时间:2023-03-27 16:57:07
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篇岩土工程勘察论文,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。
当前岩土工程勘察领域的软件开发根据采用的开发语言种类大致可以分为三类。①采用VB开发;②采用数据库管理软件开发;③采用VC开发。开发出来的软件各有特点,但是在制图方面却多采用AutoCAD图形功能,不论是利用脚本文件SCR生成图形,还是在AutoCAD基础上二次开发,或者是利用Automation技术,都是将AutoCAD制图功能融进应用程序。由于岩土工程数据管理和制图功能的实现之间存在开发上的界面,因此给系统运行增加了额外负担,增加了软件的应用难度。
另一方面,在软件正版化的今天,国产CAD软件的需求在不断增加,很多岩土工程勘察软件在正版化进程中存在一定危机。
为了解决以上问题,本文探讨了采用VC++开发语言,采用面向对象的技术,分别实现图形类库、岩土工程数据类库,将岩土数据管理和图形操作紧密结合,更为重要的是开发出的软件具有自主知识版权。
2总体设计
分析岩土工程勘察软件的社会需求,软件功能可以分为两个部分:一是岩土工程勘察数据的管理,包括数据输入、编辑、导出、数据分析计算等;二是绘图功能,包括绘制平面图、剖面图、柱状图等。
根据以上分析,采用面向对象的技术,分别建立岩土工程数据类(Geo类)和绘图类(CMap类)。
Geo类功能:工程概况数据、场地地层数据、原位测试数据(静力动探数据、动力触探数据、波速试验数据、标准贯入数据等)、勘探点数据、土工试验数据、取土数据等。分别建立类,各类间层次关系如下:
CProject岩土工程类
CDksj勘探点类
CTysj取土类
CDtsjN63.5数据类
CBgsj标准贯入数据类
……
CDcsj场地地层类
图1工厂概况数据输入
图2勘探点数据输入
图3土工试验数据输入
CFcDtsj分层统计数据类
CFcBgsj分层统计数据类
CFcN10sj分层统计数据类
CFcN120sj分层统计数据类
CTongji数理统计类
CMap类功能:绘制各种图形元素,包括点、直线、多段线、椭圆、园、圆弧、矩形、多边形等。实现图元的编辑、修改、信息查询等功能。
CGraph图形类
CDraw图形元素的基类
CPint点类
CLine直线类
CCircle园类
CArc圆弧类
CRectang矩形类
……
图1工厂概况数据输入
图2勘探点数据输入
图3土工试验数据输入
3系统功能
在栅格图形和矢量图形下,可以方便地交互,布置勘探点、输入地物数据等操作,具有可视化程度高的突出特点。主要数据输入界面见图1、图2和图3。
3.2统计分析
图4统计数据的交互取舍
图5数理统计结果
于各种分层统计数据,进行可视化的人工取舍,人工交互舍弃统计数据、统计结果等见图4、图5。
3.3绘图
钻孔柱状图、工程地质剖面图、勘探点平面布置图等,见图6和图7。
图6绘制钻孔柱状图
3.4勘察报告
采用COM技术,引入MicrosoftWord类库,自动生成Word格式的报告,方便快捷、报告格式标准、实用,节省大量报告编制时间。实现步骤:首先建立勘察报告模板,将岩土工程相关数据、统计结果、软件自动生成的相关表格等作为书签插入文档模板中,形成最终的勘察报告。
4结论建议
(1)采用面向对象技术,降低了软件开发的难度,对今后软件功能进一步扩充打下了坚实的基础。
图7绘制工程地质平面图
关键词:岩土工程勘察,问题,措施
岩土工程勘察是地基设计的基础,主要是为建(构)筑物基础设计,地基处理和施工提供详细的工程地质资料和技术参数。而岩土参数的合理提供关系到基础设计安全性、经济性和可行性。而由于对岩土工程勘察的重视度不够,在实际的勘察工作中存在着各种各样的问题,本文仅就野外勘探工作和岩土工程分析评价中的问题进行分析,并提出相应的措施,旨在纠正岩土勘察中的不规范行为,提高岩土工程勘察的质量,为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。
1.岩土工程勘察中常见问题
1.1野外勘探工作
岩土工程勘察一般时间短、任务重且突击性强,若勘探前没有综合周密的计划,等发现问题时野外勘察工作已基本完成,若重新补充勘探工作事必会事倍功半。这集中表现在以下几方面。
(1)勘探点布设:基础形式及结构形式不同,勘探深度不同。如:一般5~6层砖混结构住宅,勘探孔深15m基本可满足要求,而5层框架结构商场由于柱网的柱荷载大,基础面积大甚至可能采用桩基,则勘探孔深度15m一般不够。地层工程地质性质不同,勘探深度不同。如:埋藏较浅且工程地质性质好的密实碎石土及基岩地区勘探孔深度较浅,而工程地质性质差的淤泥及松散杂填土地区勘探孔深度较深,这就要求在勘探前对勘探区域地层大致情况有所了解,做到有的放矢。地基复杂程度不同,勘探点密度不同。免费论文。遇复杂地基情况,应按规范要求加密勘探点,不能局限于经济或时间等因素而坚持原勘探方案不变,否则难以查明场地工程地质情况,埋下工程隐患。这种情况在工勘市场竞争剧烈而盲目压价的地区较严重。
(2)野外地层的划分:野外地层的正确划分是室内资料整理的关键因素,对较大型的工程,由于施工多采取多钻机平行作业形式,技术人员较多,各勘探班组往往各行其是,最后资料汇总后难以统一,给室内整理带来很大困难,为避免这种问题应将所有技术人员首先集中到一起共同勘探一到两个钻孔,统一编录形式,并派专人现场负责勘探区域整体野外分层连线,发现异常及时处理,只有这样才能更好地保证勘探质量。
(3)原位测试:原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓“捷径”:静力触探按规定应定深调零以减少零漂,有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其在气温与地温相差较大冬天、夏天触探指标相差更大。标准贯入试验不按规定进行杆长和孔深校正,在缩径和孔底有残留时,不能及时发现标贯器没落至应测试孔底位置,造成标贯数据严重失真。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入,并定深旋转触探杆(以减小侧摩阻),但在施工时由于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部地段锤击不进而放弃连续贯入,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探指标数据不够详实,因而造成对碎石类土的评价困难。
1.2岩土工程分析评价
(1)地基均匀性评价
高层建筑地基均匀性评价按《高层建筑岩土工程勘察规程》JGJ72-2004之规定进行,但对一般建筑,GB50021-2001规定要求进行地基均匀性评价,但没有给出相应的评价方法进行评价,许多单位参考高层建筑地基均匀性评价的方法进行评价,目前,许多专家认为这种评价方法不太合理,需要各地区定制相应的评价方法。
(2)地基承载力特征值的确定
我国幅员辽阔,土质条件各异,用查表法按GBJ7-89规范确定地基土承载力值在大多数地区可能适合或保守,也可能在某些地区会不安全,故GB5007-2002取消了按表格查取承载力的办法,但大多地区仍在采用,因为很多地区的经验不足,没有能够建立起自己的成熟经验,基本上仍是各勘察单位各自为政,沿用89规范,更有甚者,故意利用所谓地区经验,逃避责任,降低承
载力指标,造成工程浪费。
(3)地震效应问题
对丙类建筑可依据地层f值估算场地地层剪切波速,但对重要建筑必须进行波速测试。但有的勘察单位用一句“根据地区经验”来确定覆盖层厚度,判定场地类别,这将对工程的抗震造价有很大的影响。另外,地基处理后剪切波速、场地地基土类别及场地类别是否会发生变化呢,这在岩土工程评价中很少给予重视。对饱和粉土或砂土进行液化初判时,地下水位的选取应为设计基准期内年平均最高水位,也可按近期内年最高水位采用,但很多单位则采用勘探时量测的水位,这是不合理的。
(4)基础方案的选择
在基础方案的选择上,勘察人员应同设计人共同分析研究,从多个可行方案中选取既经济又合理的方案。现大多勘察单位图省事,既不与设计协商,也不多考虑工程造价,仅提供单一的基础方案,设计方也不问原由,拿起就用,可能给工程造价造成很大的影响。另外,基础方案的选择应依据场地地层情况,并结合地区经验两方面综合分析,忽视任何一方面均可能造成错误。免费论文。
2.岩土工程勘察中常见问题的原因分析
以上对岩土工程勘察中几个常见问题进行了探讨,究其原因,主要与以下几个因素有关。
2.1勘察市场不规范
《建筑工程勘察质量管理办法》第五条、第六条对勘察收费和承揽业务有明确规定。但勘察单位没有严格执行国家收费标准,互相压价,互相竞争,中标的勘察费很低,致使勘察工作粗糙,勘察手段选择不合理和布孔不规范,岩土工程勘察在深度和广度上还没有真正达到规范的要求,所以难以满足规范和设计要求。
2.2权责不明确
《建筑工程勘察质量管理办法》第十六条对观测员、试验员、记录员、机长等现场作业人员应当接受专业培训,方可上岗的规定。但目前勘察单位大量雇佣农民工,而这些人员又不懂勘察,又未经过专业培训和教育,就承担起开钻机、取样、测试、量测地下水位,甚至还做起了野外对土层鉴定与记录等重要工作。这样就难免会出现原位测试、地下水位量测等诸多野外作业的不规范,难以保证勘察质量。因此对从业人员的必须经专业培训和教育,取得合格证后方可上岗操作。
2.3缺乏岩土工程专业人才
专业的技术人才是对岩土工程正确分析评价的关键。未经专业培训和教育的人在搞勘察,就会导致地基评价力度不足,基础设计参数偏于保守,造成工程的浪费。因此勘察工程项目的负责人,审核人,审定人,国家也应划定门槛,让真正懂行的人员担当,这样才能提高勘察队伍的整体素质,提高工程勘察质量,使我们的工程建设真正建造在既经济,又安全的基础上,产生良好的经济效益和社会效益。
2.4 岩土工程勘察技术落后
随着经济和技术的高速发展,传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要。存在着诸多急需解决的岩土工程勘察技术问题。这些问题主要有以下几个方面:野外勘测中勘测点的合理布设问题、地质界面划分问题、岩土参数和地基承载力的确定问题、对勘察专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用问题。存在上述问题的主要原因是岩土工程勘查人员没有掌握先进的勘察技术,缺乏建筑、结构设计方面的知识,缺乏如何辨别真伪去伪存真,补充印证,归纳总结的能力,无法满足工程建设的需要。
3、岩土工程勘察改进的几点措施
3.1加强岩土工程勘察的体制化建设和人员培训
目前,岩土工程勘察的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。这固然与人们“重设计轻勘察”的思维定式有关,与我国勘察行业体制尚未健全有关,与勘察市场的恶性竞争有关。在当前的形势下,如何完善市场准入制度,加强行业自律、约束机制,从根本上杜绝岩土勘察行业中的弊端,真正体现岩土工程师的价值,更好地应对进入WTO后与国际接轨的挑战。
(1)严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理
科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
(2)严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训
经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规
范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
(3)加强勘察设计单位的质量认证,健全质量管理
ISO9001∶2000质量管理体系确立了以过程模式作为标准的结构。勘察设计企业应通过有效应量管理体系的要求,运用过程方法,采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,持续改进。提高勘察设计的能力,增加顾客的满意程度。为加入WTO后的国际竞争提供支持,为勘察设计企业进入国际市场创造条件。
3.2采用先进的岩土工程勘察技术
在健全上述体制的基础上,还应该注重使用先进的岩土工程勘察技术,提高岩土工程的勘察水平,具体可以采用以下技术:
(1)在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。免费论文。
(2)在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。
(3)岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析
(4)岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。
4.结语
【关键词】岩土工程;数字化;勘察
1 岩土工程数字化勘察技术
岩土工程勘察的对象是建设场地的地质、环境特征和岩土工程条件,具体而言主要是指场地岩土的岩性或土层性质、空间分布和工程特征,地下水的补给、存贮、排泄特征和水位、水质的变化规律,以及场地周围地区存在的不良地质作用和地质灾害情况。岩土工程勘察工作的任务是查明情况,提供各种相关的技术数据,分析和评价场地的岩土工程条件并提出解决岩土工程问题的建议,以保证工程建设安全、高效运行,促进经济社会的可持续发展。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。
2 岩土工程勘察技术中存在的主要问题
2.1 采用传统的勘察方法和传统的勘察手段已经很难满足设计的需要,存在着许多急需解决的岩土工程勘察技术问题,这些问题主要有以下几个方面:
2.1.1 界面划分,主要有岩土体和岩石风化程度的界面划分,地质构造和软弱结构面的判定,以及不良地质体的地质界面等。
2.1.2 地质形态,主要有不明地下物体、空洞及其分布形态、埋藏位置和埋藏深度的确定。
2.1.3 岩土参数,主要是那些难于取到原状岩土样和难于进行室、内外试验的岩土层即粗颗粒土、残积土和风化岩等。
2.1.4 综合能力,主要表现在一部分勘察技术人员缺乏对勘察各专业的野外和室内原始资料的整理、分析、利用的能力,缺乏如何辨别真伪、归纳总结的能力,缺乏建筑、结构设计方面的知识,常造成勘察的目的不明确,所提供的资料不能满足设计的需要。
2.2 探讨问题的对策
2.2.1 可以利用工程物探可连续加密测点的办法来获得连续的地质界面。从而有效的解决传统钻探手段以点带面划分地质界面时常带来的漏判、划分不准确等缺点;并且可以利用综合工程物探方法有效地解决传统勘察手段难于解决的诸多岩土工程问题。
2.2.2 加强室内、外测试新技术和施工检测技术的使用,通过其所获得的数据和资料,经过分析、对比,建立它们之间的关系,并通过工程施工检测所获取的实测资料反算所得到的参数作为对比依据,确保所提供的岩土工程设计参数的可靠性。
2.2.3 加强勘察技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度,促进其知识的更新换代。勘察单位施行内部岗位轮换制度,促成勘察技术交流、知识渗透,尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座,达到扩大勘察技术人员的知识广度和深度的目的。强调计算机技术的应用,以提高他们的技术综合能力。
3 数字化岩土工程勘察应用实现的关键技术
3.1 岩土工程数字化建模方法
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。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:a.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。b.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。
3.2.3 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:a.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。b.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。
参考文献:
[1]戴一鸣.工程物探技术在岩土工程中的应用[J].福建建筑,2004.
[2]GB50021-2001.岩土工程勘察规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2002.
[3]谭克文.建设工程质量控制[M].北京:中国建筑工业出版社,2003.
关键词:岩土工程勘察; 问题; 完善措施
前言:随着各个类型的施工技术的不断发展和进步,岩土工程勘察工作的效率和质量也得到了充分的提高,但是值得注意的是,当前岩土工程勘察工作中仍然存在着诸多问题造成岩土工程勘察工作的质量以及应用性明显下降,工程施工单位应该针对岩土工程勘察工作中存在的问题进行全面细致的整改,采取针对性的解决措施有效的避免岩土工程勘察工作中出现相关问题,保证岩土工程勘察工作成果质量的同时充分提高岩土工程勘察成果的深入应用性。
1岩土工程勘察工作的主要内容
岩土工程勘察工作指的是在工程设计以及建设之初,针对工程的设计和施工要求,全面细致的完成对当前工程施工场地地质条件以及岩土土体特性的勘察和分析工作,针对其地质土体中的相关水文信息完成收集以及记录,针对工程建设施工过程中面对的岩土特性问题进行描述并提供相应的解决措施保证工程设计与施工过程中能够充分考虑到相关岩土土体的特性,保证工程设计与施工过程的实践性能够充分的提升,岩土工程勘察工作是工程在进行设计以及施工过程中的基础工作内容。能够为工作人员在工程结构设计以及工程施工技术的选取中提供精准的甄选依据。
2 岩土工程勘察存在的问题
2.1 缺少勘察纲要
岩土工程勘察纲要是指导勘察各项工作的纲领性文件,是勘察工作顺利完成的保证,目前勘察中, 许多勘察单位在很多勘察项 目中没有编写勘察纲要,有的项目虽有勘察纲要,但往往按工程地质勘察要求编写,没有达到岩土工程勘察的要求,有的纲要, 针对性不强,对勘察工作指导意义不大,影响勘察成果的质量 。
2.2 勘察方案不合理
由于目前勘察市场竞争激烈,一个项 目往往有多家勘察单位同时编制勘察方案及报价,而且业主多数以低价中标,在这样的情况下,勘察单位为了能够争取任务,不是根据工程实际情况布置勘察方案,而是减少勘察工作量,压低预算价,该做的实验项目少做甚至不做,勘察工作粗糙,勘察手段比较单一,不能满足规范和设计要求。
2.3 第一手资料质且下降
野外勘探,原位测试及取原状土样不符合操作规程规范的要求,勘察单位往往是按工作量计算报酬,现场勘察时,为了加快钻探进度,钻探取样违反操作规程,垂直度偏差, 随意挪动孔位, 回次进尺过大,往往 2一3m甚至更长进尺才提一次钻,结果往往造成地层划分不准确,或漏掉一些特殊的地质现象, 如薄的透镜体 。软弱夹层等,不能正确查明场地岩土地质条件 "关于原状土样采取 ,取土器种类很多,为确保扰动最小,软土应采用薄壁取土器,较硬土可采用厚壁敞口取土器,粉土粉砂可采用三重管取土器 "但有的不用取土器, 而是直接从岩芯管中割取土样,取出的土样不及时密封, 造成含水率损失,运输途中也没有缓震装置加以保护, 土样结构破坏导致抗剪强度指标试验值产生误差"质量意识极其淡薄,描述过于简单。
2.4 原位测试试验
原位测试应严格按规范进行,在施工中常会出现一些所谓的捷径。静力触探按规定应定深调零以减少零漂, 有时图省事不按要求调零,造成数据采集不准,尤其是气温与地温相差较大的冬天 !夏天触探指标相差更大 "标准贯人试验不按规定进行杆长和孔深校正, 在缩孔和孔底有残留时,不能及时发现标贯器没放置于应测试孔底位置,造成标贯数据严重失真 "重型及超重型动力触探按规定需连续贯人,并定深旋转触探杆,但在施工时由于连续贯入比较缓慢,且起杆困难或局部地段锤击不进而放弃连续贯人,使得对碎石土评价本来就缺乏相应手段的触探指标数据而不够详实,进而造成对碎石土评价的困难。
3 现阶段岩土工程勘察问题的解决对策
3.1 完善岩土工程勘察制度
在现阶段岩土工程勘察过程中,勘察工作的精确性至关重要,特别是在对原状土样进行采样,对采样和地质构造分层进行室内室外实验的时候,必须要遵循相关规范来实施,这样能够有效减少实验的误差,保证原始勘察实验数据具有准确性,提升最后形成的岩土工程勘察报告准确度。有关执法部门还要完善当前的岩土工程勘察制度,相关监督部门还要加强监管的力度,确保勘察企业遵循相关建设程序来实施勘察工作,责令勘察企业遵守勘察设计施工这一程序的要求,对市场的行为进行规范。
3.2 提升勘察工作人员专业素养
只有提升勘察人员的专业素养,才能够真正保证岩土工程的勘察质量。因此,勘察单位要按时对勘察人员实施培训,保证勘察技术人员掌握专业的勘察方法,使其能够正确使用勘察仪器和设备,并且不断提升自身勘察能力。还要提升勘察人员的交流和沟通能力,使勘察人员可以对设计意图和工程背景进行全方位的熟悉和了解,与设计人员进行及时的交流和沟通,同时,协助专业人员解决复杂的勘察问题。勘察企业还要加强对技术人员的管理,在勘察工作中,技术人员要严格按照勘察流程和操作方法来实施勘察工作,广泛吸收国内和国外的先
进勘察经验和技术,在提升勘察人员技术水平的同时,从本质上提升勘查数据的可靠性、准确性和有效性。
3.3 在勘察工作中应用数字化技术
计算机技术、CAD技术、网络通信技术、数据库技术以及测绘技术等都是现代化、数字化的岩土工程勘察技术,这些技术通过计算机和相关软件来对岩土工程项目所有的数据和信息进行有机整合,使岩土工程的勘察设计技术手段由工化逐渐转变到现代化的CAD技术,实现信息化采集勘察数据、数字化处理勘察资料、网络化硬件系统及自动化处理图文,逐渐建立并且形成适应多工种生产、多专业生产的智能化设计体系,对岩土工程勘察过程中场地地层数字化、勘察数据库设计。
3.4 针对工程实际选择勘察方法
针对不同的地质和水文情况,选取合适的勘察方式方法,例如膨胀土地基要采用静探与钻探相结合的勘察方法;坑探对湿陷性的黄土地基的扰动比较小,坑探准确性比钻探准确性高;软土地基应该采用钻探的方法。合理选用勘探方法能够避免浪费人力和物力。
结语
岩土工程勘察技术在不断的进步,我们要加强理论学习,并重视规范学习, 掌握最新技术,提高我们的工作质量,勘察工作者应具有良好的职业道德 。高度责任心和使命感, 只有全面掌握岩土工程方面的规范规程, 才能在实际工作中认真细致地开展工作 , 在实践中注意积累经验,不断总结提高, 精心勘察,精心分析, 提出资料完整 ,真实准确 ,评价正确的勘察报告 。应抓住当今建设领域快速发展的大好时机,不断解决新问题 ,加强创新,探索勘察新技术,为我国经济建设作出新的贡献。
参考文献
关键词:岩土工程;实施;地质勘查;数字信息化
Abstract: with the geotechnical investigation technical requirements in practice and increases project, for exploration geology exploration process the related data appear unified paper, geology exploration of the design used by the analysis of the data, in view of the geotechnical engineering work well early planning and unified effective implementation of geotechnical investigation work for the unity of the digital information processing, ensure the overall construction of geotechnical engineering smoothly.
Keywords: geotechnical engineering; Implementation; Geological exploration; Digital information
中图分类号:TU71文献标识码:A文章编号:
【正文】:施工过程中地基的承载力是整个勘察中实时性的一个全面总结,整体岩土勘察工程状况是依据有效的工程设计参数做好合理的规划,对地质的稳定性做出评估做好地质承载力和压缩模量,由此便可以更好的保证整体工程的设计和实施。在勘察勘察过程中,对于地质的整体控制是需要根据每个不同的工程中所出现的不同地质而进行的更加准确的勘察方法。
一、地质勘察工程的承载力确定
施工技术人员在对岩土勘察工作进行施工的过程中,对于地基的能力勘察设计,主要有三种方法:①荷载实验法;②理论公式化;③规范查表法。在建筑物的整体实施中对于地基的荷载力的确定是最直接最准确的建筑物工程整体的实施情况。整体的工程实施再结合工程实践综合确定。在应用中主要是对土的抗剪强度指标c、值的确定,由于在实际的现场操作过程中,针对现场的取样和工程的检验以及对于承载量的认为因素的控制进行有效的综合性分析,这样才能够更好的对工程检验进行有效的保证,许多地方差距的整体控制的表述进行地区经验值分析,可以运用土工试验的数据以及对于工程的施工地基承载力进行分析,保证工程的整体施工质量。
二、压缩模量的确定
压缩模量的确定值,在具体工程的实施中有着多种不同的方法,而且在岩土工程勘察工程中对于这些方法的使用也并是不太规范。施工员在岩土勘察的过程中,总体而言还是需要针对具体工程中出现的粘土性质和标贯基数进行有效的确定,但是所得出来的数据数值也不是完全的明确,有着较大的差异存在,通过模拟间的变换的出来的数据所显的误差依旧是很大的。
不论是低级的荷载力的计算还是对于土质的压缩模量变换的计算都需要具有一定的技术手段为依据。在岩土工程地质勘察过程中,对于工程的整体施工需要进一步更加充分的利用有效的技术手段进行搜集勘察信息和科学的进行整理,保证工程施工的准确性和合理性。由于在岩土勘察过程的技术使用,对于所得的参数计算有误不够准确,需要针对工程的整体施工进行有效而全面的控制,在一定的基础上能够做到开销平衡。
三、岩土勘察信息化工程的应用
岩土勘察首先需要做的是对岩土层的土质进行针对性的分析,分析施工现场的土质也是整个施工工程的必要条件。在整体工程施工中,对于地貌和底层以及底下各种各样的物质进行勘探,将勘察出来的资料信息进行汇总,初步的出来的数据都是比较零散,那么由此整体的数据就没有一定意义上的工程应用性。所以,对于岩土勘察工程整体的进展还是必须要做好数据资料的汇总工作。针对以往传统的岩土勘察工程,对于所得到的数据处理都还是处于二维静态的表达模式上。所以,针对整体工程的数据运算和岩土工程空间变化的规律,施工技术人员就很难对其进行比较完善的系统性调整,那么在日常实际工作当中就有必要做好信息化的预测和分析,这样才可以保障整体岩土勘察工作的正确实施。
数字化岩土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,建立综合的计算机辅助信息流程,这也使得勘察的手段从人工的勘察记录转向现代化的勘察技术手段进行。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、智能化的工程勘察设计体系。从该技术体系的整体控制手段就是针对工程的施工观点把设计的图像、文字等艺术字信息化的方式进行存数,使勘察的质量更准确。
(一)岩土工程的数字建模方法
对于岩土工程地质建模所采用的方法目前主要是利用表面模型法,这种方法也被称之为数字表面模型,这种方法的使用由来已久,此方法在运用中的基本内容是通过精确的表示出工程地质的外表来表示均质地质的建模方法。表面模型法的数据来源是通过测点而获得的一系列零散的测点数据资料,其中包括测点的几何特征数据和属性特征数据,然后对所测出来的数据进行分析以及解释结果重构地质提界面。可以抽象为把一系列同属性的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。
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。
(二)数字化的数据库系统
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。对于岩土工程勘察数据库的管理,作为岩土工程数字化系统的一项基础工作是一个具有密集型和处理复杂的数据库应用问题,为了能够获取反映实施的概念性数据模型,将会与实体和联系相关的功能与行为相互剥离出来,仅仅是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 数据库的建立。岩土工程一体化系统的数据有以下类:用户输入的原始数据、系统生成的中间数据及最终数据。原始数据均是由测点数据组成,然而测点数据又是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。
(三)数字化管理的发展
通过对岩土工程勘察数字化的改造,已经构成了一套较为完整的模块,以标准参数作为参照,固定管理程序作为整个程序的管理机制。岩土工程勘察在进行数字化管理手段之后,全部的施工信息就可以通过数字化进行表示。有了这些数字化管理的基础和环境,就可以引进计算机网络技术等高科技含量的管理技术,对这些施工信息进行搜集、处理和反馈,促使勘察施工管理达到数字信息化水平。勘察施工的同一模块编码、特征数据以及标准数值等,都能够通过建立数据库进行处理和存储反馈,标准化的管理过程能够通过先进的管理分析软件进行落实,计算机网络技术等为施工信息的搜集、处理、反馈和共享提高了快速有效的平台。
【总结】:现代社会信息技术的高速发展,对于岩土工程勘察方法的全面改进,在勘察过程中融入现代化信息化技术,由此不仅仅是将土质勘察的手段进行了全面有效的改善,而且对此还做出了相应的推广,这也是岩土勘察工程整体的发展模式。因此,在顺应符合社会经济发展的要求基础上,对于岩土的勘察工作还需要进一步加强,在勘探施工方面做好工作人员的统一分配,将信息数字化的应用保证在岩土勘察建筑过程中得以广泛使用。
参考文献:
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【关键词】山区高速公路;勘察岩土;注意问题
中图分类号:U412.36+6 文献标识码:A 文章编号:
现阶段,国家不断加大对山区高速公路建设投入力度,这就致使山区高速公路岩土工程大量出现,如高边坡防护、隧道工程、滑坡整治、桥涵特殊基础处理等,这就增加了山区高速公路岩土勘察工作难度,进而对山区高速公路岩土工程施工提出了更高要求,因此,为了确保山区高速公路岩土工程质量,必须加强山区高速公路岩土勘察工作。基于此,笔者结合以往类似工程的经验与自身工作实践对山区高速公路勘察主要岩土问题进行了以下几方面的分析探讨,为山区高速公路岩土勘察工作的顺利进行提高良好保障。
1.山区高速公路岩土工程概述
山区高速公路岩土工程是一项系统而又复杂的工程,主要是通过采用复杂的综合技术对岩体与土体进行改造与利用。山区高速公路岩土工程主要内容依次为:岩土工程勘察、岩土工程设计、岩土工程施工、岩土工程监测、岩土工程监理;这就对岩土工程的工作人员提出了更高要求,要求其必须正确掌握工程施工方法,熟悉施工现场地质、水文条件,具备专业的岩土工程知识,以便有效处理工程中存在的问题。随着国家对交通事业的大力投入,公路工程的建设标准也在逐渐由低向高发展,进而公路工程的勘察设计重点也在不断变化。现阶段,由于交通事业的飞速发展,我国山区高速公路也得到了大力建设,鉴于山区高速公路建设的复杂性导致岩土工程项目也在大量增加,这就对岩土工程的勘察工作提出了更高要求,然而在进行勘察工作中难免会出现这样或那样的问题,因此,必须对造成这些问题出现的原因进行认真分析,从而采取科学合理的方法有效解决这些问题,确保岩土工程勘察工作的顺利进行,以便为山区高等级公路建设奠定坚实的基础[1]。
2.山区高速公路勘察主要岩土问题
2.1高边坡防护
山区高速公路建设施工时,应对公路两侧的高边坡进行防护,防护的力度根据实际情况进行。通常应在矮边坡上进行植草防护,从而避免雨水冲刷,保持边坡稳定;对于高边坡应才衬砌拱、护面墙、植草等方式进行防护,从而防止局部失稳,保持边坡稳定。若是边坡高度在16米以上,必须减缓坡度,为防止出现失稳情况,就必须采用针对性地特殊措施进行防护,这就称之为高边坡防护。进行高边坡方法时,通常主要是采用圬工类挡土墙进行防护,如钢筋混凝土挡土墙、浆砌片石挡土墙等。且挡土墙通常是采用的方式是对岩土体内部进行加固,如预应力锚杆挡土墙、锚杆挡土墙等。进行高边坡防护设计时,必须充分考虑边坡稳定情况与挡土墙最大承压度,并进行验算,从而确保设计的高边坡防护科学合理,符合边坡稳定要求。边坡去稳形式较多,因而必须结合地形条件、地质结构分别进行对待,如硬岩层主要是崩塌,软岩层主要是顺层滑动,土质边坡主要是整体滑动等,同时还与软弱结构层及地下水位情况有密切关联[2]。
2.2隧道工程
高速公路隧道的修建,应先结合隧道地区的地质条件再进行勘察设计工作。隧道工程是一项复杂、技术要求高、施工要求严格的系统工程,隧道工程属于岩土工程,是一项对岩土工程技术含量要求极高工程项目。
隧道工程技术的复杂性主要有:第一,隧道支护结构的荷载与多种因素有关,如隧道形状、地形条件、地形条件、地质条件、施工方法与施工质量、支护型式与强度等等;第二,支护形式具有多样性;第三,支护结构与周围岩体相互作用,支护结构与施工方法的相互作用,增加了设计与质量控制的难度;第四,岩体稳定性越差,荷载就越大,而支护结构强,荷载、结构、围岩以及施工方法几方面的相互作用、影响就越大,增加设计施工难度。其中地质形状、隧道形状以及开挖跨度直径对隧道建设控制有着直接的影响。隧道地形越复杂、地质条件越差,跨度就越大,增加了设计施工难度,而隧道洞口地质条件越好,就越有利于设计施工。隧道工程的施工技术难点主要有:建设工期长、技术复杂、施工质量控制困难等。
2.3滑坡
滑坡是一种常见的地质灾害情况,但是在山区高速公路工程建设中出现滑坡则是一个非常棘手的问题,其整治处理不方便且代价也极高。不论滑坡的性质,只要滑坡规模大、滑动面深,进行整治处理都非常困难。滑坡的整治处理从某种程度来说也能认为是高边坡防护,一般主要采用的方法有抗滑挡土墙、抗滑桩、抗滑明洞、抗滑注浆、抗滑锚索。进行滑坡整治时,为了确保达到理想效果,应将上述方法进行有机结合使用,如滑坡力度较大时,应将抗滑桩与抗滑锚索进行结合使用等。
2.4桥涵特殊基础处理
公路桥涵基础主要有扩大基础、扩大基础、桩基础等三种。通常在地质条件好的区域不会出现太大难度,但是也会偶尔出现特殊情况,如地基承载力低导致施工困难等等。因此,在适宜的情况下采用岩土工程技术对桥涵特殊基础进行处理,不仅能降低设计方案成本,让施工更简便,还能进一步增加其使用安全性。岩土工程技术处理基础的方法有注浆、锚杆、锚索等,应根据桥涵基础特点并结合现场地质条件进行使用。采用注浆法处理基础通常适用于基础局部加固,基础后期加固或整治;采用锚杆法处理基础主要适用于对岩质地基的处理;采用锚索法处理基础主要适用于对受力较大的基础进行加固[3]。
3.山区高速公路勘察需注意的问题
做好岩土工程勘察设计工作的首要条件就是应符合设计要求,其次设计要求应符合施工要求,而后按照设计文件顺利进行施工并对施工质量进行检查与评定。地质条件的分析、评定贯穿于岩土工程全过程,地质条件能决定设计时选用的工程方法,又能决定工程方法中各项措施力度,还能对施工方法进行决定。因而岩土工程勘察设计不仅应有丰富的专业知识,还应有丰富的经验。
山区高速公路勘察需注意的问题:一是区分岩石与岩体的差别,利用相关的实验室进行检测,而后通过检测数据区分岩石与岩体的差别。当然,若是条件允许最佳的方法就是进行现场测试。二是区分岩体与软弱结构面的差别,相较于对边坡稳定性的分析,对岩土体中软弱结构面更为重视,通常软弱结构面综合值比较岩体更低。三是区分原状土体与设计取值间的关系,岩土体测试中对于原状土体的测试更为重视,原状测试能进一步反映真实情况。若是出现大量降雨及地下水活动将对岩土体造成严重影响,一旦原状土体在进行测设时,没有在规范条件下进行,直接将原状测试值当作设计取用,将导致工程陷入十分危险的境地。
四是必须对重视工程影响区域内的岩土层分布状况的勘察,重视工程影响区域内的岩土层物理力学性质的全面勘察[4]。
4.结语
总之,对山区高速公路勘察主要岩土问题进行分析探讨具有非常重要的意义,有利于山区高速公路勘察主要岩土问题岩土勘察工作的顺利进行,能为山区高速公路建设奠定坚实的基础,进一步保证工程质量,以不断促进我国交通事业的可持续发展。
【参考文献】
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关键词:粉质粘土;土性参数;变异系数;概率模型
中图分类号:TU442 文献标识码:A 文章编号:1009-2374(2012)03-0157-02
可靠性理论始创于第二次世界大战期间,在战后才得到了完善与发展,并且在许多工程领域内得到了应用,取得了显著的成效。20世纪70年代后期,我国的岩土工程方面的可靠性研究才刚刚开始,但是发展速度快,本文主要研究的是北京地区的粉质粘土层的参数性质,并进行相应的分析比较统计,得出适用于工程实际的参考经验公式。
一、土层形成历史和野外地质特征
北京地区位于华北平原北部边缘,北部、西部为山区,属于燕山和太行山余脉,大地构造位置处于新华夏、阴山纬向和祁吕~贺兰山字型东翼三个构造体系的交汇部位,新华夏系第二沉降带与第三隆起带之间。其中新华夏构造体系活动性强,控制着北京地区地质构造的基本格局、地貌基本形态和地震活动。第四纪以来,新华夏构造体系仍在继续活动,是主要发震的地震构造体系。北京新华夏构造体系处于太行隆起带与华北沉降带交汇部位的北端,活动断裂较为发育,其中北东向和北西向断裂是构成北京地区构造格局的两组主要断裂,控制着北京山区和平原第四纪的构造轮廓。北西向断裂活动幅度较大,对沉积物的分布有明显的控制作用。
在第三纪,北京平原已形成“两隆一凹”的构造格局。以八宝山―高丽营断裂和南苑―通县断裂为界,北京平原划分为京西隆起、北京凹陷和大兴隆起三个构造单元。
第四纪以来,新构造格局由“两隆一凹”变为“两凹一隆”。原“北京凹陷”隆起,与大兴隆起形成一个块体,沿着良乡―顺义断裂向南倾斜。原“京西隆起”因北京西山抬升和八宝山断裂以南地块隆起,形成了凹陷区,以北东向与北西向断裂为界线。
北京地区的土层特点是:大部分地区土层均匀分布,个别地区有杂质夹层。通过工程资料统计总结,得出了北京地区野外地质特征是:土层主要是第四纪沉积土,地下水位适中,上层杂填土呈褐黄色,稍湿,土质成分为粉土及粘性土;粉土,褐黄色,稍湿,土质不均,局部夹粉质粘土薄层,偶见灰色条纹;主要土层为粉质粘土,黄褐色,可塑,含云母片氧化铁,偶见有机质,土质不均,局部分布粉土薄层;砂砾土,褐黄色部分黄褐色,稍湿,密实,颗粒成份主要为石英、长石,含云母片,偶见圆砾及个别卵石。
二、土性参数变异性
经过大自然的地质构造变迁,岩土的土层土性也表现出了很大的差异性。土层土性参数的变异性原因主要包含两个方面:一是土体本身的原因,主要是土体本身的不均匀性。二是取土技术上的原因。取土方式方法,土体的运输、储存,试验设备及技术方法的差别。
我们引用变异系数来表示土层土性参数的变异性,它既能反映出实验方法对实验结果的影响,也能反映出所抽取土样的特征特性的变异,能够对于所研究的土性参数整体水平有一个综合良好的反映。
根据北京地铁8号线工程场地的岩土工程勘察和实验资料,对北京地区第四纪沉积土中粉质粘土的天然含水量w,天然密度ρ,塑性指数IP,孔隙比e等4个物理指标和内摩擦角ψq、、粘聚力Cq、压缩指数Cc、压缩系数α1-2等4个力学指标的均值范围及变异系数范围进行统计分析得出下列两个统计表格:
通过以上的统计分析,可以归纳总结以下几个结论:
1.在北京地区,土层各项物理指标和力学指标的均值范围变化较小。这表示北京土层整体均匀分布,在北京地区工程勘察设计中,通过对局部区域粉质粘土层的分析研究,推广并指导全北京市范围内的岩土工程勘察设计,研究很具有代表性和可行性。
2.对比分析上列表中的变异系数范围的变化趋势可知,上层粉质粘土层土性参数变异性较大,其主要影响因素是:土体表层直接受天气气候条件的影响、地下水位的变化影响、人类生产活动影响等。
3.北京地区的“两凹一隆”地区的土性参数的变异系数变化规律范围值基本一致。
4.顺义凹陷地带的土性参数的变异系数比其他两个地带的变异系数大,这主要是因为顺义凹陷是北京西山抬升和八宝山断裂以南地块隆起所致。
5.因为土层的密度的变异系数很小,所以在用概率方法计算变形和稳定时,不需要考虑密度和重度的影响。而天然含水量、孔隙比的变异性比较明显,所以在土层分析和研究中一般要考虑。
6.压缩系数和压缩指数的变异系数范围值较大,所以在估计建筑物的沉降量时会产生一定的偶然误差,因此在进行沉降预测时,应该考虑压缩指数和压缩系数的变异系数对工程的影响。
三、设计参数的概率分布模型
在对岩土工程的估测失效概率、可靠性分析时,为了更深入地对土体设计参数概率分布进行研究,本文引用了大家能够直观了解的正态分布模型,另外正态分布模型也易于用数学公式处理数据。通过大量的实验和研究证明,岩土中的土体设计参数概率分布不是所有都属于正态分布的。即便k2检验说明正态分布与经验分布没有较大的差异,但是他们的分布范围是不同的。设计参数的经验分布一般是在有限的范围内,不会得到负值,但正态分布一般是在-∞~+∞的范围内。
β分布表示的是土体的一定范围内的分布,而且对于很多的设计参数都适应。本文的研究结果表明:用β分布对土层的压缩模量、直剪抗剪强度指标进行分析是很理想的。研究结果表3:
四、物理力学指标间的经验关系
在岩土工程中,经验公式对土性参数的设计和分析应用比较广泛,而且能够定量地描述若干土性指标间的关系,也可以用来估测土层的设计参数。在分析土体的力学指标和物理指标的相关性时,应根据不同的土体结构进行不同的参数选取,例如饱和粉质粘土中的土体孔隙中含有的水分是影响其力学指标的主要因素;对于不连续的介质来说,孔隙率的大小是影响其物理指标的主要因素。即当土体处于完全饱和状态,颗粒的比重G是个常数时,e和w具有线性相关性,服从e=wG的关系。
五、结论
该文系统地介绍了土体物理指标与力学指标间的相关性,归纳总结了其变异性规律,并得出了相应的经验关系式,通过回归性分析和相关性分析的检验,说明了得出的经验公式具有一定的实际使用价值,对工程勘察、场地选址的可行性研究具有一定的参考价值。但是,土的各种特性与土的形成历史、矿物成分、颗粒组成等因素有关,该文中经验关系只是北京地区一些勘察资料的统计分析结果,因此可推广到北京部分地区使用,其他地区可借此作为参考。
参考文献
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论文关键词:土工试验,准确性,取样,运输,试验,数据处理
室内土工试验是岩土工程勘察的重要组成部分,通过室内土工试验得到岩土体物理力学指标、地基土的承载力,为工程设计人员作建筑物或构筑物地基基础设计、确定地基处理方案、计算建筑物沉降以及分析边坡稳定性提供依据。然而,由于岩土体具有不均匀性的特点,加之取样和运输过程中的扰动,以及在室内土工试验中存在的一些问题常导致试验所得数据与原位测试数据差别较大,试验数据缺乏准确性和可靠性。因此,研究室内土工试验数据的准确性、归结造成试验数据不准确的原因、提出合理的预防解决措施对岩土工程勘察,乃至整个工程建设都有着十分重要的意义。
2 数据对比
实例1:
淄博市某县拟建湿地公园,通过对湿地现场勘察及钻孔取样,得到相关原位测试与室内土工试验数据如表1:
表1 湿地地基土承载力一览表
地层
地层名称
标贯试验/(kPa)
土工试验
/fak(kPa)
1
粉质粘土
161
110
2
粉土
226
184
3
粉质粘土
187
210
实例2:
淄博市某区拟建工业产房,通过现场勘察及钻孔取样,得到相关原位测试与室内土工试验数据如表2:
表2 工业厂房地基土承载力一览表
地层
地层名称
标贯试验/(kPa)
土工试验
/fak(kPa)
1
粉质粘土
168
216
2
粉质粘土
218
240
3
粉土
238
100
由上面两个实例可以看出,由室内土工试验数据计算得出的地基承载力与现场标贯试验所得数据有很大差别,至于两者的大小暂无规律可循,然而标贯试验所得数据更接近土的真实情况却是目前公认的标准。那么怎样才能使室内土工试验数据更具可靠度和准确性呢?首先必须要对其原因进行分析与归纳。
3土工试验数据不准确的原因
从取出岩土体试样到得出岩土体物理力学指标的过程可以大体分为四个阶段,即取样、运送、试验和数据处理,任何一个阶段出现问题都会影响到最终的试验结果。
3.1 取样
室内土工试验的土样由野外钻探取样获得,影响取样质量的因素主要有三个:钻孔的垂直度、钻孔对土样的扰动、取土时钻孔孔底的清洁度和取样器在切入岩土层的速度。钻孔倾斜取土样时会使土样偏心受压,样品在刃口侧向受压的影响下取出,所测得的数据用来计算便会产生误差;土样被取出前会受到钻具的提拉停顿而造成的缓冲作用和振动造成的扰动,使土样因为自重作用产生脱节与脱水而产生误差;取土时如果没有钻孔孔底不清洁,残余土未被清除则会使土样受到挤压,此时如果仍作为原状土样来试验,则会使测得的压缩系数增大,压缩模量变小;取样器切入土样的速度过慢,则会使土样与取土器两者产生之间的摩擦力增大(由于土体侧向膨胀导致),进而对原状土样产生较大扰动,数据失真。此外,在取样过程中,勘查设备和取样器具也会不同程度的影响到所取原状土的质量。
3.2 土样运送
土样从野外取出到送至试验室的过程受季节、天气、路途、工作任务、突发事件等因素的限制,往往不能做到随取随做,所以土样在运输过程中难免会受到炎热天气中的微晒、寒冷天气中的微冻、崎岖颠簸路段的微震等影响,造成土样开裂或者含水率降低,土的承载力增大等影响。此外,运送过程中也有一些主观因素会影响到土样的质量,如工作人员包装不注意,干样和湿样不采用单独包装等。
3.3 室内试验
室内试验对最终结果的影响首先从客观方面分析就是试验仪器的影响,土工试验仪器的精度虽然是固定的,但是必须要按年度进行校核,一般的仪器在初次校核时都不会出现问题,但是经过半年的时间到一年时间,个别仪器会产生微小的偏差,这些微小偏差直接影响到结果的准确性。当微差叠加变大时,对试验结果的影响就变得不容忽视。
从主观方面分析,则主要体现在试验人员的专业素质方面。如试验室的室内环境,虽然现在的土工试验规范和规程中并没有明确要求试验室的温度和湿度,但是冬季和夏季两个季节做试验时,工作人员会习惯性的使用空调、暖气或者电风扇,意识不到这会导致土样严重失水,实验数据毫无价值;再者,土工试验从试样的制备到最终数据的整理整个过程都需要有专业人员操作,任何一环出现问题都会影响最终的结果。在制备试样时,开土后应注意土样的均匀性,取其最具代表性的部分,环刀应快速垂直下压,才能得到较为准确的数据。
3.4 数据处理
室内土工试验的数据量和计算量都很大,单纯人工计算不仅费时费力,而且不能保证计算的准确度,随着计算机技术的发展,各种土工试验数据处理软件应运而生,最简单的Excel就可以满足土工试验数据的制表、计算、绘图和建立数据库等要求,此外,华宁等土工试验软件更能保证数据处理的准确性。
试验数据处理的另一任务是对各项试验指标的综合分析,也就是说,得出试验指标之后,需要通过对其进行综合分析判断试验数据的准确性。土的基本物理性质指标—比重、密度和含水量与土的干密度、孔隙比、孔隙度和饱和度等指标是相关联的,通过对计算得出某项指标结果的合理性进行综合分析,可以验证试验过程的正确性。如:试验结果数据中若出现饱和度大于100%的情况,就说明在比重、密度和含水量三个基本物理指标的测定过程中出现了问题,然后寻找解决办法。
此外,土的物理性质指标与力学性质指标之间是密切联系的,土的力学性质取决于土的物质成分、结构特点和受力条件,在受力相同的情况下,土样压缩曲线的形状与土样的成分、结构、状态和受力时间长短都有密切的关系,充分了解它们之间的联系,有利于验证试验的正确与否,提高试验数据的合理性。
4 结语
室内土工试验结果对保证建设工程的质量有着重要意义,所以提高试验数据的准确性尤其重要,要提高土工试验数据的准确性就必须注重上述过程中的每一环,严格遵守相关技术管理规章制度,提高试验人员专业素质,注重设备更新和维修,才能保证土工试验数据的准确性,从而保证整个建设工程的安全。
参考文献:
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关键字:岩土工程;基坑降水;地面沉降;影响
中图分类号:P313 文献标识码A
引言
今年来随着科技的飞速发展,岩土工程在城市建设中发挥着巨大的作用,同时它在各种工程建设中都占据着举足轻重的地位,可见岩土工程是我们必须要好好掌握并要达到学以致用的一门学问。另外由于越来越来越多的高楼建设和各地蒸蒸日上的地铁事业,关于深坑工程的建设也越来越多,基坑降水作为岩土工程重要的组成部分,对岩土工程的发展有着至关重要的作用。在岩土工程中,有时会遇到地下水丰富的地带,这就导致绝大多数基坑开挖时会由于地下水的渗透作用而导致基坑被破坏或者坍塌,基坑坍塌就会导致基坑周围地面沉降,会导致一系列的问题出现,让人应接不暇。因此我们要在基坑开挖之前就做好一系列降水措施,以保护基坑的完整性和解决基坑周围地面的问题。那么这就要求我们要好好掌握基坑降水的机理、方法和基坑降水对周围地面沉降会有什么影响。另外基坑降水对周围地面沉降的影响一般是针对潜水降水,下面我们就对基坑降水对周围地面沉降的影响进行一下分析。
一、岩土工程概述
岩土工程是指在有关工程建设的项目中对岩石和土的使用、整治或者进行改造等手段的科学技术,它指的是土木工程中涉及到岩石、土、地下、水中等的部分。随着我国经济实力的增强和科学技术的发展,如雨后春笋般拔地而起的各类建筑工程,例如高楼随处可见、水库处处皆是。因此在土建工程中,岩土工程是一项非常重要的项目,它凭借土力学、岩体力学和工程地质学作为理论基础,然后运用各种勘测技术对岩土体进行综合的整治改造和利用而进行的一系列的系统性工作。据资料统计表明,岩土工程包括岩土工程勘测,岩土工程设计,岩土工程的实验,岩土工程施工和监测,即涉及工程建设的全过程。并且在房屋、市政、水利、管道的建设中,都有十分重要的意义。其主要的研究方向包括城市地下空间与地下工程,边坡与基坑工程,地基与基础工程等几个方面。
二、基坑降水沉降机理
将地下水抽取出来后,会不可避免的导致地面的沉降,但是如果在某一时段内,其抽取水的量值相对较小,则不足以对周围环境产生危害。抽水期间影响地面沉降的因素有两方面:一是含水层通过被压缩而导致变形。由于含水层中砂石微粒的强度较高,另外又由于颗粒周围存在有带压力的水,在水位降低减小时沙粒之间的位置难以得到平衡,在宏观上表现为压缩的量很小,且很快就会趋于稳定。二是上部粘性土的阶层的会释放水且会压缩水的密度,当然这个过程将会遵循太沙基一维的固定理论。由于降水期间的抽水时间有限,在降水的这段时间内粘性土的固定结合度一般在0.2左右,释水压密的压缩模量一般在1.3cm左右。在抽水过程中,排水会使得承压含水层的孔隙水压降低,且减小的孔隙水压会转变成有效应力增量,即这个有效应力使得水层压密。伴随着抽水的持续,承压含水层的压密逐渐趋于平衡,随后,上部的隔水层开始释水压密。当然要使水位恢复到原有状态是要经过一段时间的。总之,抽水引发的地面沉降既会发生在含水层也会发生在粘性土层,只是在不同的阶段各自占的比例不同主次不同而已。
三、基坑降水对周围地面沉降的影响
3.1地下水处理不当对地面沉降的影响
在基坑降水过程中,如果地下水处理不当会导致基坑坍塌、边坡失稳等事故,这也就相应的会引起基坑周围地面的坍塌、毁坏等现象。因此地下水处理不当时对基坑周围地面沉降的影响,可分析如下。
在基坑开始挖掘时,在排水过程中边坡会产生较大的水力坡度,导致地下水向坡内渗透产生积水,从而产生管涌现象;由于降水井的结构不合理或者是在洗井的时候操作不够规范,使得在抽取地下水时带走大量的土或岩石颗粒,导致土体被掏空,从而引起地面塌陷或者开裂;另外可能由于坑外的围护防水性太差,而导致土颗粒流失;基坑底板以下存在承压水,坑底到承压含水层之间土体所能承受的压力要小于承压水的顶托力,导致坑底出现突涌、流砂等现象;水质的变化也是很重要的一点,特别是处在沿海城市的地域,特别容易出现海水入侵等现象,导致淡水资源咸化。
其实对于以上由于地下水处理不当而对地面沉降造成的不良影响,只要在岩土工程勘探中进行详细的勘察,给以足够的认识,还要在设计方面做到科学、严谨,在施工方面做到合理规范,同时做好施工管理和监测方面的工作,加强各方面的规范性,然后尽量做到信息化施工,那么以上各个危害既使不可以避免也是可以得到及时解决的,这样可以使得对工程的不良影响降到最低。对于地下水处理不当而对地面沉降引起的不良影响,只要在勘察过程中个部门的人员进行相互合作,配合密切、默契,就会将不良影响降到最低甚至避免这些问题的发生。
3.2降水对地面沉降的影响
在基坑降水中除了上面所讲到的地下水处理不当对地面沉降的不良影响外,另外水位降落引起的地面沉降,是地下水对地面沉降的另一种形式的影响。基坑降水导致周围地面下降,同时抽水也会带走很多土粒,再加上基坑挖土,就会引起基坑周围地面不同程度的沉降。若处理不当,严重者将会导致基坑附近建筑物、地下管线产生移位、沉降和破坏。
另外,降水量的多少对基坑周围地面的沉降有很大的影响,如果在大量降水时期,对基坑保护不周到,会导致基坑内部大量积水,导致基坑坍塌、滑坡,就会引起基坑周围地面的不同程度的变化。基坑坍塌会引起基坑周围地面下陷,导致地面下沉,同样对附近的建筑物可能造成不同程度的损坏;基坑滑坡会导致基坑周围一定范围的地面产生水土流失,造成地面沉降,导致这块土地会存在许多的安全隐患。另外这些问题都会导致基坑损坏,这样就浪费了大量的人力物力和财力,最后结果还是竹篮打水。
那么要解决这些问题对基坑降水的影响,最简单的就是要避免人为操作对基坑造成大量的积水,一定要保证基坑内的水保持在安全位置,对于一些人为降水行为要进行严格的控制和监测,不能出现一丝纰漏;对于非人为的一些因素如降雨、降雪等气象原因,我们一定要做好防护措施,保证基坑的安全,尽量减少甚至避免天气等降水因素对基坑周围地面沉降的影响。虽然说不能做到万无一失,但是我们可以尽量做到更好、更周到。
结语
随着城市建设的迅速发展,各地高楼拔地而起、地铁处处通畅,导致岩土工程越来越受关注,同时岩土工程的开展为人类生活带来很大的便利,所以我们要认真学习并掌握好岩土工程。然而基坑降水作为岩土工程中极其重要的组成部分,也是不容忽视的。在各种项目的建设中基坑降水是一个很重要的方面,无论在那个地域都会有地下水的存在,丰富的地下水对基坑有很大影响,甚至会导致基坑下陷、坍塌和毁坏,在基坑坍塌或者毁坏后必然会引起基坑周围地面的沉降,这会引起地面产生一系列的问题。因此,研究岩土工程中基坑降水对周围地面沉降的影响是非常有意义的,它有助于我们做好防护工作,保护好人民的共有财产和维护人民利益。
参考文献
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【关键字】膨胀土,岩土工程,勘察方法
中图分类号:TU475+.5文献标识码: A 文章编号:
一.前言
中国是膨胀岩土分布最广的国家之一,在黄河流域及其以南的20 余个省区均有不同范围的分布。由于膨胀土分布广泛,种类繁多,而且不同地区膨胀土差异较大,作用机理复杂,对其成因的认识还不够充分,因此在工程应用中对膨胀土造成的危害的影响远未达到消除与解决,因而加强对膨胀土的研究工作,是一件现实而有意义的工作。
二. 膨胀土的组成
膨胀土是指黏粒成分主要由强亲水性矿物组成的,液限大于40%且胀缩性能较大的黏性土。主要由次生黏土矿物—蒙脱石和伊利石组成,同时具有显著的吸水膨胀和失水收缩两种变形特性。由于组成成分及比例的不同,其外观一般呈现褐色、红色、黄色或灰白色等,一般土质细腻,黏性大,呈硬塑状态,斜交裂隙和光滑面发育,裂面颜色呈灰白、黄褐等杂色交混,无明显界限。膨胀土的微结构特征值随母岩与地质成因不同而各异,灰白色膨胀土主要是残积膨胀土,由岩石风化而成,富含CaO颗粒(疆石结核)。
三.膨胀土的膨胀收缩成因及危害
1、膨胀土的膨胀收缩成因
粘性土具有亲水性,当浸水膨胀时,因土的外层膨胀量大,土粒间的联结强度就降低得更多,如果降低到不能承受土本身的自重时,就会崩裂、散开,即崩解,如此由外向里地发展,直到完全崩解。当含水量减少,结合水膜变薄,粒间引力作用增强,土粒相互靠拢,粘性土的体积因而缩小。天然含水量越小,膨胀性越大,反之,则收缩性越大。
2、膨胀土的危害
坐落在膨胀土地基上的房屋建筑,随季节性气候的变化会反复不断地产生不均匀的升降,从而使房屋破坏,尤其以单层或低层砌体房屋较为严重,危害性很大,并具有如下特征:
建筑物的开裂破坏具有地区性成群出现的特点。遇干旱年份裂缝发展更为严重,建筑物裂缝随气候变化而张开和闭合。
房屋墙面两端转角处的裂缝。如外墙出现垂直裂缝,端部斜向裂缝和窗台下水平裂缝,山墙上的对称或不对称的八字形、X形裂缝等。
(三)室内地坪和楼板发生纵向隆起开裂,并常与室外地裂相连,在地裂通过建筑物的地方,建筑物墙上出现上小下大的竖向或斜向裂缝。
四.对膨胀土地区岩土工程勘察的目的
1、查明不良地质作用的类型、成因、分布范围、发展趋势和危害程度,提出整治方案和建议;
2、查明场地岩土层的类型、深度、分布、工程特性,分析和评价地基的稳定性、均匀性和承载力,提供岩土层的物理力学性质指标和变形计算参数;
3、查明埋藏的河道、沟浜、墓穴、防空洞、孤石等对工程不利的埋藏物;
4、调查地表水的排泄和积聚情况以及地下水类型、水位和变化规律;查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度;
5、判定场地水与土对建筑材料的腐蚀性;
6、查明膨胀岩土的岩性、地质年代、成因、产状、分布以及颜色、节理、裂缝等外观特征;
7、划分地貌单元和场地类型,查明有无浅层滑坡、地裂、冲沟以及微地貌形态和植被情况;
8、搜集当地降水量、蒸发力、气温、地温、干湿季节、干旱持续时间等气象资料,查明大气影响深度;
9、评价场地与地基的地震效应;
10、对场地工程地质条件进行分析评价,提供经济合理的地基基础设计方案和建议;并提供满足设计、施工所需的岩土参数;
11、对桩基类型、适宜性、持力层选择提出建议,提供桩基设计计算参数,并对成桩可行性、施工对环境的影响及桩基施工中应注意的问题提出建议;
12、对基坑的设计、施工方案提出建议,提供基坑稳定性计算、基坑开挖与支护设计所需的岩土技术参数。提供基坑开挖采取的地下水控制措施,提出抗浮设防水位。当采用降水控制措施时,分析评价降水对周围环境的影响。
五.膨胀土的勘察方法
对于膨胀土地区的勘察方法主要有钻探取样进行室内试验及原为测试等方法。为了对膨胀土的特性有一定的了解,采用钻探结合原位测试如:静力触探、标准贯入试验、旁压试验等方法对膨胀土进行综合评价。对于埋藏较浅的膨胀土欲采用天然地基时,条件允许的情况下采用浸水载荷试验的方法来确定地基土的承载力,取其破坏载荷的1/2 来作为地基土承载力标准值,单更切合实际的是根据建筑物情况按实际变形要求在P-S 曲线上选取所对应的荷载作为地基土承载力。另外,据有关资料表明,采用SWS 型多波列数字图像工程与工程检测仪对膨胀土地区进行勘察发现,该方法对膨胀土层面的划分效果明显,对于浅层膨胀土中夹层及不良地质体的探明尤为突出,因此,大面积的勘察时,宜采用SWS 工程勘探与检测仪进行剖面的勾勒,然后有重点的进行指标选取。
六.膨胀土勘察要点
膨胀土勘察的要点包括勘探、室内试验、资料整理等。勘探方法包括钻探、静力触探、井探、人力钻等;试验主要为室内试验、标准贯入试验、动力触探试验;膨胀土路基资料整理的重点在于划分膨胀土的分布范围、判定膨胀土的膨胀潜势。在进行勘察时我们应注意:
1、外业:野外记录应注重颜色、状态、湿度、包含物、裂隙等详细记采。结合勘探情况,详细调查地表水的排泄和集聚情况,地下水类型,特别是上层滞水的排泄和富积情况,常年水位和变化幅度等。野外钻探严禁用水,确保取样质量,取样位置应从地面下1到3.5米,间距宜为0.5到1米。
室内试验:可按拟建工程的设计要求选作不同的试验项目,对低矮砖混建筑物和市政工程建设除了进行常规项目的测试且,还应按要求做特殊试验。
资料整理:膨胀土地基变形量的计算,在不同地区的不同条件下应注意采用相适应的计算方法,考虑到天气气候等条件的影响。
七.膨胀土的处理方法
膨胀土最大的危害在于其胀缩性引起地基基础的变化,因此,膨胀土的处理方法也是针对该特点来进行的:
1、垫层:对于埋藏较小的膨胀土层,且下伏非膨胀土层较深时,可将表层强风化层挖除后采取砂或砂石垫层来进行处理,以充分利用膨胀土承载力较高的优点。
2、砂桩:砂桩与垫层相结合的的办法在于改变膨胀土的内因特性。布庄宜采用梅花点或矩形点布桩,砂桩的长度应大于大气影响深度,桩径及桩距视膨胀土等级而定,一般取置换率为6.5-12%,砂为中砂,垫层顶面必须有防水措施,但该方法只有膨胀土等级较高时才采用。
3、桩基础:对于埋深较大(大于8.0 米)上覆土层强度指标较低的膨胀土层,可考虑采用桩及扩底桩等基础形式,膨胀土首选为桩基持力层。据有关资料,此时膨胀土可按一般粘性土考虑,结合其特点,桩侧平均摩阻力值宜取180kPa,通过几种桩型试验和应用情况的分析比较,认定扩底桩是较为理想的桩基形式。
八.结束语
膨胀土是影响房屋建筑安全稳定的不良地质,其危害性较大,在房屋设计中应尽量将基础埋在大气影响深度以下,或直接坐在非膨胀土层上,避开膨胀土的膨胀应力,否则应采取安全有效的措施对其进行处理,最大限度地减少膨胀土带来的危害,以确保建筑物的安全使用。
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【关键词】边坡;稳定性;分析方法
Slope Stability Analysis Methods Research Status Analyses
Wang Jin-tao1, Yang Deng-feng1,2
(1.School of Civil Engineering,Qingdao Technological University Qingdao Shandong 266033;
2.China University of Mining &Technology Beijing 100083)
【Abstract】In view of all kinds of serious landslide disaster in our country,the history and the present situation of research on the slope. Described the major domestic value of theoretical research and its application, slope stability analysis method and its development were analyzed and summarized in this paper. Application should be based on the characteristics of slope engineering, taking rational analysis methods to obtain a more objective, reliable and reasonable evaluation results.
【Key words】Slop;Stability;Analysis method
1. 引言
随着我国经济的蓬勃发展,大量高层建筑、水利水电设施、矿山、港口、高速公路、铁路等工程项目开工建设。在这些工程建设过程中或建成运营期间,不可避免地形成了各种边坡工程。边坡失稳产生的滑坡灾害已经与地震、火山并列成为全球三大地质灾害之一 [1],在我国每年各类滑坡造成的经济损失高达200亿元,死亡数百人。因此,深入开展边坡失稳机制及监测预警研究,对于减少滑坡地质灾害、推动边坡治理技术发展、保障国家财产和人民安全有十分重要的意义。论文重点对国内外近年来边坡稳定性分析方法及其进展做简要介绍。
2. 边坡稳定性分析方法研究现状
人们对边坡稳定性分析的研究已逾百年,它涉及包含工程数学、力学、工程地质学、工程结构、现代计算技术等多个学科。随着科学的发展,人们对边坡稳定性的研究经历了从经验方法到理论研究、从定性研究到定量研究、从单一评价到综合评价、从传统理论方法到新理论新方法的过程 [2]。
2.1 工程地质分析法。
工程地质分析法是一种以工程地质类比方法、地质成因演化理论和岩体结构控制理论为理论基础的定性分析方法。通过工程地质勘察,首先对工程地质条件进行综合调查,分析已有的边坡破坏现象的成因、影响因素、发展规律等,然后分析所研究边坡与已发生破坏边坡在地质条件上的相似性和差异性,对比得出该边坡的稳定性分析与其发展趋势。该方法综合考虑了各种影响边坡稳定的因素,可对边坡稳定性及发展趋势迅速地做出预测,在确定复杂地质条件下岩质边坡的失稳模式和破坏机制方面独具价值 [3]。但地质条件因地而异,使用此方法主观性较强,对研究者的实践经验要求较高。
2.2 极限平衡分析法。
极限平衡分析法又称条分法,是出现较早并已纳入行业规范的定量分析方法。该方法通过假设潜在的滑动面,将滑坡体人为划分为若干刚性条块,然后建立条块间的静力平衡方程,求解边坡的安全系数,锁定最危险滑动面。研究者们对极限平衡分析法的改进主要着重两方面:一是研究最危险滑动面位置的规律,减少滑动面假设次数,以期减少计算量;二是对极限平衡分析法中的假定进行改进或补充,使之更符合实际。随着研究的不断深入,人们对极限平衡方法的研究逐渐由二维转向三维,并取得了一些列成果。
2.3 数值分析法。
随着计算机技术的飞速发展,高精度、多因素耦合作用下的边坡稳定性数值模拟得以实现。常见的数值计算方法有:有限单元法、有限差分法、边界元法、离散元法、快速拉格朗日分析法等。适于边坡稳定性分析的数值分析方法很多,基于各种数值分析方法的程序也层出不穷,以下主要介绍了应用比较广泛的三种数值分析方法。
2.3.1 有限元法。
(1)有限元法是一种比较成熟的数值分析方法,它将无限自由度的结构体系转化为有限自由度的等价体系,可以给出岩土体中应力、应变的大小和分布,避免了极限平衡法中过于简化滑体的缺陷。还可以进一步研究边坡体的流变效应、渗流问题、塑性区的形成过程等复杂问题。
(2)有限元强度折减法是在边坡稳定性分析中常用的一种有限元方法。它的原理是在有限元计算中,将边坡岩土体强度参数逐渐降低直至达到其破坏状态为止,程序可以自动根据计算结果得到破坏滑动面,同时求得强度储备安全系数。唐春安 [4,5]将强度折减法引入到岩石破裂过程分析RFPA方法中,形成了针对岩土结构稳定性分析的RFPA-SRM强度折减法,该方法可充分考虑材料细观、宏观非均匀性、地下水渗流对边坡的稳定性影响,为边坡稳定分析提供了一种新方法,李连崇 [6]等人采用RFPA-SRM强度折减法对边坡安全系数、含节理岩坡稳定性进行了深入的研究和探讨。
2.3.2 离散元法。
离散单元法的基本原理是:将所研究的区域划分为一个个任意形状的块体单元,这些单元可以是刚性的也可以是非刚性的,单元之间通过接触关系,建立位移和力的相互作用规律。计算时按照时步迭代并遍历整个块体组合,直到每个块体达到平衡状态,不再出现不平衡力和不平衡力矩为止。这种方法适用于解决非连续介质大变形问题,尤其是在分析被结构面分割的岩质边坡的变形破坏过程时是非常实用的。近年来我国学者胥良 [7]、朱永生 [8]、曹琰波 [9]等人在离散单元法方法的实际应用方面做了大量的工作。在数值分析和理论研究方面都取得了显著的成果。
2.3.3 快速拉格朗日法。
(1)快速拉格朗日法考虑到材料的非线性和几何学的非线性,采用了离散模型方法、动态松弛方法和有限差分方法三种技术,将连续介质的动态演化过程转化为离散节点的运动过程,可以准确地模拟材料的屈服、塑性流动、软化直至大变形。同时,该方法还可以考虑锚杆、挡土墙等支护结构与围岩的相互作用,被广泛地应用于边坡、土石坝、隧道围岩等的稳定性评价与支护设计中。基于快速拉格朗日法开发的FLAC [10]程序在国际上得到了广泛的应用。虽然快速拉格朗日法处理岩土工程问题具有极大的优越性,但也有不足之处。例如,对线性问题快速拉格朗日法要比相应的有限元法耗时更多,它只是在模拟非线性、大变形或动态问题时更具适用性。
(2)数值分析理论和相应的程序种类繁多且各具特色,因此在边坡稳定性研究中应针对实际情况合理选取相应的数值分析理论和程序。由于岩土体性质并非均质,地质构造错综复杂,加之各种外界因素(渗流、温度、地震力等)的影响,边坡实际破坏过程与数值模拟是存在一定差距的。
2.4 非确定性分析方法。
边坡稳定性分析过程中存在着大量不确定的因素,随着学科的发展,这些因素逐渐为人们所重视。在多学科交叉的学术背景下,边坡稳定性非确定分析方法逐渐发展起来并应用到实际工程中。
2.4.1 可靠性分析法。
边坡工程的可靠性分析方法借鉴了结构工程可靠性分析理论的方法,结合边坡工程自身特点,将边坡岩土体性质、外部荷载、地下水、计算模型等视作随机变量,采用概率分析方法和可靠度尺度描述边坡工程系统的质量。我国《岩土工程勘察规范》(GB50021-2009) [11]指出,大型边坡涉及除按边坡稳定系数值计算边坡稳定性外,尚宜进行边坡稳定的可靠性分析,并对影响边坡稳定性的因素进行敏感性分析。该方法计算所需的大量统计资料不易获取、各因素的概率模型及其数字特征的合理选取还存在问题,并且计算比通常的方法复杂,目前在边坡稳定性分析中还处于探索阶段,一般在实际工程中只作为一种辅助手段。
2.4.2 模糊数学分析法。
模糊数学分析法是把模糊理论应用到边坡稳定性分析中。应用该法时先分析影响边坡稳定的各种因素,赋予它们不同的权限,然后建立模糊关系矩阵并求出各个因素对稳定性的影响,最后用模糊评价方法的最大隶属原则进行选择,把边坡分为稳定、较稳定、较不稳定及不稳定等几个等级,为研究多因素、多变量对边坡稳定性的综合影响提供了行之有效的手段。李彰明 [12]对某一大型露天矿边坡工程地质条件进行调查并进行了物理力学性质测试,对模糊数学分析法在边坡稳定性分析中的应用做了研究。洪海春等 [13]将模糊数学应用于边坡问题,提出了确定模糊安全系数的方法。应用此法的困难之处在于相关因素及各因素边界值的确定,各种影响因素的权重多由经验确定,主观性稍强。
2.4.3 灰色系统预测法。
灰色系统理论认为,在决定事物的诸因素中,若既有已知的,又有未知的或不确定的,它们所在的系统则成为灰色系统。该法将边坡视为一个灰色系统,通过数据处理找出不完全信息的关联性,确定它们对边坡稳定性影响的主次关系,进而利用多因素叠加分析评估边坡的稳定性。此方法适合对含有不确定因素(如复杂的地质环境、节理裂隙发育情况不明)较多的边坡进行评价。
2.4.4 神经网络分析法。
神经网络法将神经网络理论引入到边坡稳定分析中来,把影响边坡稳定的因素视为变量,建立这些因素与边坡安全系数之间的非线性映射模型,利用神经网络的高度非线性映射能力预报边坡的稳定性。该法适于对知识背景不清楚、推理规则不明确、难以建模的边坡工程进行分析。赵胜利 [14]等采用SOM和BP复合神经网络模型,描述边坡稳定性程度及影响因素之间的复杂非线性映射,具有较高的分析准确率,有较强的工程应用价值。
3 结论
边坡稳定性分析与监测多年来取得了很多有价值的成果,传统方法不断得到完善,新理论新方法层出不穷,推进了我国滑坡灾害防治工作的发展。
(1)现行边坡稳定性分析方法种类繁多,极限平衡法因其方法简便可行,因而工程中比较常用。但其只考虑了条块间和滑面上下两部分之间的相互作用力,未考虑岩土体内部的应力作用,边界条件也过于简化,其结果往往误差较大。
(2)数值模拟在解决边坡工程问题时精度高,灵活性和适应性强,成为了边坡稳定性研究的有效手段,并将越来越多的运动到边坡工程问题中。但由于岩土工程问题的复杂性,边坡工程的数值分析还有很多工作要做。
(3)当前很多非确定性分析方法被引入到边坡稳定性分析中,极大地促进了边坡研究的发展。但是有些新理论处于研究的初期阶段,尚未普遍应用在边坡工程领域,还有待进一步研究、推广。
(4) 由于边坡工程的复杂性和影响因素的多样性,任何一种单一的理论和方法都不能较全面的解决具体工程问题,在实际应用中应根据边坡工程的具体特点,选用合理的理论分析方法,并与监测结果比对,得到更加客观、可靠、合理的评价结果。
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关键字:全日制专业硕士;发挥地学优势;实践能力;培养模式
中图分类号:G643 文献标志码:A 文章编号:1674-9324(2016)03-0047-02
自2009年全日制专业硕士开始招生以来,因出现时间短,全日制专硕培养存在一定不足,相应的各种培养机制、培养条件和培养效果没有达到要求。目前对全日制专业硕士生的培养存在诸多争议,如“缓解就业”论、“收益”论、“差生”论、“换汤不换药”论、“招考模式雷同”论等质疑。根据国务院学位委员会定位,全日制专业学位是具有专业实践教学环节、具有较强的解决实际问题的能力、能够承担专业技术或管理工作的高层次应用型人才。教育部明确规定专业硕士更加强调工程实践能力培养,因此,全日制专业硕士的实践能力培养是专业学位研究生教育质量的重要保障。对应推行五年多的全日制专业硕士培养来说,实践能力培养探索是一个新课题。为此,成都理工大学结合自身地学优势特点,在办学过程中找准自身特色和优势,依据地方经济和行业发展对工程应用型人才的迫切需求,在全日制专业硕士实践能力培养方面进行了有益探索和改革,并取得一定成效。
一、地质灾害防治优势学科平台
我院现有国家级突出贡献中青年专家1人,全国杰出专业技术人才2人,国家杰出青年科学基金获得者2人,教育部长江学者特聘教授1人,“百千万人才工程”国家级人选4人,中国青年科技奖获得者2人。依托地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室和“地质工程”国家重点学科,立足于我国西部地区重大工程建设和防灾减灾的需求,建立了地质灾害防控创新方法体系,推动了该领域学科发展和进步。重点关注我国西部地区经济建设和社会发展中所面临的日益严峻的地质灾害问题,在汶川地震、芦山地震、尼泊尔地震和康定地震诱发次生地质灾害,大型水电工程、交通工程、国防工程灾害和自然地质灾害防治方面发挥了重要作用。学院先后承担国家、省部级和横向委托项目400余项,累计科研经费超过3亿元,产生经济效益达数十亿元,
研究成果先后获国家科技进步一等奖2项(独立单位),二等奖2项,部省二等以上奖励30余项,出版专著50余部,国内外1200余篇。此外,我院还获国家级教学成果二等奖2项,省部级一、二等教学成果奖10余项。学院在地质灾害防治方面拥有雄厚师资力量、国家重点学科、国家重点实验室和2011地质灾害防控协同创新中心,在地灾防控方面具有明显的学科优势,为我院全日制专业硕士培养提供了良好的学科平台。
二、面向行业开设应用型创新课程
为使专业硕士人才的培养更加贴近行业和社会需求,我院立足自身地学优势,面向行业狠抓专业硕士类课程建设,在课程改革上将学硕与专硕分离,力求使专硕课程改革符合行业需求,更加适合应用型创新人才的培养。以“行业―实践―案例”为理念构建以工程行业实践能力培养为主的课程模式,让学生了解本行业国内外新知识、新技术、新方法并应用于实际工作,让学生进一步拓宽行业发展的最新动态和解决实际问题所需要的新知识,并根据行业和相关企业实时需求进行动态更新,有效推动全日制专业学位培养观念转变,推动科技进步与社会发展,产生社会与经济效益。如,近年来注册岩土工程师考试更加注重工程地质、铁路和公路行业的地质勘查和地质灾害防治等知识点,因此我院在滑坡灾害防治、工程数值模拟和地下结构工程等课程中进行了教学点更新,不断强化考点案例分析和工程实例分析,研究生的注册岩土考试通过率有了较大提高,使课程教学与行业有效结合起来,突出了专业硕士培养的工程应用创新特点。
三、面向企业聘请高水平企业导师
我院作为四川省研究生教育改革创新项目首批专业学位研究生教育实践基地,承担着高层次应用研究型人才培养的重任。利用我校地学优势学科平台,建立“工程实训体系、技术创新体系”的双体系创新培养模式,以工程应用创新建立良好企业合作关系,以模式改革谋专业硕士培养上台阶,为此,我院聘请了既有扎实理论基础,又有丰富工程经验,并且了解企业亟需创新技术的高水平企业导师参与专业硕士研究生的实训及论文指导。这些导师一般都是具有博士学位的教授级高级工程师,有很强的工程应用创新能力,能启发学生进行工程应用创新,解决实际工程难题。我院在对地学类专业硕士的双体系培养过程中,邀请在全国岩土工程、地质勘查和地质灾害防治行业具有较高影响力的业界专家承担研究生校外实训指导,比如中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司陈卫东教授级高工、中国中铁二院集团屈科教授级高工、四川藏区高速公路有限责任公司李永林教授级高工、四川省交通厅公路规划勘察设计研究院王联教授级高工等参与专业硕士生论文选题和指导工程。他们大都具有博士学位,以及省学术与技术带头人、院总工等称号,具有创新能力,能启发学生进行应用型创新,有力推动了研究生学习积极性、主动性。该培养模式将学校、学生与企业融合到一起,在学校和企业之间搭建桥梁,既能解决学生就业问题,又为企业挑选了适合人才。
四、面向西部环境进行实践能力培养
与企业建立联合培养体系后,再根据西部地区复杂的地质环境条件、大型工程建设地质灾害防治问题和重大关键技术问题,为研究生提供地学类实践基地和平台。选择具有现代化管理水平、行业创新能力强、技术生产先进的企业建立一批高标准、稳定合作的校外实训基地。近年来,我院投入100多万元与水电、交通和地质灾害防治行业内企业共建了“大型水电工程实训基地”、“地震震中区地质灾害―四川汶川野外基地”、“大光包滑坡研究基地”和“地质灾害―四川都江堰野外基地”。这些实践培养基地既可以进行野外地质技能训练,又可开展课题研究;既能承担工程建设和科研任务,又可让学生按行业要求进行工程实践和工程难题攻关。这些实践教学模式注重学生地质素养、解决和分析实际工程能力的培养,实现野外认识能力强、重大灾害问题能独立与创新性思考的目标,并能解决实际工程难点问题,可为我国西部重大工程建设和地质灾害防治提供大量应用型人才。
五、培养质量和效果
为使企业始终保持对研究生校外实践培养的热情,我院主动为用人单位着想和服务,在基地建设、专硕人才培养模式、管理队伍建设和管理机制改革等方面加强与企业的交流,先后赴中国地质大学(武汉)、同济大学、长安大学和西安建筑科技大学等同行院校及陕西省地质矿产勘查开发总公司、中铁第一勘察设计院集团有限公司、武汉地质工程勘察院、中国华西企业股份有限公司等企业开展了学习交流与调研工作,加强了与各联盟院校和企业的沟通和联系,获得了宝贵的信息资源,达到了“加强交流、借鉴经验、启迪思路、推动发展”的目的。在专业硕士考核质量方面,摈弃传统的专硕“差生论”观点,对专硕毕业论文的考核,重点考核毕业论文是否有对实际工程“应用创新”的内容,推进应用创新和服务社会。我校全日制专业硕士生张岩同学经过在四川省交通厅公路规划勘察设计研究院的实践培养,先后申请了《一种高地温隧道隔热散热衬砌结构》、《一种液胀式让压抗震抗高地温锚杆》、《一种高地温隧道支护的桩型预应力锚索》和《内置式全长防腐锚杆》等多项发明专利,并发表了多篇SCI论文,为西部地区多条高速公路设计和施工提供了科研支撑。
通过多年的探索和建设,我院全日制专业硕士培养效果显著,在就业形势严峻和成都地区其他“985”、“211”高校生源竞争下,我院地学和土木类专业的专业硕士毕业生就业率仍然保持在95%以上,培养质量受到了同行和企业的高度认可。
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