工程地质勘查论文
工程地质勘查为调查工作,进行是为了研究影响建筑的地质因素,水文条件、一些天然的地质现象、岩土的力学性质及地质构造为地质勘查的主要因素。以下是我整理的工程地质勘查论文,欢迎阅读。
1 岩土工程地质勘察技术应用现状
1.1 地质勘察的技术问题
岩土工程地质勘察工作是确保岩土工程能够实施的关键所在。
目前在地质勘察技术应用过程中还存在着一些问题。地质勘察人员在勘察过程中,需要根据岩土的各种性质来对界面进行划分,从而区别性进行对待,但在实际工作中,界面划分上缺乏针对性。在对岩土进行取样时全面性,特别是在取样时某些原状岩土样本极易被忽视,这就导致岩土室内试验缺乏全面性, 其所得出来的各项参数触及面狭窄。
部分岩土地质勘察人员由于自身勘察能力不高,这就导致野外作业和资料整理分析的能力有限, 使其无法有效的胜任勘察工作的实际需求。另外在勘察工作中,与建筑结构的结合缺乏,往往造成勘察工作存在较强的片面性。
1.2 导致地质勘察技术问题存在的原因
首先,地质勘察过程中勘察依据不足,在勘察报告中缺乏对建筑项目相关资料的分析,这就导致在勘察工作中不能有针对性的进行勘测点的布置, 从而所勘察出来的结果会无法满足建筑工程施工的要求。 而且工程所处范围内的最大限度荷载也没有进行综合考虑,这就导致勘察工作不到位情况的发生。 特别是在工程桩基施工过程中,如果某地段如果有特殊的岩土结构出来,则在桩基施工过程中需要改用水桩,这就需要对建筑物结构设计进行重新修改,导致大量的人力、物力和财力资源浪费发生。
其次,勘察工作缺乏合理性。 在勘察过程中,由于不同建筑物的在勘察工作中其勘察间距及勘察点布置都具有较大的差别性,但在勘察工作具体操作过程中,由于作业不按规范要求进行,从而导致孔深不足及勘察点超范围等现象时常发生。 在地质勘察工作中,由于对勘察等级缺乏考虑,这就导致往往按普通标准进行的地质勘察时,在测试过程中发现地基条件良好,但在后期剪切波速测试过程中往往会发现在钻孔深度内存在特殊结构的岩层。 最后,当前地质勘察水平较为落后,在碎石土层时,往往采用静力触探法进行,这就导致触控试验过程中缺乏连贯性, 在对岩层进行钻进过程中,由于对岩心采取率较为忽略,从而导致钻探效果缺乏全面性。
2 岩土工程地质勘察技术
2.1 地质勘察测绘
岩土工程地质勘测测绘,是对岩土的地貌地形、变化情况和地质条件等情况进行测绘,具体内容包括:在岩土工程勘察界限内外的一定宽度内,调查是否存在滑坡、土洞和坍塌等不良地质现象,以及岩石、软弱层地质体的出露部位、范围和分布,按照一定比例将这些调查内容标示在图纸之上;岩土所在地的气候等水文气象,以及周边生活和生产建筑物对岩土的破坏程度等的调查,并对岩石的特征、风化程度,所在位置的地貌与岩土层关系进行分析,初步划分地貌单元;调查岩土位置的地下水情况,包括地下水的类型、水位情况和流量等,并按照一定比例标示在测绘图纸上。 以上的调查内容除了标示在图纸之上,还要进行调查情况的野外照相或者素描,作为编制地质勘查报告的基本资料。
2.2 钻探技术
在岩土工程地质勘察工作中, 需要通过岩土钻探来掌握第一手资料,而且在钻探过程中对其技术性要求较高,所以在钻探过程中需要有效的掌握一些切实可行的方法,确保钻探技术水平能够更好的发挥出来。
1)钻探技术的选择。在不同的地质环境下,所选择的钻探技术也会有所不同。 当钻探在地下水以上的地层进行时,采用勺型钻锤击干法掏土钻进法为宜,这种钻探方法具有简单和便捷的特点,但利用这种方法进行钻探过程中会给土层带来较大的干扰,所以当钻探深度具有较高要求时,这种方法则不宜使用。 当针对多种岩土工程勘察的深度时,则可以利用岩芯回转泥浆护壁钻进法进行钻探。 在普通地质勘察工作中,往往会选择双管单动个别进、冲击钻探等钻进方法进行工作。
2)钻进深度的控制。在对岩土层的分层深度进行测量时,需要严格控制误差,确保其测量误差在小于 5cm. 在利用岩芯回转泥浆护壁钻进法进行钻进过程中, 为了能够更好的实现对分层精度的控制,则需要严格控制非连续取芯钻进的回次进尺,通常情况下是需要将其控制在 2m之内。
3)针对不同性质的'岩土,控制取芯率。当岩土性质不同时,则需要针对不同性质来对其取芯率进行控制。 对于土层其取芯率需要达到 100%, 在对岩石风化的残积土进行钻探时, 其取芯率则以85%为宜。而半岩半土的取芯率控制在 90%,破碎岩控制在 65%,软质岩控制在 65%,而完整岩则将其取芯率控制在 80%为最佳。
4)在钻进过程中,需要根据钻进的回次来对钻探记录进行填写,这些记录可以作为钻探技术进行应用时的必要依据。
2.3 取样和试验技术
首先,取样技术。 取样需要根据工程地基的情况进行采取,一般采集中风化和微风化岩的上部位置, 因为这些风化带具有过渡的特点,而上部位置就具有代表意义,其他位置超风化带实验值过于离散。
采集后的样本做及时蜡封处理,用胶带包括岩样,以防止其水分流失,并分类妥善保存,每种样本都要有标签清楚记录孔段的深度,然后送到土木试验地点进行土样和岩样的分析和试验。其次,原位试验,即在保证检测对象不被扰动和破坏的天然状态下,通过各种试验手法进行指标测定。 原位试验是岩土工程地质勘察的重要部分,获取岩土的设计参数,也是岩土工程施工质量检验的重要手段。 原位试验的方法很多,包括荷载、静力触探和标准贯入试验等。
试验方法具体根据工程条件和需求而定,常用的试验方法是标准贯入试验法。根据《 建筑地基基础设计规范》规定,标准贯入试验是自动落锤的试验法。该法应根据地基的条件,以 1~1.5m为一次钻进单元深度,如果地质为松土,则钻进深度应该结合实际而定, 风化残积土和全风化带钻进以 1.5m为一次钻进单元深度,强风化带以 2~2.5m为一次钻进单元深度。 最后,编写地质勘察报告。 严格按照相关规定要求进行编写,编写的前应该将各类勘察资料进行汇总整理,结合实际拟定大纲后再进行编写,内容包括勘察基本内容、地质条件、工程分析评价以及相关的结论和建议。
3 结论
岩土工程地质勘察属于综合型的工作,不仅具有复杂性,而且还具有较强的多变性特点,当前岩土工程地质勘察技术在应用过程中还存在一些不足之处, 所以需要针对产生这些问题存在的原因进行分析,从综合运用各种勘察技术来提高地质勘察的技术含量,综合、客观的对地质环境进行判断和评价,确保为建筑工程的施工提供科学的各项岩土工程地质勘察数据,确保施工的顺利进行。
参考文献
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浅谈护坡、挡土墙设计随着国民经济发展水平的不断提升,基本建设投入的增长,建设用地资源越来越馈乏,建设用地向远离城市的地区延伸,场地的复杂性增加了。山地、坡地、人工回填的场地越来越多,场地的护坡、挡土墙的设计项目日趋增多。在实际工作中如何做到保证场地的护坡、挡土墙的安全,既节省工程造价又能使设计与环境有机结合,起到美化环境的作用。是工程师们必须思考的一个问题。根据本人在工作中的经验,从设计的角度对护坡、挡土墙设计作一些探讨。一.边坡在地表标高发生突变处,较高的侧面称为边坡。按边坡的形成原因,分为天然边坡和人工边坡。天然边坡也称自然山体边坡,是指在自然地质作用下形成的山体斜坡、河谷岸坡、冲沟岸坡、海岸陡崖等;人工边坡也称工程边坡,是指在人类的工程活动中形成的斜坡,例如:基坑边坡、路堤边坡、路堑边坡、露天采矿边坡、堆料边坡、土石坝边坡,以及在水利工程中常见的渠道、船闸、溢洪道、坝肩边坡等。按边坡体介质的构成情况,边坡又可分为石质边坡和土质边坡。边坡在一定的地形地貌、地质构造、岩土性质、水文地质等自然条件下,由于地表水及地下水的作用或地震、爆破、切坡、堆载等因素的影响,其斜坡上的土石体在重力作用下失去原有的稳定状态,沿着斜坡方向向下做整体移动,这种现象称之为滑坡。滑坡的发生可能是长期而缓慢的,也有可能是瞬间完成。滑坡的规模有大有小,小型的滑坡的滑动土石体有数十立方米,中型的有数百立方米,大型的有数则有数千立方米至几亿立方米。滑坡的规模越大它造成的危害就越大。滑坡在其滑动的过程当中通常会形成一系列的形态特征,这些形态特征就是我们识别滑坡的重要标志。一个完整的滑坡一般都具有滑坡体、滑坡床、滑坡壁、滑坡台体、滑坡鼓丘、滑坡舌、滑坡裂隙等特征。滑坡体是边坡体上产生滑动的那一部分岩土体,简称滑体。滑坡床是边坡中滑体之下固定未动的岩土体。滑动面是滑体和滑坡床之间的界面,简称滑面。滑坡壁是滑体最后保留在母体上的出露的陡峭滑动面。滑坡平台又称为滑坡台阶,是指滑坡体各段由于滑动惯性和速度的差异在滑坡体上部形成的小型台阶,工程上也称台坎。滑坡裂隙分布在滑坡体的下部,是因滑体下滑受阻、上体隆起过程中形成的张性裂隙。在滑坡体与滑坡壁之间,岩土体分离拉开形成沟槽,相邻土契形成反坡地形,四周高,中间下洼,形成的封闭洼地。滑坡舌又称为滑坡前沿或滑坡头,其形态像舌头的那部分滑体。滑坡鼓丘是位于滑坡舌之后,因受后方滑坡土体挤推,有受滑坡舌阻碍而鼓胀隆起的滑动体。滑坡产生得更本原因在于边坡土体的性质、坡体介质内部的结构构造和边坡体的空间形态。滑坡的形成与地层岩性、地质构造、地形地貌等内部条件密切相关。水的作用、地震、大型爆破和其他人为因素影响是产生滑坡的外因。天然边坡是由各种各样的岩体或土体所组成,由于介质性质的不同,其抗剪切能力、抗风化能力和抗水冲刷、抗破坏能力也各不相同,抗滑移的稳定性自然各异。例如:土边坡体的力学指标容易收税的影响而降低,较容易滑动。边坡体的面层、节理、裂隙等常常是边坡体稳定性的决定因素。这些部位容易风化,抗剪强度低,尤其当中的一些裂隙或结构构造面的产状比较陡峭时,就很容易引起边坡体的滑动。例如:1.硬质岩层中夹有有薄层软质岩、软弱破碎带或薄的风化层,软弱夹层的倾角较陡且有地下水活动时,岩层可能沿着软弱夹层产生滑动;2边坡为页岩等层状介质时,极容易顺岩体的结构层面发生顺层滑坡,含煤地层容易沿煤层发生顺层滑坡;3.边坡体由玄武岩组成且玄武岩地层中有下伏的凝灰岩时,容易沿凝灰岩发生顺层滑坡;4.变质岩类中的片岩、千枚岩、板岩等结构构造面密集,容易发生滑坡;5.坡积地层或洪积地层下方常有基岩面下伏,下伏的基岩面坚硬且隔水,当大气降水沿土体孔隙下渗后,极容易在下伏基岩面之上形成软弱的饱和土层,从而使土体沿此软弱面滑动;6.存在断层破碎带、节理裂隙密集带的边坡体,也容易沿构造面发生滑坡。边坡的坡高、倾角和表面起伏形状对其稳定性有很大的影响。坡角越平缓、坡高越低,边坡的稳定性越好。边坡表面复杂、起伏严重时,较容易受到地表水或地下水的冲蚀,边坡的稳定性较差。边坡的表面形状不同,其内部应力状态也不同,坡体稳定性自然不同。高低起伏的丘陵地貌,是滑体集中分布的地貌单元,山间盆地边缘区、山地地貌和平原地貌交界处的坡积地貌和洪积地貌也是滑体集中分布的地貌单元,凸形地貌和上陡下缓的山坡,当岩层倾角与边坡顺向时,容易产生顺层滑坡。地表水及地下水的活动常是导致滑坡的重要因素之一。90%以上的滑坡都与水的作用有关。水的作用主要表现在以下几个方面:1.由于水进入土体而使边坡体的土体重量增加,改变了土体改变了土坡原有的受力状态导致滑坡;2. 由于水进入边坡土体力学性质指标的变化从而导致边坡的滑动。3.断裂带的存在使地下水、地表水和不同的含水层之间发生水力作用,使边坡体内的水压力产生变化且受力状态也发生变化,引起土体的滑动;4.地下水在渗流中对边坡土体介质的溶解、溶蚀、冲蚀改变了土体的内部结构,河流对土体的冲刷、切割也容易产生滑坡;水位的涨落是导致滑坡的另一原因。有关地下水的成因、危害问题在后面做详细介绍。气候条件的变化会使岩石风化作用加剧,炎热干燥的气候会使土层开裂破坏,对边坡的稳定产生极其不利的影响。在地震过程中,受地震力的反复作用,边坡土体结构很容易遭受破坏,并造成边坡土体沿其中的一些裂隙、构造面或其他软弱面向下滑动。一般认为,地震烈度在5度以上时就可能诱发边坡的滑动。人为因素的影响的影响是边坡滑动破坏的另一个重要因素。人们再平整场地、修筑道路、开挖渠道、基坑以及采矿过程中,如果不合理地开挖坡脚,不适当地在坡体上堆重或进行工程项目建设,都有可能破坏边坡的原有的稳定性而引起滑坡。二.工程地质通过岩土工程勘察,可以准确的分析出边坡土体产生滑坡的可能性以及可能产生滑坡的各种不利因素,从而采取相应的防治措施。因此,岩土工程勘察报告是护坡、挡土墙设计中最为基本也是最为重要的设计依据。设计师们对岩土工程勘察报告的理解是设计工作的基础。要做到这一点,工程地质方面的基础知识尤为重要。地球按其组成的物质的形态不同可划分为外圈层和内圈层,其外圈层包括大气圈和水圈(生物圈);内圈层包括地壳、地幔和地核。地壳是内圈层的最外部的一层薄壳,最薄处约1.6km,最厚处约70km,我们人类的工程活动目前仍限于在地壳范围之内。而我们所处在的地壳是处于不断运动、变化之中。导致地壳物质成分、地表形状、岩层结构、岩层构造发生变化的一切自然作用都称之为地质作用。这些作用有些进行得激烈而又迅速,人们较容易察觉;但更多的情况下,进行得非常缓慢,人们不容易直接感觉得到,但其作用的痕迹却随处可见。按地质作用力的来源不同,可将地质作用划分为内力地质作用和外力地质作用。由地球的旋转能和地球中的放射性物质在其衰减过程中释放的热能所引起的地质作用成为内力地质作用。大多数的地震、岩浆活动、地壳运动都属于内力地质作用。由太阳的辐射能和地球的重力(包括其它星体的引力作用)所引起的地质作用成为外力地质作用。常见的现象有气温变化、雨、雪、风、地面汇流、河流、湖泊、海洋作用、生物作用等。地质年代在工程实际中常被用到,在了解建筑场地的地质构造、岩层间的相互关系以及阅读地质资料或地质图时都必须具备地质年代的知识。特别是对褶皱、断层的判断,如果没有这方面的知识就可能发生原则性的错误。地球形成到现在大约有50亿年。在这悠长的岁月里,地球经过了一连串的变化,这些变化在整个地球历史中可以分为若干发展阶段。地球发展阶段的的时间段落称之为地质年代。也叫相对地质年代。相对地质年代将整个地壳发展的历史划分为五大代:太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。代下面分纪,纪下面设世。例如:中生代的侏罗纪距今大约137-195百万年,距离现代最近的是新生代第四纪全新世(Q4),也有10万年。在地壳的表面是高低起伏的。地壳表面的外部特征称之为地形。如:坡度大小、高低变化、空间分布等。按地球表面的起伏形态、分布及其发生和发展规律研究的地表形态称之为地貌。常见的地貌单元有:山地、平原、海岸海底、冲沟、坡积裙和洪积扇、河谷、黄土地貌。这些地貌均产生于新生代第四纪全新世(Q4)。工程设计人员对其发生和发展规律需要了解。护坡、挡土墙是与土体直接接触的工程结构,土体特性、分类、组成、结构是设计中必须研究的一个重要部分。土的概念。任何建筑物都支承于地层之上,地球表面的地层一般是由岩石经过风化、搬运、沉积而形成的松散的堆积物,工程中称之为土。是岩石风化的产物,主要是第四纪沉积物(残积物、坡积物、洪积物、冲积物、海洋湖泊和风作用的堆积物)。土在地球表面分布极广,它与工程建设关系密切。在工程建设中,土被广泛用作各类建筑的地基或材料,或构成建筑物周围的环境或护层。土的分类。一般情况下,分为一般土和特殊土。一般土又可分为无机土和有机土。原始沉积的无机土大致可分为碎石类土、砂类土、粉类土和黏性土四大类。当土中巨粒、粗粒粒组的含量超过全重的50%时属于碎石类土或砂类土;其它则属于粉类土和黏性土。碎石类土和砂类土总称为无黏性土,其一般特征是透水性大,无黏性;而黏性土的透水性小;而粉性土的性质介于砂土和黏性土之间。特殊土有:遇水沉陷的湿陷性土(常见的湿陷性黄土)、湿胀干缩性土(膨胀土)、冻胀性土(冻土)、红黏土、软土、填土、混合土、盐渍土、污染土、风化岩与残积土等。 土的形成。风化作用是一种使岩石产生物理和化学变化的破坏作用。岩石风化后变成粒状的物质,导致强度降低,透水性增强。风化作用根据其性质和影响因素的不同可分为物理风化、化学风化和生物风化三种类型。由于温度变化和岩石裂隙中水的冻结以及岩类的结晶引起岩石表面逐渐破碎崩解,这种过程称为物理风化。这一作用仅使岩石机械破碎,风化产物与母岩的矿物成分相同,化学成分没有发生变化。地表岩石在水溶液、大气以及有机体的化学作用或生物化学作用下引起的破坏过程称为化学风化。它不仅破坏岩石的结构,而且使其化学成分改变,形成新的矿物质。化学风化主要有氧化、水化、水解、溶解和碳酸化等作用。生物活动过程中对岩石产生的破坏过程称为生物风化。如:树根、细菌对岩石的作用。 土的组成。土是由岩石经风化生成的松散沉积物。它的物质成分包括构成土的骨架的矿物颗粒以及充填在孔隙中的水和气体。一般来说,土就是由颗粒(固相)、水(液相)和气(气相)所组成的三相体系。当孔隙全部被水充满时,形成饱和土;当孔隙中只有空气时,为干土。土体中颗粒大小和矿物成分差别很大,各组成部分的比例也不同,土粒与其周围的水又发生复杂的作用。因此,要了解土的性质,就必须了解土的结构构造。土的结构。土的结构是指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结等综合特征,一般分为单粒结构、蜂窝结构和絮状结构三种类型。单粒结构是由土粒(>0.075mm)在水或空气中下沉而形成的,全部由砂粒或更粗土粒组成的土,其颗粒较大,在重力作用下落到较为稳定的状态,土粒间的分子引力相对很小,颗粒之间几乎没有联结。单粒结构可以是疏松的,也可以是紧密的。疏松单粒结构的土,土粒间的空隙较大,其骨架是不稳定的,受到振动及其它外力作用时,土粒容易发生相对移动,引起较大的变形。蜂窝结构主要是指较细的土粒(0.075-0.005mm)组成的结构形式。这些土粒在水中基本上是以单个土粒下沉,当碰到已经下沉的土粒时,由于土粒之间的分子引力大于土颗粒的重力,因而土粒就停留在最初的接触点上不再下沉,形成孔隙体积大的蜂窝状结构。絮状结构是由黏粒(<0.005mm)集合体组成的结构形式。黏粒能够在水中长期悬浮,不因重力作用而下沉。当悬浮液介质发生变化,黏粒便凝聚成絮状的粒集,并相继和已沉积的絮状粒集接触,从而形成孔隙体积很大的絮状结构。具有蜂窝结构和絮状结构的土,其土粒之间有大量的孔隙,结构不稳定,当其天然结构被破坏后,土的压缩性增大。土的构造。图的构造是指土层中的物质成分和颗粒大小相近的各部分之间的相互关系的特征。土的构造最主要的特征是层状性,即层理构造。它是在土的形成过程中,由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同,而沿竖向呈现的成层特征。常见的有水平层理构造和带有夹层、尖灭或透镜体等交错层理构造。层理构造使土在垂直层理方向与平行层理方向性质不同,一般平行层理方向的压缩模量与渗透系数往往大于垂直方向的。土的构造的另一特征是土的裂隙性,即裂隙构造。土体被许多不连续的小裂隙所分割,在裂隙中常填充有各种盐类的沉淀物质,裂隙的存在破坏了土体的整体性,降低了土体的稳定性,增大了其透水性,对工程不利。此外,土中的裹物(如:腐殖质、贝壳等)以及天然或人为的孔洞等构造特征也会造成土的不均匀性和不稳定性。地下水通常是指地表以下岩土空隙中的重力水,是岩土三相物质中的一个重要组成部分。地下水的渗流可以引起岩土体渗透变形,直接影响建筑物、地基、边坡的稳定与安全;地下水位的变化,可使地基土的强度降低,产生不均匀沉降,造成基坑边坡的移动和基坑周围地面的沉陷等。地下水埋藏、分布在一定的岩土层和地质构造中,并按照补给、径流和排泄的规律不断地运动和变化。自然界的岩土体,无论是在松散堆积物还是坚硬的基岩中,都具有多少不等、形状不一的空隙。不同土体中的空隙形状、多少、大小、连通程度以及分布状况等特征都有很大的差别,岩石的这些特征统称为岩石的空隙性。岩石中的空隙是地下水储存的场所和运动的通道,岩石的空隙性在很大程度上决定着地下水的埋藏、分布及运动。水在岩土体中的储存形式。天然状态的土一般都含水,而水常以不同的形式存在于土中,并与土粒相互作用,它是影响土的工程、力学性质的重要因素之一。岩土的空隙性为地下水的储存和运动提供了条件,但水能否自由地进入这些空间,以及这些空间的地下水能否自由地运动和渗出,则与岩土的水理性质有直接的关系。水与岩土作用后表现出来的性质称为水理性质。包括:胀缩性、崩解性、毛细性、容水性、持水性、给水性、透水性和可塑性。自然界不存在没有空隙的岩土层,也就几乎不存在不含水的岩土层。其容水性和给水性关键在于其水理性质。空隙小的岩土体,含的几乎全是结合水;空隙大的主要是含有重力水,它能给出和透过水。根据岩土体给出和透过重力水的能力,可把岩土层划分为含水层和隔水层。含水层是指渗透性大、给水性强且饱含重力水的土层。当岩土体具有地下水储存和运动的空间、有储存地下水的地质条件并有一定的补给水源时即可形成含水层。隔水层是指渗透性极小、给水性也极小的岩土体。含水层与隔水层相互结合才能形成地下水埋藏的条件。在各种不同的地质环境中,含水层和隔水层的形成,控制着地下水的聚集、分布和埋藏。根据埋藏条件的不同,可以把地下水分为上层滞水、潜水和承压水三大类;按含水层空隙性质可分为孔隙水、裂隙水和岩溶水。含水层从大气降水、地表水以及其它水源获得补给后,在含水层中经过一段距离的径流然后排出地表或其它含水层中,重新变成地表水和大气水,这种补给、径流、排泄无限往复形成地下水的循环。对于遇水容易软化的岩层,地下水常常可以使岩石内部的联结变弱,强度降低。凡是节理发育、风化严重、层间夹有黏土矿物的岩体,除大气降水或由其它地表水渗入地面以下形成地下水外,在干旱少雨地区,也可由空气中的水气侵入岩石缝隙或土的孔隙,经凝结作用形成地下水。储存在岩质斜坡中的地下水,不仅可以降低岩石的强度,使软夹层的黏聚力和内摩擦力削弱,或使岩体发生膨胀、崩解,还可使层间的黏土矿物含水饱和而形成润滑作用。对局部岩体或岩块,地下水还可附加以浮力、动水压力,促使岩块在重力作用下碎落和滑移。由于地下水对岩土边坡经常起着破坏作用,因此地下水比地面流水对边坡稳定性的危害更严重。护坡、挡土墙不可避免地长期与地下水接触,地下水含有多种化学成份,它们可以与结构的混凝土部分或水泥砂浆发生化学反应,形成新的化合物。这些物质的形成时体积膨胀产生开裂破坏,或溶解某些组成部分使其强度降低、结构破坏,严重影响护坡、挡土墙的安全。在设计中须高度重视。三.护坡、挡土墙设计(一)工程勘察以上是有关边坡、土、地下水的一些基础知识。在实际工作当中,作为工程技术人员,对于岩土工程勘察仍需要作进一步的了解。按国家规范(GB50007-2002)的要求,边坡工程勘察必须查明以下内容:1.地貌的形态;当存在滑坡等不良地质作用时,须做到:1).查明各层滑坡面(带)的位置,2).各层地下水的位置、流向和性质,3).在滑坡体、滑坡面(带)和稳定地层中采取土试样进行试验;4).对滑坡作稳定性分析和评价;5).对滑坡的防治和监测提出建议。2.岩土的类型、成因、工程特性,覆盖厚度、基岩面的形态和坡度;3.岩体主要结构面的类型、产状、沿伸情况、闭合程度、充填状态、充水状态、力学属性和组合关系,主要结构面与临空面关系,是否存在外倾结构面。4.地下水的类型、水位、水压、水量、补给和动态变化,岩土的透水性和地下水的出露情况;5.地区的气象条件(特别是雨期、暴雨强度)、汇水面积、坡面植被,地表水对坡面、坡脚的冲刷情况;6.岩土的物理力学性质和软弱面的抗剪强度。勘察工作不能局限于红线范围,必须扩大勘察面,一般在坡顶勘察范围,应达到坡高的1-2倍,才能获取较完整的地质资料。对于高大的边坡,应进行专题研究,提出可行性方案,经论证后方可进行实施。(二)设计原则:1.应保护和整治边坡环境,边坡水系应因势利导,设置排水设施。对于稳定的边坡,应采取保护及营造植被的防护措施。注重环保。2.在山区建设,应防止大挖大填。场地平整时,应采取确保周边建筑物安全的施工顺序和工作方法。由于平整场地而出现的新边坡,应及时进行支挡或构造防护。3.边坡支挡结构应进行排水设计。对于可以向坡外排水的支挡结构,应在支挡结构上设置排水孔。排水孔应沿着横竖两个方向设置,其间距宜取2-3m,排水孔外斜坡度宜为5%,最下一排的泄水孔应高出地面。孔眼尺寸不宜小于100mm。常用的孔眼尺寸有:50x100、100x100、150x200或100的圆孔。泄水孔附近应用粗颗粒材料覆盖,并做成反滤层以免淤塞。为了防止墙后积水渗入基础,应在最低泄水孔下部铺设粘土层并夯实。支挡结构后面应做好滤水层,必要时应作排水沟。支挡后面有山坡时,应在坡脚处设置截水沟。对于不能向坡外排水的边坡,应在支挡结构后面设置排水暗沟。4.支挡结构后面的填土,应选择透水性强的填料。当采用粘土作填料时,宜掺入适量的碎石。在季节性冻土地区,应选择炉渣、碎石、粗砂等非冻胀性填料。在填土表面宜铺设防水层,一般可用黏土夯实,厚300mm。边坡支挡的排水设计,是支挡结构设计很重要的一环,许多支挡结构的失效,都与排水不善有关。倒塌的支挡约有80%是排水不善造成的。(三)边坡的设计在土体整体稳定的条件下,土质边坡的坡度允许应根据当地经验,参照同类土层的稳定坡度确定。当土质良好且均匀、无不良地质现象、地下水不丰富时,可按下表进行坡度设计。 土质边坡的坡度允许值 岩土类别 密实度或状态 坡度允许值(高宽比)坡高在5m以内坡高在5m-10m 碎石土 密实中密稍密1:0.35-1:0.501:0.50-1:0.751:0.75-1:1.001:0.50-1:0.751:0.75-1:1.001:1.00-1:1.25 粘性土 坚硬硬塑1:0.75-1:1.001:1.00-1:1.251:1.00-1:1.251:1.25-1:1.50注:1.表中碎石土的填充物为坚硬或硬塑状态的粘性土; 2.对于砂土或填充物为砂土的碎石土,其边坡坡度允许值均按自然休止角确定。 岩石边坡的坡度允许值 岩土类别 风化程度 坡度允许值(高宽比)坡高在8m以内坡高在8m-15m 硬质岩 微风化中风化强风化1:0.10-1:0.201:0.20-1:0.351:0.35-1:0.501:0.20-1:0.351:0.35-1:0.501:0.50-1:0.75 软质岩 微风化中风化强风化1:0.35-1:0.501:0.50-1:0.751:0.75-1:1.001:0.50-1:0.751:0.75-1:1.001:1.00-1:1.25土质边坡开挖时,应采取排水措施,边坡顶部应设置截水沟。在任何情况下不允许在坡脚及坡面上存在积水。边坡开挖时,应由上往下开挖,一次进行。弃土应分散处理,不得将弃土堆置在坡顶及坡面上。当必须在坡顶或坡面上设置弃土转运站时,应进行坡体的稳定性验算,严格控制堆栈的土方量。边坡开挖后,应立即对边坡进行防护处理。防护措施要因地制宜,就地取材。在植物容易生长的土质边坡上,可采取种草、铺草皮、植树等防护措施。边坡过陡或植物不易生长的边坡可采用挡墙、框格防护、封面、护面墙等防护措施,并应符合下列要求:1.种草边坡坡度不宜陡于1:1。根据防护目的、气候、土质、施工季节,宜采用易成活、生长快、根系发达、叶茎低矮的多年生草种。如系不利于种草的土壤,可在坡面铺撒一层100-150厚的种植土层,并挖成防止土层流失的小台阶。2.铺草皮适用于要迅速绿化的土质边坡。宜采用根系发达、茎矮叶茂的耐旱草种。坡度宜为1:1.5.主要有平铺、叠铺等形式。可采用方块状或带状,方块尺寸可采用200mmX250mm、250mmX400mm和300mmX500mm,草皮厚度宜为60-100mm,以小木桩钉牢,并露出草皮面20mm。3.树种应选用能迅速生长且根深枝密的低矮灌木类,其布置形式可选用带状、条形和连续式。4.框格防护应以混凝土、浆砌片(块)石、卵(砾)石等做骨架,框格内宜采用植物防护或其它辅助防护措施。方形框格大小应视边坡坡度、土质而定,通常宜为1000mmX1000mm至3000mmX3000mm。石料的强度等级不应小于Mu200,砂浆强度等级不应小于M10,混凝土强度等级不应小于C20。边坡坡顶及坡脚应采用与骨架部分相同的材料加固。5.封面可采用抹面、喷浆或喷射混凝土。抹面材料可用石灰炉渣灰浆、石灰炉渣三合土、水泥石灰砂浆,厚度宜为30-70mm;喷浆的砂浆强度不应低于M10,厚度宜为50-100mm;喷射混凝土应设置钢筋网、钢丝网或土工格栅,并应通过锚杆或土钉固定于边坡上。混凝土强度等级不应低于C15,厚度宜为100-150mm。封面防护应间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。6.对于严重风化破碎或容易产生碎落的岩石边坡,可采用护面墙,其坡度不宜陡于1:0.5。护面墙应采用浆砌片石、砌块石结构,也可采用现浇或预制混凝土结构。石料的强度等级不应小于Mu300,砂浆强度等级不应小于M10,混凝土强度等级不应小于C20。基础应设置在稳定的地基土上,埋置深度为墙厚度的1.5倍,每隔10-20m设200mm宽的伸缩缝,间隔2-3m交错设置直径100mm的泄水孔。
岩土工程施工技术的具体应用探究论文
1 岩土工程施工技术特点
1) 具有很强的不确定性。在进行施工场地勘察的时候,很难对岩土的全部情况进行勘探,再加上一些的岩土结构可能不太稳定,会随着外部因素的变化而发生变化,影响施工的进度。
2) 具有很强的地域差异性。我国幅员面积辽阔,各个地区的自然条件差异是非常巨大的,岩石的种类繁多,并且岩土的性质也是千差万别。所在在进行施工技术设计的时候所侧重的点是大不相同的。
3) 具有较强的隐蔽性,不容易被发现。很多的岩土工程项目施工地点是处在地下的,比如地基的处理、桩基的灌注以及地下连续墙的修筑等,工程的施工过程以及完成后的运行都是处在隐蔽的状态下,即使出现问题也很难被发现。
4) 和周围岩土结构关联性很强。岩土工程施工技术的选择在很大程度上会受到具体施工环境的影响,比如岩土的结构、性质等,同时工程建筑的稳定性也和施工场地的岩土结构有着密切关系。
2 应用现状
2.1 在地基处理上的应用
第一、各种成熟的地基处理技术在我国岩土工程施工中都有着广泛的应用,并且其中的很多施工方法都已经达到了世界领先的水平。第二、我国自主研发了一系列的基于本国岩土结构特点的地基处理技术,在很大程度上提升了在地基处理上的水平,提升了整体建筑工程的质量。近几年我国已经自主研发了介于桩基和复合地基之间的一种新型的地基形式———钢筋混凝土疏桩复合地基,这种地基的应用能够增大桩间岩土的承载作用,提升建筑的稳定性。第三、在建筑处理偏差问题上,我国已经采用反力释放法、水冲法以及抽芯抽降法等,很好的处理了倾斜建筑物的偏差问题。
2.2 在基础工程施工中的应用
第一、各种各样的成桩技术在我国各地的岩土工程施工中得到广泛应用,并且还研发出了灌注桩后注浆技术,将灌注桩同注浆技术进行分离,很大程度上提高了桩基的承载力,减少了桩基的沉降量。第二、利用岩土施工技术来注重施工周围环境的效应,并且采用预钻孔、静压等一些列措施,来拓宽了钢筋砼预制桩的使用范围。目前沉管灌注桩施工技术因为其自身造价低廉,施工方便的特点得到了广泛的应用。
2.3 在边坡加固中的应用
第一、我国的岩土锚固技术在上世纪就已经得到了应用,现阶段已经发展的相对成熟,并且还采用二次灌浆技术,在很大程度上面提升了软土中锚杆的承受力。目前我国的岩土锚固技术已经处于世界领先水平。第二、在深基坑支护技术中,土钉支护技术在我国的发展较为迅速,并且利用其他技术和土钉支护技术相结合形成复合方式的钉支护,在很大程度上提升了支护强度,拓宽了钉支护的应用范围。
2.4 在非开挖技术中的应用
这种施工技术不用对施工场地的地表进行开挖,能够保证施工场地的平整性,并且利用这种技术还能够在不进行地表开挖的情况下进行地下管线的检测、更换、维修、施工等操作。这些技术在我国的起步比较晚,目前仍然处在起步阶段。
3 岩土工程具体应用
下文就以汉宜高铁某一路段铁路的具体施工为例,来具体研究和分析岩土工程施工技术中的灌注桩后注浆技术。
3.1 工程概况
第一、土质情况。岩土工程的施工区域多以人工填土层和湖的'积层组成。人工填土层主要包括杂填土、淤泥和耕植土,土质特征是灰褐色、松散、混凝土以及生活垃圾。淤泥以有机质和塘淤泥为主;耕植土主要以粘性土壤为主。第二、含水情况。这一片区域主要的含水层是第四系全新统粉土,在工程路段地下具有很浅层的地下水,水量不是很大,水质也不是很好。除了这一类水层还有一个就是微承压水,这种水属于封存的淡水,可供饮水使用。
3.2 岩土工程施工技术具体设计
根据实际需要,确定的钻孔灌注桩的口径是1.5米的,并且需要将桩体的上顶端穿过淤泥层10m,这样做是为了保证桩的稳固性。由于桩的长度非常的长是48m所以一定要预先确定好一根桩所需承受的压力是多大,设计师的估计值是4500KN左右,由于当地的地质条件不是很好,所以需要选用适合当地的注浆技术再加以对桩的承受能力保护的一道屏障。
第一、确定好注浆压力的大小。通过分析现场的注浆参数得出的结论是注浆的压力不能够超过2.5MPa,所以在具体施工的时候最好控制在1~2MPa范围。在注浆的时候要确定好注浆管的安装顺序,一般是先接上单向阀门再接高压注浆软管道的,注浆完成后阀门的关闭顺序也是非常关键的,一般先关单向阀门。
第二、注浆量。这次的工程经过多次的计算,设计人员得出的施工注浆控制标准是:水泥需要的量是3.5t,注浆的调配浓度水和灰的比例最好是0.5到0.6之间,注浆的速度要适中。在灌注桩后注浆的过程中如果出现返浆现象时,应该立即停止注浆机器,等大约半小时之后再进行注浆。
第三、注浆时间的控制。通过多年的工作经验,我们知道混凝土的初凝期大约是在10天之后才正式开始,所以要想注浆能够保持最好的效果,那么需要在10天之后再进行施工。如果注浆时间过早的话,这时候混凝土还没有完全凝固,会导致混凝土的强度过低,出现破坏桩本身的影响;注浆时间过晚的话,又很难在凝固好的混凝土中间形成一条畅通的混凝土通道的。所以实际工程时一定要把注浆的时间控制好,争取提高建筑的整体水平添砖加瓦。
3.3 岩土工程灌注桩后注浆技术提高工程效果的检测实验
此次试验的目的就是为了验证通过注浆加固之后对灌注桩承受强度的增强效果,试验所选用的实验桩的半径为 1.0m,桩的长度为50m。具体的实验步骤如下:第一、实验前的准备工作。第一步:选取浇注完成的试验桩,进行相应的处理工作,使得桩的顶面保持干净、水平,并且设置4层的钢筋网,每层网片直接的间距为15cm。第二步:确保柱内的主钢筋都处在同一水平高度,按照上面标准再次设置网片。第三步:设置参照柱,保持柱顶面的平整,设置网片同上。第四步:在距离桩顶一个桩长度的距离范围之内设置钢板进行围裹,实验的场地应该平整,并且大型的车辆可以正常通行第五步:提前进行基坑的开挖工作,做好排水工作。第二、现场设备的安装。根据试验中荷载的要求,选择适合的千斤顶规格,保证每次实验千斤顶出力不应该大于顶称的80%,基准桩用来支撑基准架,基准桩与试桩直接的距离要合乎规范要求。采用百分表的方式对沉降测量进行分析计量。
4 结束语
随着我国经济和社会的不断进步,人们生活水平的不断提高,人们对岩土工程施工技术提出了更好的要求,为了适应时代的发展需要,岩土工程施工技术一直在不断进行改革和发展,想要更好的应用施工技术,施工人员一定要首先了解它们各自的特点。
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