前言:想要寫出一篇令人眼前一亮的文章嗎?我們特意為您整理了5篇水利水電工程物探規程范文,相信會為您的寫作帶來幫助,發現更多的寫作思路和靈感。
Abstract: The proposed embankment project of city section of Taizi River is by way of Dongjingling township in Taizi River district, Shuguang township in Hongwei Distric, Qingyang street office in Wensheng district, Xiaotun town in Liaoyang county, Ludatai town and Xidayao town in Dengta city, Anping township in Gongmaling area, and is the important area of flood control. In the area, there is almost no embankment, and the function of flood prevention can not be implemented. According to the city flood prevention and control plan of Liaoyang, the embankment modification is urgent. Taking the project as an example, this paper expounds the methods of such engineering geological exploration, so as to provide a reference for the similar projects.
關鍵詞: 河道;地質勘查;方法
Key words: river channel;geological exploration;methods
中圖分類號:TU984 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)20-0088-03
1 項目概況
1.1 勘察范圍 此次地質勘察范圍為:左岸太子河一號橋~湯河入太子河河口處,右岸太子河一號橋~施官屯村,左岸總長度約11.5公里,右岸總長度約21公里。
1.2 勘察任務 調查區域地質構造情況,進行區域構造穩定性評價。基本查明堤防工程方案各堤線的水文地質、工程地質條件及主要的工程地質問題。初步預測堤防擋水后可能出現的環境工程地質問題。
1.3 勘察內容 基本查明:堤線區地形地貌單元、微地貌類型、特征及分界線,河道變遷情況,注意古河道、古沖溝等的分布位置、規模及特性;各地層成因類型、地質年代、結構組成、巖土性質、分布規模、埋藏條件及其性狀。重點是堤基范圍內的軟土層、粉細砂層、人工雜填土層、卵礫石層及易風化、軟化巖層的分布范圍,并提出各巖土層的物理力學性質參數;基巖淺埋或出露區基巖的時代及巖性特征、巖層產狀、風化程度、巖土接觸面起伏變化情況等;喀斯特發育特征,論證其對堤基滲漏的影響程度;穿越工程區的地質構造及不良物理地質現象的發育程度、形成原因及分布范圍,前分析其對工程的影響;透水層的性質和滲透特性,地下水類型、水位變化規律、補排條件、與地表水體的關系,堤基相對隔水層的埋藏條件和特性。地表水、地下水的物理性質和化學成分,初步評價對混凝土的腐蝕性;評價工程區域構造穩定性,確定地震基本烈度;對各堤線主要工程地質問題進行初步評價,并對堤線工程地質條件進行初步的分段評價;涵閘址區的水文地質、工程地質條件,對存在的主要工程地質問題進行初步評價。
1.4 勘察依據 《水利水電工程地質鉆探規范》SL291-2003;《水工建筑物抗震設計規范》DL5073-2000;《水利水電工程地質測繪規程》SL299-2004;《堤防工程設計規范》(GB50286-98);《堤防工程地質勘察規程》(SL188-2005);《水利水電工程地質勘察規范》(GB50287-2005);《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)2009年版;《土工試驗方法標準》(GB/T50123—99);《巖土工程勘察報告編制標準》(DB21/T214-2001)。
1.5 勘察方法及完成主要工作量 按工程地質勘察任務委托書要求,結合現行的有關規范、規程,布置勘察工作量如下:
①勘探線沿擬建壩頂中心線布置,鉆孔間距為1000米,共布設鉆孔30個;橫剖面每隔2000米布設一條,堤頂1孔,堤外1孔,堤內1孔,孔間距50米,共布設鉆孔30個;壩堤沿線排水閘等建構筑物各布置1個鉆孔,共布設鉆孔3個。根據以上布孔原則,本次勘察共布置鉆孔63個,孔深8.0-10.0米。
工程地質測繪沿擬建堤防進行,測繪寬度堤線內側500米,堤線外側1000米,測繪比例尺1:25000,測繪總面積約43.8平方公里。
【關鍵詞】高密度電阻率法;裂縫;巖土體導電性差異;陣列勘探方法
1 工程概況
本次探測范圍為槐蔭黃河堤防4+000~4+700堤段。位于北店子黃河灘區內,該堤段現作為玉清湖水庫沉砂池圍堤使用;該段黃河大堤2000年進行了加高幫寬,2004年進行了道路硬化,硬化路面寬度6m,同年完成機淤固堤工程,淤區寬度100m。
2012年下半年,槐蔭黃河堤防4+000~4+700堤段堤防道路中線附近開始出現縱向裂縫。隨著沉砂池蓄水位的變化,堤防頂部裂縫也隨之不斷變寬、加深,并向兩端延長。
2 工作原理及方法技術
本次探測采用高密度電阻率法。高密度電阻率法是一種以巖土體導電性差異為基礎的一類陣列勘探方法,研究在人工施加電場的作用下地層中的傳導電流以達到解決各類地質問題的目的。當地下介質間電阻率存在較大差異時,人工施加電場作用下的傳導電流的分布會因電阻率的高低而分布有疏有密,傳導電流的分布與地下介質(土性、裂縫、孔洞等)的性質、大小、埋深等賦存狀態各因素有著密切的關系。因此從探測到的傳導電流的分布規律可以分析地下電阻率在不同區域間的變化,從而可以推測地下的地質情況,尤其是地下裂縫、孔洞、松散帶等不良地質體的發育情況。
高密度電阻率法進行二維地電斷面測量,兼具剖面法與測深法的功能,有點距小、采樣密度高的特點,實測時,一次布好所有電極,電極切換工作由儀器自動控制,敷設一次導線后可進行數多個記錄點的數據觀測,其信息量大、工作效率高,因此在堤防隱患探測方面得以廣泛應用。
本次探測采用高密度電阻率法。由于堤身裂縫走向均為縱向,近似呈直線展布,基本與大堤走向一致。限于場地及堤防兩側邊界條件的影響,為側重于堤防基礎隱患的探測,并兼顧堤身質量的檢測,選定垂直堤身布置探測剖面,以臨河堤腳為探測起點,堤中心為探測剖面中點,測線垂直路面,橫跨路面兩側路沿石至臨、背河堤坡。為探明整個堤身情況,沿堤頂裂縫走向靠近大堤軸線布置測線兩條。采用受地形影響較小的四極裝置(α2),對瀝青路面采用人工鉆孔穿透硬化層并于測前半小時在孔內注入鹽水以提高其導電性。由于該段堤高為 9.00 ~11.00米,堤頂寬約8.0米,受地形所限,高密度電阻率法總電極數40個,測量點距采用1.0m,測量層數為13層,測量最大極距(AB/2)為13.5米,最大供電電壓220V。
3 工作質量評述
本次探測工作遵循ISO9001質量管理體系和計量認證質量管理體系,外業數據采集和內業資料整理皆處于質量體系管理下,保證了工程質量。并采取了以下技術措施:
①測線丈量:以相對應的百米樁為起點對大堤樁號進行測量并記錄。
②保證測量精度的措施:a、觀測前先對分布式電極單元進行檢測。確保每個單元都通暢。b、電極單元檢測完畢并合格后,應對其進行接地電阻檢測,對接地不良的電極,要先處理再觀測。C、測量中應隨時注意觀測電壓、電流值,保證每個測點電壓值不小于2mV,電流值不小于10mA。如達不到要求,要查明原因,予以排除后再繼續觀測。d、加強數據觀測和復測工作。在探測過程中,發現異常數據,即行復測,以確定異常是隱患引起的不是由于接線等原因造成的失誤,并作出正確的選擇。
③按要求對探測儀進行系統檢查。
4 依據規程及辦法
①《水利水電工程物探規程》 SL 326-2005
②《堤防隱患探測規程》 SL 436-2008
資料分析與解釋:
按要求選取2個剖面,采用高密度電阻率法對堤身裂縫發育情況進行了檢測,檢測數據的處理采用了多次迭代的方法,得到該探測剖面視電阻率剖面圖,反映了區域內地下電阻率的變化情況,從而推斷探測區域的地質情況??v坐標表示供電極距的一半(即影響深度AB/2)(m),橫剖面灰階圖的橫坐標表示平面位置(m)(從背河堤肩至臨河堤肩),縱剖面的橫坐標表示大堤起始位置(大堤樁號),不同的色階表示不同的電阻率區段,色階深且與周邊色階差距大則認為有隱患存在。
現按剖面(測線)分述如下:
D1剖面:該剖面為垂直堤身橫向布置,斷面位置在4+385。該區在距背河堤肩2.0、4.0及6.0米處肉眼可見三條較大裂縫分布。由ρs灰階圖可以看出,該區上部呈高阻分布,推測堤頂筑堤土較為干燥松散;在距離背河堤肩2.0~3.0米處上部分布一豎向高阻體,推測為松散體伴隨裂縫,埋藏深度至3.0~3.5米;距背河堤肩6.0~7.0處分布一高阻體推測為表層松散體并伴隨裂縫,其下延深度為1.5~2.0米。
圖1 D1剖面灰階圖
D2剖面:該剖面為垂直堤身橫向布置,斷面位置在4+500。該區在距背河堤肩3.0~5.0米處肉眼可見較大裂縫兩條并有多條小裂縫發育。由ρs灰階圖可以看出,該區上部呈高阻分布,推測堤頂筑堤土較為干燥松散;在距離背河堤肩3.0~5.0米處上部分布一大范圍高阻體,推測為松散體,埋藏深度至3.5~4.0米。
圖2 D2剖面灰階圖
5 結論與建議
本次抽檢在委托方指定的測段內共完成了2個斷面的探測工作,符合《水利水電工程物探規程》(DL5010-92)要求。根據資料解釋結果和現場觀察記錄可得出以下結論:
5.1 測段內有明顯的裂縫發育現象,裂縫目前主要發育在堤頂中線附近 基本貫穿該堤段,長約700米,其兩側局部分布有長約幾十米~百余米的伴生裂縫,該區發育裂縫均有向下發展趨勢,裂縫深度集中分布在3.0~3.5m之間,部分位置可達3.5~4m,局部有松散體或松散體伴隨裂縫發育。深度最大的裂縫集中出現在路面中部,裂縫一般2-10cm,最寬處寬約15cm。
5.2 根據測線布置較密測段斷面圖結合現場觀察記錄分析,裂縫發育基本上是相互貫通的。
關鍵詞:工程勘察 新技術 工程建設
工程勘察是調查研究擬建工程場地的地形、地質環境特征及其與工程建設相關關系的綜合應用的活動。它為工程建筑物的規劃、設計、施工和使用提供地質資料和依據, 是設計的基礎環節。工程勘察技術包括工程地質勘察、工程物探檢測、工程勘探、工程測繪、水文勘測及試驗與監測技術等。隨著國家“西部大開發”及“西電東送”戰略的實施,工程勘察工作面臨前所未有的大好形勢, 對工程勘察工作的要求也不斷提高。各專業由于技術裝備逐步改善, 注重引進、開發和推廣應用新技術和新工藝, 并不斷開拓市場, 除了常規的水電河流規劃、前期工程勘察及施工地質工作以外, 還不斷向市政工程、公路工程、工業與民用建筑、水利工程、新能源工程及國外工程拓展, 技術手段也趨于多樣化, 勘察技術水平得到了較大提高。
1 .勘察專業新技術在實踐中的具體應用:
隨著建設項目規模的增大, 面對的工程地質問題越來越復雜且極具挑戰性。經過不斷探索、實踐和提高, 我們在諸多領域具備了很強的技術實力,如: 工程巖質高邊坡的工程地質勘察研究、高壩大庫場地的工程地質勘察研究、大型地下洞室群的工程地質勘察研究、喀斯特地區水文地質勘察研究、高地震烈度地區高壩大庫水庫誘發地震監測預警系統研究等領域。地質分析的手段和方法也得到不斷發展。
1.1.我國工程地質研究部門引進和開發實用軟件。引進邊坡穩定計算程序用于滑坡、塌岸穩定分析, 提高勘察成果的定量化判識水平; 引進開發了勘探圖件、地質剖面制作程序及三維成像技術, 開發并進一步完善“工程地質軟件包程序 ”, 較好地解決了鉆孔成圖中的很多難題, 也為地質平面及剖面圖的繪制起到了較好的輔助設計作用, 取得了較好的效果。
1.2.結合工程實踐研究和開發新技術。我國工程地質研究部門開發邊坡斜面攝影成像技術用于工程實踐, 提高了地質編錄工作效率, 獲得了大量的工程地質數字信息;開發水電站樞紐區工程地質三維可視化建模與分析研究系統, 已應用于生產之中。
1.3.積極引進并應用新的地質勘察和分析手段。在水電站勘察過程中, 根據地質分析的需要, 在右岸構造軟弱巖帶勘察中, 使用了地震波 CT 測試技術; 采用模型洞原位變形觀測分析地下洞室穩定性; 在右岸構造軟弱巖帶穩定性分析、左岸地下洞室圍巖穩定性分析及溢洪道邊坡穩定性分析均采用了目前比較先進的三維彈塑性有限法分析和三維流形元分析方法, 為穩定性評價和工程施工設計提供了可靠的基礎資料和參考依據。
1.4. 其他新方法新技術的引進和應用。地下洞室圍巖分類、壩基巖體質量分類、邊坡巖體質量分類、邊坡穩定分析、巖體彈塑性理論、地質力學模型、巖( 土) 體物理力學性試驗方法的發展應用; 電腦與工程地質軟件包的開發應用; 勘測手段及鉆進取芯技術的提高、物探各種測試手段的廣泛應用強有力地促進了工程地質勘察中獲取工程地質資料周期的縮短和工程地質條件快速分析評價; 充分利用網絡技術, 進一步提高了地質專業勞動生產率。
近幾年, 我國從生產需要出發,新技術新工藝得到很好地推廣應用:選取適合各類地層(的金剛石鉆頭, 提高鉆進效率, 降低生產成本; 繼續完善大壩灌漿變形觀測和抬動觀測技術, 確保壩體安全和工程質量滿足要求; 在河床沖積層勘探中, 采用了 SM 膠取芯技術, 保證了試驗樣品的原始狀態, 為沖積層特性研究提供了真實可靠的材料。
1.5 水文勘測開發的電波流速儀, 在電站簡易測流中投入使用, 達到了預期的效果。近年, 又開發出水情自動測報系統, 現已逐步應用于大型水電站的測報中; 為改善以往在水情測報中一直采用的點測量及測流時間過長等問題, 水文勘測技術人員正著手對聲學“多普勒剖面流速儀( 簡稱 ADCD) ”技術進行論證和調研, 并逐步將此技術運用在對西部山區性河流的水情預報中, 計劃通過不斷實踐和探索, 最終實現水情的“瞬時”測量預報。
1.6 工程物探在水電站開展了大范圍的河床沖積層地震波探測;應用聲波垂直反射波法、聲波 CT 法及紅外線熱成像三種相結合的方法, 準確地探測到了壩體面板脫空等工程質量問題; 在多項水利工程和多個水電站勘察中, 應用高密度電法勘探方法, 解決了水庫漏水問題和斷層構造發育范圍及深厚覆蓋層地質問題, 且成效顯著。研究并應用“隧洞施工監控量測一體化”, “壩基巖體質量測試的空間分析”, “數字式全景鉆孔攝像系統”,“堆積體的綜合物理探測技術”, “大壩面板脫空綜合物理探測技術”, “小波變換在水電工程地球物理中的應用”等新方法新技術, 拓展了物探的應用領域, 提高了物探的探測精度。
2 .勘察專題研究成果應用
2.1 大型水庫庫岸穩定工程地質勘察成果應用20 世紀 80 年代以來, 采用了航空遙感技術與實地驗證相結合的方法, 相繼對一批大型水電站進行了庫岸穩定性研究, 為快速、高質量地評價庫岸穩定性及其他水庫工程地質問題發揮了良好的作用。形成了一套較完整的勘察、研究、評價、預測水庫區天然狀況和蓄水運行條件下庫岸穩定性問題的思路和工作方法, 包括岸坡類型劃分及其變形破壞機制、庫岸再造及滑坡穩定性分析評價及預測、岸坡失穩及水庫誘發地震災害調查與分析預測、移民安置選點與處理措施建議等。該項目成果在后來開工建設的大、中型水電工程水庫庫岸穩定性地質調查中得到廣泛應用, 提高了水庫庫岸穩定與移( 居) 民點調查地質工作效率及成果質量。
2.2 大壩面板脫空無損探測研究與應用“大壩面板脫空無損探測研究與應用”是通過試驗比較論證提出了采用 3 種物探方法( 聲波垂直反射法、遠紅外熱成像法、地質雷達法) 進行綜合評價的方法。為消除大壩病害,采取相應的處理措施,提高大壩的安全性提供了重要的依據。與傳統的單一物探方法相比,本項研究成果具有多種方法互為驗證、利用了不同的物性差異特征﹑探測成果準確可靠的優點。大壩面板脫空的處理質量, 節約了處理成本, 而且具有廣闊的推廣應用前景, 具有較高的經濟效益和社會效益。
2.3 采用 EH4 進行深厚堆積體厚度探測應用該方法測量深度大, 野外勞動強度小,生產效率高, 現場測量直接成像, 能十分清楚地辨別地下二度體的異常。該項新技術即 EH4 電導率成像探測非常實用。而該方法不受這些因素影響, 較準確地探測出了堆積體厚度。研究成果及時運用于工程中, 減少了工程量, 節約了工程投資, 節省了時間, 經濟效益顯著。
2.4 軟弱巖帶的工程地質特性研究成果應用:對壩址右岸構造軟弱巖帶的分布范圍和工程地質特性進行了大量有針對性的勘探以及室內和現場試驗工作, 并完成了現場高壓固結灌漿試驗和現場滲透變形試驗, 針對軟弱巖帶的工程特性、成因進行了系統的分析論證, 對工程適宜性進行了分析評價, 并提出了切實可行的基礎處理措施。該專題成果為可行性研究的經濟技術分析論證提供了堅實的基礎, 對國內外同類工程的地質勘察和設計工作具有很好的參考價值。 轉貼于
2.5 “深挖高邊坡快速地質編錄成圖技術”在高陡邊坡地質資料收集應用中取得了較好的效果。引進該項技術用于水電站具有針對性強、收效高、安全快速等良好作用。該技術運用攝影測量的原理, 通過計算機軟件技術, 完成高陡邊坡影像的正射、線畫圖的生成, 從而完成了地質編錄工作。其技術特點: ①在地質編錄生產中高效、實時; ②減少現場工作量, 提高工作效率; ③利用無站標測量技術和手段可完成傳統方法無法完成的任務; ④高邊坡計算機快速編錄成圖還可以不斷地積累邊坡數字化的編錄數據, 為以后建立工程地質數據庫提供良好的數據源。該技術在小灣主體工程邊坡及壩基開挖中均有應用, 可實現安全、高效、準確地進行地質編錄, 通過軟件功能還可在圖像上對地質現象進行較精確的定位, 這是傳統的地質編錄所難以做到的。
3.今后工程勘察技術在實踐中應用的總體思路
Abstract: This paper analyzed method and content of geotechnical engineering investigation and put forward the corresponding suggestions and countermeasures to improve the level of geotechnical engineering investigation and ensure the quality of the construction from the use of advanced technology, personnel training and system construction, etc.
關鍵詞: 巖土工程;勘察技術;探討;建設
Key words: geotechnical engineering;exploration technology;discussion;construction
中圖分類號:TU195 文獻標識碼:A 文章編號:1006-4311(2012)33-0078-02
0 引言
巖土工程勘察是根據建設工程的要求編制勘察文件的活動,查明并評價建設場地的地質和環境特征、分析巖土工程條件。巖土工程勘察的主要內容是編制滿足不同階段所需的成果報告文件,并最終對場地工程地質條件根據原位測試和室內試驗、工程地質調查和測繪、現場檢驗和檢測、勘探及采取土試樣等幾種或全部手段進行定性或定量分析評價。國家分別對港口碼頭、水利水電工程、公路工程、鐵路工程等比一般工程重大且投資造價也高的工程勘察進行了專門分類,按其進行階段和勘察對象的不同分別分為不同的階段和工程:①前者包括:工程可行性研究階段、施工圖設計階段、預可行性階段、初步設計階段、補充勘察和施工勘察等。②后者包括:民用建筑、水利水電工程、公路工程、港口碼頭、鐵路工程、大型橋梁及工業等。工程地質勘察通常是對這些編制了相應的技術標準、規程和勘察規范等內容的工程的勘察。
1 具體的安排巖土勘察工作量和內容
1.1 準備工作:一支勘察隊伍的經濟實力,設備配備,人員素質等等是從事勘察項目之前的準備工作做的好壞的必備因素。但在實際工作中要明確準備工作的重要性就是要避免窩工或返工保證工程勘察質量的前提條件和保障從而使現場勘察工作有目的、有計劃地進行,避免盲目性的無準備的工作對工程造成費用的浪費,其主要還是對準備工作的重要性的認識問題,這是能否把準備工作做得避免疏忽遺漏既具體、又充分的關鍵。巖土工程勘察可按不同的勘察階段由粗到細的進行。不同的勘察階段的勘察任務不同其勘察準備工作的內容也不盡相同,其準備工作的內容是根據不同的勘察階段的勘察任務決定的,按不同的勘察階段分為詳細勘察、選擇場址勘察和初步勘察。
1.2 鉆孔問距:根據相關的規定越是安全等級高的建筑的間距就越小,其具體是指高層建筑的勘探間距要在15m—35m之間并小于一般建筑要求高層建筑的巖土勘探的間距[1]。在選擇布孔位置時還要考慮不同的地貌特點,在地貌的交接地要設置更多的勘探點,還要考慮到建筑物的條件來確定布孔的位置。在實際工作中不能按照建筑的安全等級來決定勘探的孔距,鉆孔的間距要根據場地的狀況。地層在一定的深度中都是有一定規律可循的,一般比較穩定地層的范圍都在一百米以內。經驗豐富的勘探隊的地質勘探技術都很豐富,高層建筑地表以下的構造比較復雜且基礎埋的很深所以調節孔距時必須結合實際情況。然而在那些建筑經驗比較豐富的地區且結構比較簡單的場地則可以放大孔距。
1.3 鉆孔深度:探測孔要能夠承受主要的受力層。在采用樁或墩基的時候要使得勘探孔的深度滿足相應的標準,若是采用筏基和樁基的話,勘探孔的深度就需要大于壓縮層的下限。引起勘探深度的大小變化的主要原因包括:樁基的長短情況、壓縮層和基礎的埋藏的深度大小。對于基礎埋深設計人員來說,在沒有什么特別的要求之下,能夠將建筑物高度的估算值作為是已知量;在使用樁基時,要預計樁的長度大小是要進行相應但是考察,研究區域地質資料、大量的了解附近建筑經驗,測量建筑的荷載大小等,而對于樁長的選取則是要對樁的類型、分布方式等進行分析。壓縮層深度的估算方法比較多,包括有國標地基規范、勘察規范,以及有關地方規范等,但是比較關鍵性的參數的計算一般都是基礎寬度。而現實中的基礎寬度在通常狀態下都是根據壓縮層深度隨荷載變化而由很大的變化。比如說,根據勘察規范相關的條文預估控制孔深高達70m的時候,在現實情況下只需要50m孔深。
1.4 勘探、取樣:勘探工作勘探方的法選取主要是基于巖土性質。一般情況下可以采用用于研究地下地質條件和可利用勘探工程取樣原位測試和監控,包括坑探、物探和鉆探等方法。通常被使用來測繪工作的物探方法不是一種比較直接的方法,它主要是用于鉆孔探測的先行或非主要性的手段。這樣的方法的優勢就是在工程地質測繪的過程之中,對于那些使用鉆井和探測能夠比較低成本的、高效益的解決好工程地質測繪出有一定難度的或者是比較急需的了解的地質條件,但是不利的條件就在于它的物探解釋常常有不同的解決方案、使用的方法。它的地形條件以及其他的所有影響因素都必須進行相應的驗證。在巖土工程勘察工作中,比較關鍵性的措施就是直接勘探,因為直接勘探能夠將地質條件檢測出來。直接勘探包括鉆井、點蝕和勘探項目等,它主要是按照各個類型的階層和偵察需求選取相應的鉆井措施,最廣為使用的鉆井措施就是鉆探工作。在鉆井措施沒有辦法按照這樣的地質條件時選取坑探的方法的時候,勘探工程一般都要采用機械和電力設備,這樣比較耗時耗力,所以說要這樣的方法盡量不進行沒有計劃性的削減,并具有工程地質調查,勘探和布置勘探工程的結果為依據并根據調查和選擇隧道工程的種類,一些勘探工程建設周期較長并受到許多條件的限制。
1.5 原位測試和實驗室試驗:在巖土工程分析與評價提供必要的技術參數是原位測試和實驗室試驗的主要目的。原位測試可以反映出宏觀結構的巖石和土壤性質。室內試驗的優點是容易控制測試條件,應力和應變條件可以批量取樣并支配收入;缺點是邊界條件復雜一些測試耗費人力,試驗應力路徑也難以控制。
2 評價巖土工程
2.1 地基的液化勢及濕陷性評價:采用樁基時每一土層的液化勢要評價液化勢評價深度應加大為提供樁側阻力做準備,不論是否滿足由基礎埋深、水位埋深等控制的初判條件。
2.2 基坑開挖和施工降水:根據開挖深度及預估的場地巖土工程條件針對基坑開挖及支護。針對施工降水則通過必要的測試手段提供相應的設計參數,掌握場區所在地段區域性水文地質背景資料必要時應進行水文地質勘察。查明開挖范圍和鄰近場地地下水分布特征和滲流特征,根據土層結構及巖土性質提出土的有效應力強度參數或不排水抗剪強度參數。
3 對巖土工程勘察管理措施的加強
3.1 合理整理與編錄資料
3.1.1 許多技術人員在巖土物理力學參數的統計值方面將所有數據一律參與統計無論數據多少或大小,導致得到與現實場地地層情況不符的或不合理的結果其參數失真且誤差過大。所以技術人員要明確規范中的相關規定并正確理解巖土參數取值合理應用各項指標。許多勘察報告還殘留其他工程的痕跡且都十分神似是因為只把工程名稱和一些數據修改即可就像做填空題,這些報告雖然符合國家規范的要求和編制深度的要求但報告缺乏對特定工程和特定地質現象等的具體分析。
3.1.2 勘察資料的整理是需要現場的技術人員和報告編寫人員共同完成,很多勘察單位實行分工制后現場技術人員只是把現場編錄和原始班表交給報告編寫人員了而報告編寫人員對現場并不了解,所以這樣就導致了脫節不利于資料的編錄。在進行資料編制的過程中出現了異常或者矛盾的情況一定要認真查找原因才可以進行編制確保資料準確沒有任何錯誤,而在編制的同時要做到沒有一絲一毫的紕漏就要編寫人員進行自檢且校驗人員同時進行校驗。通過理論分析和實踐經驗合理取舍對于野外勘察和室內試驗中獲得的資料精心分析和整理,但也不能簡單地以點蓋面忽視現實情況中的特殊情形,要重視細節也要盡量做到原始資料能真實反映工程的真實情況全面考慮整體。
3.2 加強培訓:在當前的形勢下,工程地質專業人員習慣于工程勘察的原理及方法對巖土工程的方法、內容及理論等缺乏了解,當務之急是加強巖土工程技術人員及管理人員的培訓,特別是巖土工程設計及施工技術人員的培訓,以適應巖土工程市場發展的急需。真正體現巖土工程師的價值并從根本上杜絕巖土勘察行業中的弊端的是如何完善市場準入制度,加強行業自律和約束機制。我國大多數勘察單位由于將主要精力放在搶占市場份額當中從而忽視了人才的培養,所以從事巖土工程勘察工作的技術人才嚴重不足而現有的勘察人員整體素質又明顯偏低,為了能夠確保工程勘察的質量,勘察單位通過專業知識和技術的學習加大對專業人員的培訓和教育力度從而提高其綜合素質和業務能力
3.3 調查現場巖石和土壤的采樣和測試工作:在巖石和土壤的取樣、原位測試巖土工程勘察的結果的數據分析評價的基礎上解決勘察技術問題是其重要的數據來源。巖土工程設計的計算參數的計算模式的準確性和可靠性取決于計算模型和計算參數,沒有完整和可靠的測試數據時分析和評價是不現實的。
3.4 加強土工試驗和原位測試新技術的應用:巖土工程勘察地質鉆探是主要的最有效的偵察手段之一,所以在巖土工程地質鉆探過程中根據不同的巖石形成條件和取樣,測試要求鉆井設計和控制以達到既能滿足技術要求和提高經濟效益的目的,重視地質鉆探過程控制并加強施工使用檢測和監測技術是為了保證提供巖土工程的設計和施工參數的可靠性。
4 結束語
基礎設計的主要依據是巖土工程勘察,為保證工程建設安全、高效運行,促進經濟社會的可持續發展,且它作為一門涉及到工程、結構、力學等各方面知識的綜合性社會學科要求從業人員在工作的過程中要認真負責,不斷的完善和提高自己的業務知識和業務技能并提交真實準確評價合理的可行性勘察資料。
參考文獻:
[1]周靠山,黃雁洪.巖土工程勘察技術探討[J].科技資訊,2010(22).
[2]張學來.巖土工程勘察報告深度的探討[J].吉林勘察設計, 2006,(Z1).
[3]楊潤,溫德清.巖土工程勘察平面圖繪制中難點問題的解決[J].新疆電力技術,2007,(03).
[4]淺談巖土工程的專業特點[J].中國建材資訊,2009,(05).
[5]王富輝,嚴智杰.淺談西安地鐵巖土工程勘察[J].陜西建筑, 2009,(08).
[6]呂迎春.淺談巖土工程勘察[J].中國新技術新產品,2009,(01).
[7]周亞明,呂才能.巖土工程勘察中常見問題的分析與解決方法[J].中國西部科技,2009,(03).
[8]姜明友.巖土工程勘察中常見問題的分析和解決措施[J].中國新技術新產品,2010,(18).
1涌水量預測方法的探討
關于隧道涌水量預測的方法,《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)、《鐵路工程地質勘察規范》(TB10012-2007)《水力發電工程地質勘察規范》(GB50487-2008)和《水力發電工程地質勘察規范》(GB50287-2006)中并未提及?!豆饭こ痰刭|勘察規范》(JTGC20-2011)只提出“隧道的地下水涌水量應根據隧址水文地質條件選擇水文地質比擬法、水均衡法、地下水動力學方法等進行綜合分析評價?!辈⑽唇o出具體的計算方法?!惰F路工程水文地質勘察規程》(TB10049-2004)給出了幾種預測隧道涌水量的方法:簡易水均衡法(包括地下徑流深度法、地下徑流模數法及降雨入滲法)、地下水動力學法(古德曼經驗公式、佐藤邦明非穩定流式、裘布依理論公式及佐藤邦明經驗式)和水文地質比擬法。
1.1水均衡法水均衡法是地下水資源評價的一種基本方法,根據質量守恒原理,視均衡區為一整體時,某一均衡時段內地下水補給量與消耗量之差,應等于該均衡區含水層中地下水總量的變化量(林壢等,2011)?;谒獾脑?,可以查明隧道施工期水量的補給與消耗之間的關系,進而可以獲得施工段的涌水量。常用的水均衡方法有地下徑流深度法(式1)、地下徑流模數法(式2)和大氣降水入滲法。由式1可見,地下徑流深度法預測隧道涌水量,需要考慮的因素很多,包括滲流域的氣候、降水量及其強度、植被、地形地貌和地質(巖性、構造)條件等,而且關系復雜。地下徑流模數法(式2)和大氣降水入滲法(式3):假設隧道涌水是通過大氣降水入滲造成的,入滲到隧道的水量受地下徑流模數(M)和降水入滲系數(α)的影響。而這兩個參數又受地形地貌、植被、地質和水文地質條件的影響。由此可見,水均衡法只能針對獨立的地表水流域內或水文地質單元,預測進入施工段總的“可能涌水量”,而不能用來計算單獨隧道的涌水量,更不能對隧道進行分段預測涌水量。由于水均衡法考慮的是地下水的補給與排泄之間的關系,而補給的主要來源是大氣降水,因此,采用水均衡法計算時,要求有比較豐富的氣象、水文及水文地質資料。此外,埋深較大時,水量的變化受外界影響較小,因此,水均衡法一般適用于淺埋隧道。
1.2地下水動力學法1962年Polubarinova-Kochina(1962)導出了隧道單位長度涌水量的近似計算公式,自此之后許多學者以地下水動力學理論為基礎,基于如圖1所示的計算模型,對隧道涌水量進行了預測研究,推導出來了一系列的公式。這兩個公式是用日本2個隧道、前蘇聯1個坑道和我國2個隧道的最大涌水量、正常涌水量、平均滲透系數、平均含水體厚度和涌水影響寬度等實際資料,經相關分析得出的。所以,這兩個公式在實際應用中存在一定的局限性,計算結果一般比上述理論公式要大,和實際結果相比,其預測值也較大。第四紀松散沉積物中的孔隙水分布較均勻,含水層內水力聯系密切,具有統一的潛水面或測壓面。位于第四紀松散覆蓋層中的隧道,在預測其涌水量時,上述各公式計算結果與實際較符合。對于山嶺隧道,圍巖多為裂隙巖體,地下水以基巖裂隙水為主。相對于孔隙水,裂隙水的分布與運動要復雜得多。簡單地利用上述公式進行涌水量預測,誤差較大,需要開展專門的研究。但是,對于多數隧道工程,一般不會開展專門的地下水預測研究,而是利用上述公式中的幾種進行預測。從上述公式中可以看出,要準確預測隧道涌水量,需要解決兩個問題:地下水位和滲透系數。
2地下水位的確定
從式(1)~(10)中可以看出,不論哪一個公式,地下水位的確定是進行計算的關鍵。在隧道工程中,尤其是山嶺隧道,只有在鉆孔處知道準確的地下水位。相對于裂隙而言,基巖中的孔隙很小,尤其是在水體的賦存方面,基巖中的孔隙水可以忽略不計。因此,基巖中的地下水一般為裂隙水。和第四紀松散覆蓋層中的孔隙水相比,基巖裂隙水的埋藏和分布情況復雜。巖石裂隙是基巖裂隙水的儲存空間和運移通道(圖2),而巖體裂隙的大小和形狀受地質構造、地層巖性和地貌條件等控制。這些因素造成了基巖裂隙水無統一的地下水面,有時呈無壓水和承壓水交替出現的情況,很難確定地下水位,依靠幾個鉆孔,無法建立連續的地下水位線。而且在實際工作中,鉆孔數量相對較少,《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)規定,初步勘察時鉆孔間距宜100~200m,詳細勘察時山區地下洞室鉆孔間距不應大于50m;《油氣田及管道巖土工程勘察規范》(GB50568-2010)規定,陸上隧道初步勘察時鉆孔間距400~600m。如上所述,基巖裂隙水沒有統一的地下水面,實際上不存在連續的地下水位線(圖2)。而在勘察階段對涌水量預測時,需要一個連續的地下水位。因此,需要對裂隙巖體的滲流模型進行假設。目前常用的滲流模型有等效連續介質模型、離散裂隙網絡模型及二者聯合起來的混合模型(王海龍,2012)。從理論上講,離散裂隙網絡模型最符合實際情況,但在應用中需要掌握巖體中每條裂隙的分布情況和幾何形態。在實踐上是不可能的。因此,目前的計算,一般把裂隙巖體簡化為等效連續介質模型,在此基礎上確定地下水位?;鶐r裂隙富水,導致巖體的地球物理特性表現為明顯的低阻性;地下水的存在,會在一定程度上對巖石起到軟化作用,其波速也會降低?;诤畮r體的這些地球物理特性,可以利用地球物理勘探的方法探測地下水。如地震法、電法等物探方法在探測地下水中得到廣泛應用。隧道工程在勘察階段一般不進行地下水探測,但為查明地下地質條件,一般要采取地球物理勘探方法。如《巖土工程勘察規范》(GB50021-2001)要求地下洞室在初步勘察階段,應采用在淺層地震剖面法或其他有效方法圈定隱伏斷裂、構造破碎帶,查明基巖埋深、劃分風化帶;在詳細勘察階段,可采用淺層地震勘探和孔間地震CT或孔間電磁波CT測試等方法,詳細查明基巖埋探、巖石風化程度、隱伏體的位置。在分析地球物理數據時,可以結合當地的實際情況,分析地下水的賦存情況。由于裂隙水不存在連續的地下水位線,在實際工作中應結合物探結果和鉆孔中的地下水位,給出虛擬的連續地下水位線。
3滲透系數的確定
從上述各式中可以看出,確定地下水位后,為準確預測涌水量,還需要準確的滲透系數。目前確定滲透系數的方法主要是進行水文地質試驗,包括抽水、壓水、注水和提水試驗等。這些水文地質試驗都是在鉆孔中進行的。一般在隧道勘察階段都需要選擇一定數量的鉆孔,在一定的深度進行水文地質試驗,測定巖體的滲透系數。通過水文地質試驗求得的巖體滲透系數應該是最符合實際的。但水文地質試驗是在鉆孔內進行的,所求的滲透系數是地下水向鉆孔滲流時的系數?;鶐r裂隙水在巖體中的流動與裂隙的產狀有密切關系,巖體中裂隙的各向異性導致裂隙水滲流的各向異性。也就是說,滲透系數也表現為明顯的各向異性。利用地下水向垂直鉆孔滲流測得的滲透系數,很難適用于近水平隧道的地下水的滲流。即水文地質試驗測得的是水平方向的滲透系數,而隧道涌水量預測時需要的是垂直方向的滲透系數。目前幾乎沒有在勘察或設計期間求取垂直方向上的滲透系數。一般直接利用鉆孔水文地質試驗的結果。巖體及其滲透系數的各向異性均受巖體裂隙的控制。滲透系數與裂隙的密度、產狀應該有密切的關系。同一巖體,水平方向和垂直方向上的差異應該主要表現為裂隙傾角的差異??辈祀A段進行的工程地質測繪及鉆孔巖芯編錄,可以得知巖體裂隙的優勢傾角。因此,已知巖體水平方向上的滲透系數,可以通過裂隙傾角的修正,求得更符合實際的垂直方向上的滲透系數。
4工程實例
西氣東輸某隧道圍巖主要是上元古界黑云石英片巖、上元古界長英質糜棱巖和斷層破碎帶,地表覆蓋很薄的第四系碎石土(圖3)。在勘察階段,測出了鉆孔中的地下水位,如圖3中所示;同時進行了鉆孔注水試驗,測得了不同巖性的滲透系數。在對隧道涌水量進行預測時,首先根據物探結果(圖4),建立了虛擬的連續地下水位線,如圖3中所示。其次,根據結構面的發育情況和對滲透系數進行了修正。根據現場調查結果,片理是工程區最主要的結構面,其平均產狀為199°∠89°,與隧道軸線(走向131°)方向呈小角度相交。工程區的節理以陡傾角為主(圖5),受區域構造的影響,其主導走向105~114°,間距0.1m~1.0m,與隧道軸線(走向131°)方向呈小角度相交。由此可知,隧洞圍巖向隧洞方向的滲透系數要比鉆孔測得的滲透系數大。在進行涌水量預測計算時,所取的滲透系數K值比表1所列的值大,黑云石英片巖取K=0.9m/d,長英質糜棱巖取K=0.5m/d。根據上述建立的虛擬的連續地下水位線和修正的滲透系數,對隧洞涌水量進行了預測,其結果和當地其他隧道開挖的實際涌水量相近,符合該隧洞的實際情況。但滲透系數的具體修正值和修正方式,需等到該隧洞開挖后和實際涌水量進行對比,才能得出更可靠的結論。
5結論