探进行有机结合,不断提高城市物探的精度和准确度。
(三)在未来的城市物探工作中,应该意识到技术的重要作用,培养专业的城市物探人才,不断完善城市物探技术,加强相关技术的合作与交流,引进国外先进的新设备和仪器,开发新型数据处理软件,加强相关机构之间的合作,发挥出物探技术的优势。相信通过各级组织的努力,我国的城市物探水平会不断的提高。
参考文献:
【1】李学军:我国城市物探的应用与发展[期刊论文],地球物理学进展,2011(12):26
【2】王永、谭春、曾来:地质雷达方法在城市地下建(构)筑物权属调查中的应用[期刊论文],上海地质,2004,(4):45~47.
【3】学军、曲海涛、窦硕娥:城市工程地球物理探测技术应用与发展趋势[期刊论文],工程地球物理学报,2008,5(5):564~573.
关键词:滨海平原水库,均质土坝,坝基渗漏,原型观测,垂直铺塑
0. 前言
黄河口附近所建平原水库蓄水深度一般仅3~5m,土坝承受水头很低,但坝基地层由近代河流相和滨海相沉积共同构成,地层复杂多变,浅层埋置贝壳夹砂层,坝基防渗仍是一个需要重视的问题,一旦处理不当,往往渗透破坏现象严重。现以胜利油田孤河水库为例予以说明。
1.工程概况
孤河水库是一座引黄供水的平原水库,地处黄河三角洲入海口附近,距渤海海岸最近距离约15km。渤海1854年海岸线通过库区,1885年黄河河道由苏北改道至利津入海,形成1889年的扇形面,水库正处于其间。
孤河水库设计蓄水位7.5m,死水位5.0m,库区原地面平均高程约4.0m,现建基面高程一般在2.7~4.2m之间,局部最低2.48m,最高4.61m。坝顶高程9.3m,坝顶宽度16.0m。坝体剖面为一复式断面,高程7.0m以下为水力冲填形成,以上为碾压填筑,高程7.0m以上上游面为浆砌块石挡土墙,墙前为宽17.0m土面平台。论文参考网。围坝全长10.48km。典型剖面见图1。
图1 围坝典型断面图
工程1985年6月开工建设,1987年底建成蓄水。土坝填筑是在库区距上游坝脚50m处水力冲挖形成泥浆,泵送至坝内沉积,形成坝体。土坝填筑前未清基。水库投入运行不久,1988年即在桩号5+700~6+000段出现严重渗漏,以后逐渐发展,坝脚下游局部地面隆起,泉眼冒水冒砂,至1996年出现渗透破坏的坝段累计总长约2.0km,间断分布在桩号0+300~2+300、5+700~9+700约6.0km长范围。在此情况下,1996年底开展了两项渗漏探查和分析工作,即补行工程地质勘察和渗流原型观测。
2. 工程地质勘察
孤河水库建设期未进行工程地质勘察,1996年11月补行钻探。钻探由坝顶进行,沿坝全长布置一条勘探线,钻孔间距100m,孔深15m。由钻探得到下列资料。论文参考网。
2.1坝体土性
坝体水力冲填土为重粉质壤土,土体干密度13.5~14.4 kN/m3,塑性指数Ip=12.4,含水量ω=31.9%,孔隙比e=0.881。水平渗透系数4.27×10-5cm/s,满足规范对均质坝土料渗透系数的要求。
2.2 坝基土层分布
在钻探深度范围坝基土层可分为三层,其中②、③层又分亚层,与渗流有关的几个浅层土层特性列于表1。
表1 坝基土层分布表
层号 岩土名称 含水量 % 孔隙比 e 渗透系数cm/s 层厚 m 层底高程 m 分布范围 ① 轻粉质砂壤土 30.5 0.827 1.26×10-4 0.3~3.9 -0.35~3.95 桩号5+545、9+960处缺失 ②-1 淤泥质粘土 38.8 1.072 1.05×10-7 0.3~2.6 -0.15~2.15 分布于1+100~3+300、3+460~5+700、6+270~6+480、6+570~7+520 ②-2 贝壳夹砂
~1×10-3 0.3~1.5 -0.62~1.49 分布于1+100~1+980、2+260~2+760、3+400~3+800、5+600~6+460 ②-3 含贝壳轻砂壤土 24.2 0.713 4.62×10-4 0.5~1.8 -1.85~0.79
② 粉质粘土 27.8 0.876 1.89×10-4 0.3~3.7 -4.19~-1.95
【摘 要】随着计算机信息技术的发展,岩土工程勘察数字化技术逐渐得到广泛应用。在分析了传统勘察技术的不足,并介绍了岩土工程数字化勘察技术,在此基础上重点分析讨论了数字化勘察技术实现应用的关键技术,对于进一步促进岩土工程数字化勘察技术的研究和应用具有一定的借鉴意义。
【关键词】岩土工程;数字化勘察;应用方法
On the digital technology widely used in geotechnical engineering investigation
Li Tian-fen
(272 Geological Brigade of Jiangsu Nuclear Industry Nanjing Jiangsu 210003)
【Abstract】With the development of computer information technology, geotechnical engineering investigation of digital technology is increasingly widely used. Analysis of the lack of traditional survey technology of, and introduced a geotechnical engineering digital investigation technology, digital investigation technology to achieve the application of key technologies based on focus analysis to discuss further promote the geotechnical engineering figures of Exploration Technology''s research and the application has a certain reference.
【Key words】Geotechnical engineering;Digital investigation;Application methods
1. 引言
岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息,包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料,这些资料只是一些离散的数据,岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律,更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达,这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差,往往不能充分揭示它们空间变化的规律,难以使人们直接、完整、准确地理解,也就越来越不能满足工程的空间分析要求。 随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。本论文就将主要对数字化的岩土工程勘察进行简单的探讨,以期和同行分享。
关键词:岩土工程;勘察设计;数字化系统;方案;技术
中图分类号:U445.5文献标识码:A
一、我国岩土工程勘察的现状
在工程设计过程中,岩土工程勘察是重要的环节之一,是对工程地质的断层、地形、地貌以及地下水位等资料的调查搜集。就目前实践状况来看,岩土工程勘察信息是对地质情形的静态表达,难以实现对地质参数的动态和多维反映,不能满足岩土工程空间分析对信息的要求。近年来,我国经济社会建设的加快使得岩土工程勘察设计快速发展,技术水平有了很大的提高。特别是随着计算机网络和现代科学技术的进步和广泛应用,我国岩土工程勘察设计发展迅速,岩土工程勘察设计的数字化得到了推广。但在实际实践过程中,我国岩土工程勘察设计尚未完善,仍面临着诸多问题和困难,主要表现在:勘察资料过于地质化、岩土工程勘察设计数字化系统综合能力差、岩土工程勘察设计数字化系统的空间分析能力缺失、研究成果与实际应用脱节。
二、岩土工程勘察设计数字化系统方案分析
岩土工程勘察设计数字化系统是在结合计算机网络和现代先进技术的基础上,对岩土工程信息进行勘察的有效手段。就岩土工程勘察设计数字化系统的方案制定来看,可以从以下两个方面进行分析:
(一)岩土工程勘察数字化
数字化就是将一些分散而多种多样的要素或单元合并组合成一个更加完整或协调的整体。岩土工程勘察数字化系统是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。
(二)岩土工程数字化系统的组成
岩土工程数字化系统的组成。岩土工程勘察数字化系统涉及的地理信息系统、数据库、计算机图形学、地质学、地质统计学、地质建模、AutoCAD和Word自动化等一系列技术,他们以岩土工程勘察、设计规范作为相互联系的基础组成一个系统工程
三、岩土工程勘察数字化模块技术分析
岩土工程勘察设计数字化系统的应用能够实现岩土工程勘察中场地方域的数字化、场地物性指标的数字化、场地地层的数字化以及岩土工程勘察数据库的设计,有效解决了传统岩土工程勘探中由于数据内容的复杂性和形式的多样性造成的处理困难。在具体运行过程中,岩土工程勘察数字化的实现将地质统计学的相关基础理论与现代技术进行融合,采用科学合理的手段和方法。本文就岩土工程勘察主要数字化模块技术的实践,从以下几个方面进行了简要分析:
(一)GIS在岩土工程勘察中的应用
虽然GIS和岩土工程勘察设计一体化有区别,然而二者也有一定的相似之处,即二者皆涵盖和空间坐标相关的信息,GIS注重空间信息的采集与分析,而岩土工程勘察设计一体化注重空间信息的分析与决策。一般来说,和以往岩土工程勘察设计技术相比,GIS具有强大的数据采集与处理能力、形式与内容上复杂多样性、较强的可视化操作功能及空间分析能力等优势。
(二)岩土工程建模
一般来说,多样化的场地地层构造皆能够抽象为点、线、面及体4种要素的集成。场地地层在空间上都需要一定的地点与范围,空间关系、属性及空间等特征是场地地层的重要基本特征。场地地层的数字模型包括准备、简化假设及建模等阶段,具有确定性、可视化及可修改性等特点,其中场地地层建模过程为:现场勘察资料的采集、地质与变量描述、空间分析。在场地地层建模中一般常用的方法是表面模型法,此外还有数字模型法与图示模型法。
(三)数据库建设
岩土工程勘察设计是一项系统性工程,需要涉及到信息的共享,因此,构建高效经济的数据库显得尤为重要。岩土工程勘察数据常常具有空间性与多源性的特征,一般数据库技术是很难实现对这些数据的处理。随着GIS、计算机图形学及空间科学的发展,这为复杂的空间数据采集、存储及分析建模提供了重要的条件。基于地理信息系统的岩土工程勘察数据库的出现为岩土工程领域复杂的数据管理,空间数据分析提供了高效快捷的手段,目前,以GIS技术支持的数据库技术已经应用到地质学的众多领域。
四、结语
岩土工程勘察设计数字化系统是现代工程设计的重要工具,能够为岩土工程勘探提供动态、多维、有效的地质数据信息。目前,我国岩土工程勘察设计数字化系统建设已得到了高度重视和广泛推广,但相关技术的不成熟和系统功能的不完善,使得空间分析能力的不足、勘察信息数字化程度不够成为了我国岩土工程勘察设计中存在的重要问题。这就要求必须深化研究,采取有效措施确保岩土工程勘察设计流程的数字化,从而解决岩土工程勘察数字化问题,实现岩土工程勘察设计的一体化,以推动我国工程设计的发展。
参考文献:
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【关键词】岩土工程;数字化勘察;应用方法
1. 引言
岩土工程勘察是工程设计的先决条件。一般岩土工程信息,包括地形地貌、地层界面、断层、地下水位、风化层厚度以及各种物探、化探资料,这些资料只是一些离散的数据,岩土工程技术人员较难直接利用它们再去分析场地中工程地质参数的分布规律,更何况传统的岩土工程资料分析和解释一般都局限于二维、静态的表达,这种表达描述空间构造起伏变化的直观性差,往往不能充分揭示它们空间变化的规律,难以使人们直接、完整、准确地理解,也就越来越不能满足工程的空间分析要求。 随着计算机图形处理技术的完善,已经完全可以集成以岩土工程建模、岩土工程数字化、岩土工程数据库管理、岩土工程特性分析、岩土工程地质解释以及空间分析和预测、地学统计和图形可视化的一体化系统,继而发展成为现代化、信息化为一体的岩土工程勘察数字化新体系。本论文就将主要对数字化的岩土工程勘察进行简单的探讨,以期和同行分享。
2. 岩土工程勘察方法概述
2.1 传统的岩土工程勘察方法存在的问题。
(1)勘察资料过于地质化。 由于部门长期的条块分割,勘察、设计分散作业,加之岩土工程规范制定和新技术、新方法应用的滞后,以及专业设置过细,岩土工程本身的特殊性等原因,设计与勘察之间脱钩多,使得勘察提供的岩土工程信息通常以设计人员难以理解的形式出现,而且勘察也较难参与设计的全过程;设计人员也因知识的局限,很难深层次理解岩土工程勘察信息,因而勘察成果在设计中的转化率较低,造成许多不应有的浪费和损失。
(2)数字化地图与数字化设计系统间不够贯通。 地形图是设计系统的底图或称基础数据,由于数字化地图中的某些环节技术条件不成熟,与CAD设计软件的接口不匹配,很难顺利实现对接,设计系统不得不重新将勘察资料数字化,影响了设计系统CAD的推广应用。
(3)勘察信息数字化程度低。 勘察部门提供的勘察信息往往以图纸、表格、文字等形式为主,内容上定性描述较多。这一方面造成设计人员对于勘察信息难于准确理解,另一方面造成对勘察信息处理、利用上的困难。
2.2 数字化勘察技术概述。数字化岩土工程勘察是指应用当代测绘技术、数据库技术、计算机技术、网络通信技术和CAD技术,通过计算机及其软件,把一个工程项目的所有信息(勘察、设计、进度、计划、变更等数据)有机地集成起来,建立综合的计算机辅助信息流程,使勘察设计的技术手段从手工方式向现代化CAD技术转变,作到数据采集信息化、勘察资料处理数字化、硬件系统网络化、图文处理自动化,逐步形成和建立适应多专业、多工种生产的高效益、高柔性、智能化的工程勘察设计体系。该技术体系用系统工程观点,把勘察、设计的图纸、图像、表格、文字等以数字化形式存贮,供各专业设计使用。
3. 数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术探讨
3.1 岩土工程数字化建模方法。
(1)岩土工程地质建模的方法目前采用的主要有表面模型法,表面模型法(也叫数字表面模型)的历史较早,它的基本内容就是通过精确的表示出工程地质体的外表面来表示均质地质体的建模方法,也是目前广泛使用的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点获得的一系列离散的测点资料,包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后利用数据解释结果重构地质体界面。可以抽象为把一系列同属性的点按照一定的规则连接起来,构成网状曲面片,进而确定整个地质体的空间属性,有很多方法用来表示表面,常用的方法主要有数学模型法和图示模型法,本论文主要讨论图示模型法。常用的图示模型法有边界表示法、规则格网法、等值线法、不规则格网法等,其中不规则格网法是本系统选用的模型表示法,将做详细分析讨论。
(2)不规则格网法(TIN)是将区域内有限个点将区域划分为相连的三角面网络。区域中任意点落在三角面的顶点、边上或三角形内,如果任意点不在顶点上,则该点的数字属性值通常通过线性插值的方法得到(在边上用边的两个顶点的高程,在三角形内则用三个顶点的高程),所以TIN是一个三维空间的分段线性模型,在整个区域内连续但不可微。有许多种表达TIN拓扑结构的存储方式,这里采用一个简单的记录方式是:对于每一个三角形、边和节点都对应一个记录,三角形的记录包括三个指向它三个边的记录的指针,边的记录有四个指针字段,包括两个指向相邻三角形记录的指针和它的两个顶点的记录的指针;也可以直接对每个三角形记录其顶点和相邻三角形。每个节点包括三个坐标值的字段,分别存储X,Y,Z坐标。这种拓扑网络结构的特点是:对于给定一个三角形,查询其三个顶点属性和相邻三角形所用的时间是定长的。它在沿直线计算地形剖面线时具有较高的效率,当然可以在此结构的基础上增加其它变化,以提高某些特殊运算的效率。
3.2 数字化岩土勘察工程数据库系统。基于GIS的岩土工程勘察涉及到的原始数据主要为地理信息方面的空间数据和非空间数据,数据来源包括:
3.2.1 基础地理数据这些数据主要包括:
(1)自然区划图。 该图反映被研究区域的地理区划、河流、道路、居民区、山川、公共设施等等自然地理信息。
(2)地形、地貌图。 该图反映被研究区域的自然地貌情况。
3.2.2 岩土工程勘察数据这些数据主要包括: 所研究区域的工程地质勘探资料。 经过筛选、处理的各勘探点包括地理、环境、土的物理力学指标在内的所有信息。 各类建筑场地的地层信息,比如液化等级、液化指数、特征周期、年代、沉积相等。 结合上述分析,数字化岩土勘察工程数据库系统可以按以下几个步骤实施构建:
(1)岩土工程勘察数据库的概念模型设计。 岩土工程勘察数据库管理作为岩土工程勘察数字化系统的一项基础工作是一个数据密集、处理复杂的数据库应用问题,为了能获得反映信息世界的概念性数据模型,将与实体和联系相关的功能与行为剥离出来,仅从现实世界中实体的数据侧面来建立模型即研究数据对象与属性及其关系,并在此基础上建立相对应的数据库表结构。
(2)数据库建立实现。 岩土工程一体化系统的数据有三类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据由测点数据组成,而测点数据又由测点几何属性数据(位置)和测点信息属性数据;中间数据包括根据原始数据系统自动生成的地层层面等值线模型、三维表面模型、剖面模型等,根据这些模型可以生成用户需要的各种图件,还可以进行各种信息查询操作;最终数据种类繁多,主要是根据用户需要由中间数据生成,包括图形资料和文档资料(如地质勘察报告等)。
中国是目前地下工程利用范围最广、开发力度最大的国家。解决城市人口集中等客观问题的迫切需要以及废旧矿井多功能利用等主观积极因素的推动均标志了我国必将走向大型地下工程开发利用新时代。
自建设部下发《地铁及地下工程建设风险管理指南》以来,地下工程风险管理引发了学者多方思考。地下工程因其施工难度大、建设周期长、投资数额大、风险系数高、对周边环境依托和影响大等特点,一直为学者广泛关注。近年来,地下工程事故的多发大多可以归结到以下两个方面:环境因素引起的风险事故和工程地质、水文地质引起的风险事故,其中尤以后者引起的事故居多。因此,通过SGIS技术建立系统的数字管理平台对于地下工程风险管理具有重大意义。
2. SGIS技术概述
SGIS即综合地质信息系统,它是在基于一般GIS优秀的各项功能的基础上对其工程地质、岩石力学等地质特点信息系统的再开发,以使其更加适应地下工程建设需要。
SGIS由三大系统构成:区域地质及工程信息系统、工程地质信息系统以及地质工程信息系统。其中区域地质及工程信息系统包含了地质调查与钻孔信息系统、环境地质及灾害评估系统、区域水文地质信息系统、区域工程地质信息系统和工程布局信息系统。工程地质信息系统包括综合地质可视化分析系统、水文地质信息系统、地质快速勘察成图系统、环境地质信息系统、工程地质信息系统。地质工程信息系统包括超前地质预报系统、工程地质力学分析系统、信息化施工决策信息系统、可变更优化设计成图系统及地质工程监测信息系统。
3. 大型地下工程风险管理现状及存在问题
3.1 国内地下工程风险管理研究现状
早从20世纪初开始,国内学者对地下工程的发展展望就延伸到了风险分析和风险管理层次,其中尤以隧道建设、地铁建设等地下建设的环境分析及力学分析为首。2007年,建设部下发的《地铁及地下工程建设风险管理指南》将这一研究再次推向。然而《地铁及地下工程风险管理指南》等法规、条例和文件仍不能实践性得解决许多具体工程问题和突发状况。普遍研究认为,地下工程风险管理的“政策性研究”和“技术性研究”应当两手抓、两手都要硬。
3.2 国内地下工程风险管理现存问题
(1)政策性指标不明
虽然国内关于该问题已了一系列指导性文件,但目前关于地下工程管理的相关法律法规仍不够健全,其强制性力度不够及操作性不强的问题均导致了其不能系统地改善如今地下工程建设施工不规范、建设事故频发、事前控制力度不够的现状。
(2)地下工程风险管理的局限性
①基础理论研究不足造成的局限性
由于地下工程建设对地质条件及相关力学要求极高,但国内外岩石力学研究的脚步显然跟不上地下空间发展的脚步。地质及力学等基础理论的发展不能够满足大量得、范围更广的地下空间建设。
②风险管理范围的局限性
目前地下空间建设的风险管理主要局限于地铁建设方面,对其余方面的研究较少,这直接导致了大型地下工程风险管理研究发展不平衡的问题,适应于地下工程风险管理的软件平台不具有普遍操作性。
(3)工程地理信息以及监测、控制平台的局限性
地质信息系统性了解的局限性、施工期间周边地质环境变化分析的局限性、前期工程测量阶段与事前控制的局限性均使得地下工程建设始终处在一个建设不明朗的瓶颈阶段。地下工程建设的局限性直接导致了事故突发、解决工程问题难度极高以及处理事故耗资巨大等问题。
4.SGIS在地下工程风险管理中的实践性应用初探
4.1 基于SGIS的风险预测评估系统
虽然从宏观上看,地下工程的风险产生是突发的、偶然性极强的、与当地的地质条件密切相关的,但从微观角度仔细观察,不难发现,大多数地下工程事故产生前均是存在先兆的,即地下工程事故的发生在一定程度上是可以减少甚至消除的。
基于“区域地质及工程信息系统”的风险评估系统就是这样一种事前控制系统,它是指在施工开始前,根据SGIS海量数据库所集合的地质调查结果、钻探信息、水文地质实时信息及发展历史、区域工程地质要求、工程地质力学分析信息、施工场地周边环境信息及施工技术信息和工程布局信息,结合当地地质条件变迁历史、超前地质预报信息、近年自然灾害发生情况、地质薄弱环节与施工技术难点,经计算机分析及有关专家建议,预估事故发生可能性及可能发生事故的概率,并对可能发生问题的关键部位采取预控措施,以减小事故发生可能性。对可能由自然灾害引发的施工事故,应预先提出风险应对策略,以保证将事故的影响降至最低。
4.2 基于SGIS的施工过程监控系统
(1)基于SGIS的施工过程监测系统
SGIS系统在综合考量地质分析、数值分析及专家意见的基础上,确定最容易发生事故的施工段重点监测区。监测系统的提出必须基于硬件支持与软件支持上,即必须拥有经济适用的施工现场实时检测仪器及先进的监测软件。
(2)基于SGIS的施工过程控制系统
传统的地下工程信息管理系统片面突出强调了信息管理在监测方面的巨大作用,但在信息管理的控制层次的涉及却了了。SGIS系统在提供信息化监测平台的基础上,结合时事更新的“地质快速勘察成图系统”、“信息化施工决策支持系统”及“可变更优化设计成图系统”,对于工程微小变更的发生,在第一时间内从地质勘探、设计成图到施工决策全方位实现施工技术科学化化管理控制。
4.3 基于SGIS的运营期监测系统
运营期监测系统强调在信息化基础上实现更加自动化,它是以自动检测为主、人为监测为辅,结合GIS技术与WEB技术的一种实时监测系统。通过传感器等监测仪器传递的工程信息,经网络中心枢纽至SGIS系统中进行集合和重组,自动同原设定的运营模式进行无缝校核,一旦出现信息不符,随即由网络中心枢纽自动分配人为监控单位进行事故信息核对,以更高效得达到全面、科学化、可视化的监控。
参考文献:
【1】崔玖江,崔晓青 《地铁工程建设风险控制与管理》(期刊论文)施工技术 2011年5月
【2】钱七虎,戎晓力 《中国地下工程安全风险管理的现状、问题及相关建议》(期刊论文)岩石力学与工程学报 2008年4月
1建筑施工中岩土工程勘察现状
基于岩土工程勘察工作对建筑项目发展的重要性,如何有效实现岩土工程勘察工作的健康发展是当前建筑行业关注的主要问题之一。由于工作人员等原因造成岩土工程勘察工作出现问题的情况频繁出现,严重影响了建筑项目的质量水平。
1.1准备工作不足
在正式进行建筑施工之前,工作人员需要提前展开岩土工程勘察工作,制定工作计划。在岩土工程勘察的过程中,有关人员需要注意基坑支护、地下水渗透以及电缆的电阻率等问题。工作人员应有效地综合以上几点注意项目,制定完善的岩土工程勘察设计方案,这样有利于勘察结果与实际情况相吻合。但是,一些建筑项目的工作人员常在勘察过程中出现差错,例如,未在方案设计前期进行科学预测。除此之外,有较大部分的施工企业未进行实地勘察工作,所得到的数据信息均来自部分业主的口述,不具备科学性。在一些技术细节方面,负责勘察工作的人员未及时进行完善的准备工作,促使后期岩土工程勘察遭遇阻碍,最终导致勘察质量较低,影响整个项目的质量。
1.2工作设置不科学
工作设置问题主要体现在勘察地点和取样方面。由于我国对于岩土工程勘察工作的重视度相对较低,直接致使一些技术人员在培训的过程中采取敷衍了事的态度,在专业技术和理论知识方面均难以达到岗位标准。另外,一些工作人员在勘察的过程中难以掌握其中的基本结构和形式,勘察点设置不够科学。勘察人员不能灵活根据当地的地质及地形等实际情况对勘察位置进行科学调整,且未及时进行相关信息的更新,导致勘察工作和实际情况不相符。
1.3勘察质量有待提高
一些建筑项目在施工过程中急于提升岩土勘察工作的效率,而勘察质量未达到标准,这个问题在建筑行业内较为常见,同时也是很多企业暴露出来的问题。很多施工企业选择直接缩短勘察工作时间的方式进行赶工,这种方式直接造成勘察工作流于形式,不仅不能加速施工进度,还可能隐藏大量安全隐患。导致岩土工程勘察工作质量较低的原因较多,缩短勘察环节的工作时间是其中一个部分。除此之外,一些项目勘察工作人员的技术水平不够,且未进行详细而完善的分析工作,导致整个工程的勘察工作质量降低。
2岩土工程勘察实践分析
鉴于建筑基础施工中岩土工程勘察工作出现的一系列问题,如何有效完善勘察工作成为目前建筑行业关注的主要问题之一。以下以某工程为例对岩土工程勘察实践进行分析。某工程属于高层建筑类型,涉及商业办公楼和商铺,共为30层,地下室设置为3层,地上部分商铺有4层。该项目的结构设计是框架剪刀墙,地坪标高约33.8m。
2.1项目地质条件
该施工地点处于河流冲积的一级阶地,场内主要地层涉及粉质黏土、粉土等。该项目施工地点的野外特征较为明显,由上而下形成一定特点。(1)人工性填土层。该层次属于填土层,呈现灰褐色及褐黄色,稍微偏湿润且土质较为松散,有粉土和砂岩碎块等,一些钻孔的顶端部分有混凝土,伴有少量建筑类垃圾,如砖渣等。该工程地质情况相对较差,且强度低,存在高压缩性质,如果未经妥善处理难以作为基础部分的持力层。(2)第四系的冲洪积层。该层中有粉质黏土及粉土等。粉质黏土几乎分布在整个场地内,属于中压缩性,能够作为较轻荷载建筑物的一些基础性持力层。地质钻孔处,粉土层种类分布不均,强度处于一般程度,属于中压缩性,其承载力能够有效作为较轻荷载的建筑基础持力层。除此之外,工作人员在勘察过程中发现钻孔处出现地下水,地下水的类型一般是上层滞水以及基岩裂隙水。上层滞水一般存在于人工填土、粉质黏土层中。粉质黏土中的地下水一般直接来自于大气降水以及地表水的有效补给,其水量相对较小,水位会随着季节的变化而改变。潜水一般存在于圆砾层中,具有一定的承压能力,受到地表水以及大气降水的有效补给,水量相对较为丰富。而基岩的裂隙水存在于下伏基岩中,其中补给径流的条件和涌水量都与地质构造及节理性裂缝有着密切关系,正常情况下水量相对较小。
2.2基坑支护
该工程的地下部分有3层地下车库,其开挖实际深度约9.50m。基坑开挖的实际深度范围内土层涉及人工填土、粉质黏土等。工作人员在开挖时需要针对基坑展开专业设计及支护过程。基坑支护操作过程中,工作人员可有效运用喷锚支护等结构方式,主要目的是有效保证开挖基坑的实际稳定性以及周边建筑物的安全性。除此之外,基坑支护设计工作需要按照相关岩石工程具备的特性指标进行,具体如表1所示。该场地的上层滞水位埋藏相对较浅,且没有有效形成统一性水位,导致工作人员在进行基坑施工的工程中出现上层滞水水量不够大等问题,这时可运用集水井实现明排。
2.3基础选型
以当地岩土工程的地质情况和拟建筑物实际结构荷载特性为基础,专业人员经过综合分析认为适合运用桩基础进行操作。如果采用人工挖孔灌注桩基础,可将风化的泥质粉砂岩作为桩端部分的持力层,并将桩端进入到持力层1m处。
2.4注意点
为避免出现不必要损失,工作人员在施工过程中需要注意以下项目:(1)工作人员应在拟建建筑物地下车库标高的基础上展开基坑支护的设计工作,并在开挖过程中对基坑运用恰当的支护措施;(2)在基坑形成后,工作人员应完善对基坑及相关性建筑物在变形等方面的监测工作,便于尽早发现并解决问题;(3)基坑开挖的时候,工作人员可运用帷幕止水,接着进行基坑开挖操作,有利于施工的顺利进行。
3结语
勘察工作在任何建筑项目施工前都是一项必经环节,居于主要地位。目前,随着越来越多的建筑项目的出现,出现了一系列的施工质量问题,这成为衡量项目整体价值的重要标准之一。因此,质量勘察工作在建筑项目发展过程中的重要性不言而喻。论文先阐述当前建筑行业内岩土工程勘察工作的现状,接着以实例分析建筑基础施工中岩土工程勘察工作的实践过程,希望为促进建筑行业的可持续发展提供帮助。
【参考文献】
【1】王忠群.关于建筑工程施工中的岩土工程地质勘察探析[J].中国新技术新产品,2014(15):112.
中图分类号:F407文献标识码: A 文章编号:
引言:水工环地质学科与岩土工程两个专业学科的理论体系核心是通过原始的分散型、局部性水文地质、工程地质理论成果革新,然后随着生产力与科学技术的发展,形成了普遍性,全局性,集中型科技创新与发展,并得到了高度综合与集成而形成的当代水工环地质与岩土工程学科。
一、水工环地质的概述
水工环地质调查和研究与人类的生存有着密切的关系,特别是在全球环境变化和被社会经济环境可持续发展的推崇的大背景之下,各国都将其引入更广阔的空间。伴随着不断变化和发展的全球经济、资源、环境,各国对地质调查工作的方向和部署都进行了调整,相对的,发生巨大变化的还有水工环地质调查研究的内容。水文地质、工程地质、环境地质的界限在传统意义上被打破,现在发展的趋势就是对水工环一体化的研究,它的服务领域越来越广泛,信息量大、功能多样的态势不断出现,环境地质学日益突显其重要性。
二、水工环问题的防治对策
深入了解,因地制宜提出具有针对性的防治对策。以下分别从水文地质、工程地质、环境地质三个方面阐述具体的防治对策:
(一)水文地质问题的防治对策
随着人口的快速增长以及工业活动的日趋频繁,使用水量不断上升的同时也在不断遭受污染,水质恶化破坏地下水的平衡,从而引发一系列水文地质问题,所以必须做好防治工作。根据《中华人民共和国地质矿产行业标准一地下水动态监测规程》地下水可开采量的计算精度应该达ND级以上的储量要求,并且论证开发利用的条件以及开采后对地质环境的影响预测,在开发利用是还要进行科学合理的规划,在开采的过程中时刻了解地下水含量变化以及空间变化规律,并且坚持可持续发展的原则,防止过度开采底下水,造成水位下降导致含水层变千形成降落漏斗,对于已经形成降落漏斗的区域应该及时采取人工回灌等补救措施。对于水质污染问题必须要对地下水的污染状况进行实时监控,查明主要污染源并且了解地下水的补给、径流、排泄条件与运动规律,掌握地下水动态变化规律,对水质污染进行有效控制。
(二)工程地质问题的防治策略
工程地质问题具有隐蔽性强,危害性大等特点例如泥石流、地震、滑坡、岩溶以及崩塌等,这些都会对工程的安全和使用起到不同程度的影响,所以防治工作的关键就是要事先做好地质勘探工作。调查工作区域地质构造,特别是活动构造,地震活动等,对区域地壳的稳定性作出客观评价。主要的防治对策要围绕预防为主,防治结合,综合整治的原则,然后再根据不同的工程地质问题采取适宜的防治方法。
(三)环境地质问题的防治策略
近年来环境的不断恶化以及自然灾害的频发,使得环境地质研究越来越受人们的关注。在进行防治时首先需要查明自然地质作用与人类工程经济活动所引起的环境地质问题,进行综合分析评价。初步调查天然建筑材料,旅游景观资源的分布,对开发前景作出正确估价。对适宜于生活和工业固体废物处置场地的地质条件进性客观评价。另外对区域环境质量作出综合评价与趋势预测,对重点防护地区要进行环境地质调查以及脆弱性评价。
三、水文地质理论体系应用与发展
我国水文地质理论体系在20世纪70年代初期就基本形成。核心理论以找水打井应用技术为中心,为工农业、国防现代化建设、国家重点建设项目服务做出了巨大贡献。目前,全国拥有近400个大中城市以开采地下水作为城市供水水源,在城市生活和工业供水中,北方利用地下水占80%至90%,其中,农业用水中地下水平均占38%,尤其在20世纪70年代至80年代我国水文地质核心理论与应用技术得到飞跃性发展,基础理论与应用技术指导全国性地下水资源调查、勘查、监测与保护,取得的成就巨大。目前,我国地下水天然资源量大于1984年评价的8716.84亿立方米/a,占我国水资源总量的31%,这个比例与世界地下水储存量的平均值相近似。
随着科学的发展,水文地质学基础理论与应用技术开创了若干新领域,例如:中国地质大学环境学院与工程学院及湖南省地矿局第二水文地质大队等专家、学者在八五期间对国家重点科技项目“洞庭湖区构造沉降一淤积系统分析”进行攻关,对洞庭湖的演变、构造沉降、泥沙淤积与筑堤围垸三方面作用进行综合研究。利用多学科、多种技术进行深入研究,由此得出湖区年总构造沉降量为1.88亿立方米,大于当年1.61亿立方米的年总泥沙淤积量。研究结果表明洞庭湖并没有缩小,而是扩大了,这一攻关项目的成功,得到中国工程院陈梦熊、谢鉴衡、袁道先等9位专家教授的鉴定认可。对张人权等的研究成果高度评价:“其运用多学科联合开展湖泊演娈系统研究达到国际先进水平,开创了生态环境水文研究的新途径和新领域”洞庭湖生态环境水文研究新途径新领域至今还在延续新内容与新课题,例如2009年湖北省水文地质大队教授级高工陈国金研究题为“江汉一洞庭湖平原区洪灾形成与防治的环境地质研究”在对江汉一洞庭湖平原区地质背景分析的基础上,论述了构造沉降作用,泥砂淤积作用,人类工程作用及管涌崩岸作用之间有密切关系,对洪灾形成的影响和控制,提出了在地质作用条件下正确处理人与自然的关系,调整水沙重新分配的防洪减灾思路与对策。水文地质学理论体系应用与发展为多学科交叉渗透成为主流,20世纪90年代中期开始至今水文地质学的理论发展与相关类学科交叉渗透与融合己得到了全面广泛地应用和发展。2005年由地质出版社出版的林学钰、廖资生、赵勇胜、苏小四编著的《现代水文地质学》刚一书问世,标志水文地质学由传统的理论向现代生态水文地质理论发展标准目标转型。现代水文地质学与现代科学紧密结合,如系统论、信息论、控制论及相应产生的系统科学、环境科学等,对水文地质学的发展产生了一系列重大影响。现代应用数学与水文地质学的结合,特别是数值模拟方法得到普遍应用,模型研究成为水资源研究的主要内容,使水文地质学从定性研究发展到定量研究的新阶段。许多新的分支学科的产生与发展,如岩溶水文地质学、遥感水文地质学、环境水文地质学、医学环境地球化学、污染水文地质学以及数学水文地质学、水资源水文地质学。新技术、新方法都得到普遍应用,推动了水文地质学的发展。
结束语:
水工环地质与岩土工程两个专业学科都是地球地质大学科的支学科,两个支学科的共同持点与目标相互一致,为地球的永生及人类与大自然生命的存在,用自身的科学理论与工程实际相结合去了解自然与改造自然。水工环与岩土学科的理论体系一脉相承,互为一体,谁也离不开谁,同属自然科学。用学科过硬知识与技术解决工程建设中的实际问题,学科的理论体系还得依靠多支学科合作,进一步发展,技术创新,理论创新,水工环与岩土工程技术工作的理论与实践水平都将有新的重要突破。
参考文献:
[1]蒋江丹 论水工环地质勘察中GPS RTK的技术应用[期刊论文]-城市建设理论研究(电子版)2011(26)
【关键词】静力触探技术;工程地质勘察;应用
1引言
随着我国社会经济及科技水平的迅速发展,对岩土工程勘探工作的质量要求也越来越高,传统的勘探方式已经不适用于当前时代的发展要求,只有加强对各类信息技术的有效应用,才能进一步提高工程地质勘察工作的效率及质量。静力触探技术是近几年被广泛应用于工程地质勘察工作中的技术之一,对地质勘察工作的精确度及专业性的提升都有较高的帮助作用。因此,本文将分析该技术在工程地质勘察工作中的具体应用情况,希望能为日后地质勘察工作的顺利开展有所帮助。
2静力触探技术工作原理及特点
静力触探技术主要是采用静力探头进入土层在,其钻进的过程中了解各土层的性质。原理为:根据岩层、土层物理学性质不同,探头进入土层所产生的阻力也会不同,而阻力能够反映土体的强度,探头中的阻力传感器能够准确地记录钻头穿过土层时受到的阻力,并将其转换为电学信号传送至计算机,由计算机进行数据分析,为岩土工程勘察提供数据。相较于传统的勘探方法,该技术优势较为明显。传统的技术会破坏土层的含水层,使土层的应力发生一定的变化,导致得到的数据不准确,而且也会影响土层内部结构,尤其体现在饱和砂土和粉土等土层中,而静力触探技术可以避免破坏土层,并且得到的数据的准确性较高,并且该技术的工作量非常小,可以缩短工作周期。另外,通过计算机的应用,能够提高数据的处理效率,进一步弥补了传统技术的局限。
3静力触探技术在岩土勘探中的具体应用
本文主要从以下几个方面对静力触探技术在岩土勘探中的具体应用进行阐述:确定土层剖面和土层的类别、地层划分、岩土变形方面、预测单桩竖向承载力以及预测人防工程。
3.1确定土层剖面和土层的类别
由于自然环境等因素的影响,不同土层的密度和形态都会存在一定的差异。传统的勘探技术在岩土勘察工作中,不能针对土层的差异采取不同的措施提高岩土勘察工作的质量与效率,而通过静力触探技术,可以对土层进行科学有效的分层,这样在此基础上相关工作人员就可以根据该技术所反馈的信息及数据支持,对日后的相应工作对于整个工作合理的进行。
3.2地层划分
静力触探技术能够利用贯入阻力分析土层的可塑性和强度,从而对土体进行分层。应用静力触探技术时,可以依照获得的数据绘制力学剖面图,并根据图中曲线的特点对土层进行分层。需要注意的是,在我国的工程地质勘察工作中,不同地区的沉积环境、场地环境之间的区别会造成地层性质的不同,导致侧壁摩阻力和锥尖阻力上会有较大的差别,因此,勘察人员更需要注重这2个数据,并以此为根据完成地层划分[1]。3.3岩土变形方面在岩土勘察过程中,需要确定各土层的抗变形性能,而对岩土变形指标的分析少不了对其穿透阻力值的研究,静力触探技术能够通过设备穿透土层,直接获得穿透土层过程中的阻力数值及相关的土层数据信息,再根据国家的相关规范和标准确定土层的压缩模量等,最终确定所测土层的变形指数。但是,该探测技术只能大体概测得土层的沉降变形程度,无法进行精确测量,并且只适用于土层沉降变形测量中,而且对技术要求较高,要使该技术发挥更大的价值,还要对其进行进一步的研究[2]。
3.4预测单桩竖向承载力
在高层建筑中,桩基础的应用非常广泛。在桩基施工中,常见的桩载试验方式包含:低应变检测、高应变检测以及钻孔取芯法等,但是近些年以来,静力触探技术已经发展为桩载试验当中的新方式,它可以在现场完成对单桩竖向承载力的试验工作,使用静力触探技术可以非常准确地测出软地基下面各个岩层岩性的相关锥尖阻力以及侧壁摩阻力,最终根据单桥探头实测比贯入阻力以及相应的双桥头实测成果,再结合单桩竖向承载力的具体估算公式算出单桩竖向的具体承载力。
3.5预测人防工程
由于历史原因,我国一些区域的地下有很多人防工程,但是,当时没有对各个地区的地道数量以及路线与规模等都没有进行比较清晰的记录,并且近年出现了非常多的地道口被生活垃圾等掩埋或者破坏的现象,为开展工程建设埋下了非常大的隐患,因此,在开展工程建设之前对这些既有建筑或结构进行检测非常重要。通过静力触探技术的原理可知,当应用经理触探技术进行探测的过程中,如果探头遭受到土层的阻力,会通过传感器显示出相应的数据,如果在工作的过程中,静力触探的触探头没有受到任何的阻力,那么静力触探器的显示器就会显示所受阻力为0,并且静力触探的曲线为直线状态。因此,采用静力触探技术可以非常有效地对地下是否存在空洞的问题进行很好的勘测,为工程的建设除去了非常大的隐患。
4进一步推动该技术应用的措施
目前,该技术在我国仍处于发展阶段,因此,在日后的工作中,要重视该技术在其他国家的应用,学习他们的发展经验,并且结合我国的实际情况,不断促进该技术在我国的应用,并且随着我国科学技术的迅速发展及信息化水平的不断提高,还要加大对该施工技术的创新力度。通过对当前信息化技术的应用,提升工程地质勘察的技术水平与质量。最后,要注重与一些科研院校和相关高校的交流与合作,为该技术的发展提供人力资源。通过人力资源的开发,为工程建设提供更加强有力的技术支撑,从而有效提升该技术的应用水平[3]。
5结语