浅议岩土工程地质勘察与基础设计的应用

关键词：岩土工程 地质勘察 基础设计应用

　　一、岩土工程地质勘察

　　1、踏勘与资料搜集

　　这2项工作可以帮助我们了解场地地形、地貌、地层及施工条件，一方面减少勘探工作的盲目性，做到有的放矢，另一方面使勘察成本合理，增强勘探单位相对竞争力。

　　2、原始资料的采取

　　岩土工程勘察一般时间短、任务重，取准、取全原始资料是岩土工程勘察的最基本的工作，任何误判和假象均会直接影响工程勘察的质量。这主要体现在以下3个方面：

　　(1)野外地层的划分应尽量详细。按颜色、状态、湿度甚至钻进难易程度、岩心采取率等不同指标详细划分，为室内资料整理提供最详实的编录地质资料；对多钻机共同作业情况，应首先集中技术人员勘探一二个钻孔，统一编录形式，避免各行其是，尽而造成野外资料分层、定性、描述等难以统一，给资料整理带来困难。

　　(2)原位测试应严格按规范进行。静力触探试验时为减少零漂应定深调零，尤其在气温与地温相差较大的冬天、夏天，触探指标相差较大；标准贯入试验按规定进行杆长和孔深校正，一方面可以保证在缩径和孔底有残留时测试位置控制在应测试段，另一方面可以及时发现极软弱地层标贯自陷、自沉现象，从而确保标贯数据的真实性。重型及超重型动力触探按规定需连续贯入。由于碎石类土采样难、岩心采取率低（因钻进多采用泥浆循环，细颗粒易冲失)，对碎石类土的相对软弱夹层较难发现，碎石土的承载力一般较好，但其均匀性对地基变形影响很大，现实中不乏因碎石土的局部夹层导致建筑不均匀变形过大的实例，连续贯入是发现碎石土有无相对软弱夹层、判定碎石土均匀性和密实程度的必然要求。但也有人认为连续贯入效率较低且起杆困难，在勘探时不能做到连续贯入。

　　(3)地下水位的观测。一方面充分考虑周围地下水开采因素，另一方面观测应在最后一个钻孔施工24h后进行，再者水位观测宜与钻孔标高回测相结合。我们知道，由水位换算地下水的正确流向允许±2cm的误差，水位量测直接参照孔口是根本无法满足该要求的（水位深度会因孔口参照位置不同而不同)。

　　3、室内试验

　　室内试验可以测定岩土的物理力学性质指标，但这是建立在原状的土样和正确的试验方法基础上的，若脱离其中任何一个方面均会使试验指标可信性大大降低。这主要体现在以下3个方面：

　　(1)原状土样的采取、保管。首先，不同的土应采用相匹配的取土器采取土样，如软土宜采用薄壁取土器，坚硬的土可采用单动或双动二重管取土器，有些勘探单位为图省事经常采用钻进岩心切取土样（既欺骗甲方又欺骗自己）；其次，土样要妥善保管，夏天要防晒、冬天要防冻、送样要及时（尤其是易失水的粉土等）、存放要合理（不宜放到汽车钻驾驶室内，以免使土样振动、受热）。

　　(2)土的定性划分。要对各种土的基本工程地质性质加深理解，掌握各种类型土的区域分布情况。如膨胀土的特征是液限及塑性指数高、具裂隙，而且在50及100kPa压力固结试验时会出现百分表测出的变形量小于同级荷载作用下的仪器变形量的情况（因我国膨胀土的膨胀力一般在50～lOOkPa之问），若不注意这些特点，很容易把膨胀土定名为常规的粘性土。此外，对粉土定名时不能只重视塑性指数≤10的指标，还要注意粒径>0.075mm的颗粒质量不超过总质量的50％的指标，若仅按塑性指数划分必然会造成一些误判 ，粉砂有时也可测定一定的塑性指数)，另外对粉土进行承载力深宽修正和液化判别时均须根据其粘粒含量数值来进行计算，故粉土的粘粒含量是必做的项目。在有些地方，由于建筑不需进行液化判别且粉土非持力层不必进行深宽修正，而常常省略了粘粒含量试验。

　　(3)剪切方法的选择。直剪试验剪切破坏面与实际土体剪切破坏面不一致，剪切时排水条件不易控制，按《土工试验方法标准》(GB／T50123—1999)规定，快剪试验只适用于渗透系数<10一6m／s的细粒土，而粉质粘土及粉土渗透系数一般大于10一6m／s，故粉质粘土及粉土用直剪试验已非常勉强。对工程地质性质稍差的粉土及粉质粘土做直剪试验时，剪切强度指标回归性差（尤其最后一级荷载剪切强度偏低，再现性差），剪切强度指标仅能作为参考，而三轴剪切试验土样受力合理，且能控制排水，指标可信度高，虽然目前推广三轴试验不太现实，但一个工程进行一定数量的三轴剪切试验应是可行的。

　　二、基础设计

　　地基基础必须坚持因地制宜、就地取材、保护环境和节约资源的原则，根据岩土工程勘察资料，综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，精心设计。这主要体现在以下5个方面。

　　1、粉土及粉砂地基承载力特征值深宽修正问题

　　如果对粉土仅按粘粒含量是否小于10％选取深、宽修正系数ηb、ηd，在应用中发现，中密以下粉土修正后承载力特征值偏不安全。另外，对粉砂(不包括很湿与饱和时稍密状态)取ηb=2、ηd =3，但对很湿、饱和、松散、稍密的粉砂无法修正。因此，经请教有关专家并结合地方经验，对中密以下粉土及很湿、饱和、松散～稍密的粉砂层，深度修正系数ηb=l、宽度修正系数ηd =0。

　　2、地基均匀性评价问题

　　《建筑地基基础设计规范》(GB5007—2002)虽要求进行地基均匀性评价，但没有给出相应评价方法，有些地方按《高层建筑岩土工程勘察规程》(JGJ79—2002)评价高层建筑地基均匀性的方法来评价一般建筑地基是不恰当的。按经验：符合《建筑地基基础设计规范》（GB5007—2002)第3,0.2条规定，不必进行地基变形计算的建筑地基属均匀地基，否则就是不均匀地基，该方法是一种评价途径，也得到了较多的岩土工作者的认可。

　　3、地震效应问题

　　(1)波速测试数据直接影响场地类别的准确判定及建筑工程的抗震造价，规范规定对抗震重要性为甲及乙类的建筑必须进行波速测试。而有的单位往往一句话就估算场地等效剪切波速是多少、根据区域经验覆盖层厚度有多少，进一步依此数据确定场地土类型及场地类别，这是对规范认识的不足。

　　(2)地基处理后其剪切波速值也发生变化，场地地基土类型及场地类别也会随着发生变化，但这在地基设计中有时没有得到足够重视。

　　(3)对饱和粉土及砂土，按照《建筑地基抗震设计规范》(GB50011—2001)第4.3-3条在液化初判时，地下水水位深度宜按设计基准期内年平均最高水位采用，也可按近期内年最高水位采用，不可按勘察时水位采用。在地面下15～20m深度地层初判液化后，再按第4.3.4条进一步判别时，据标准贯入锤击数临界值公式； 中，规范中ds 有误，应为地下水位埋深dw ；一般情况下液化判别应按多数取结果，如3孔中2孔不液化、1孔液化，则可认为场地土层不液化。

　　4、 复合地基承载力特征值的确定

　　(建筑地基基础设计规范》(GB5007—2002)规范规定：复合地基确定基础底面积及埋深时，地基承载力的基础宽度修正系数应取0，地基承载力的基础埋深修正系数应取1。但当在某些地基承载力提高幅度不太大的土层进行CFG桩复合地基处理时，发现复合地基深宽修正后的地基承载力特征值还没有该天然土层进行深宽修正的地基承载力特征值大，这种问题应该是新旧规范衔接不当造成的。

　　5、 基础形式的选择问题

　　(1)基础形式的选择应依据场地地层情况及区域经验综合进行，忽视任何一方面均可能造成错误。

　　(2)基础方案的选择应综合考虑结构类型、材料情况与施工条件等因素，而不应与习惯或不正当利益挂钩；基础设计既不能不考虑地层情况、当地建筑材料及施工条件，只采用设计者熟悉的基础形式，也不能以利益的驱动违心改变合理的基础形式。

　　三、结 语

　　岩土工程勘察与地基设计取得了长足的进步，通过对岩土工程勘察与地基设计中存在的一些问题进行分析并提出了几个解决问题的方法。