建設(shè)工程項(xiàng)目設(shè)計(jì)一般分為可行性研究,初步設(shè)計(jì)和施工圖設(shè)計(jì)三個(gè)階段。為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料,勘察工作也相應(yīng)地劃分為選址勘察(可行性研究勘察)、初步勘察、詳細(xì)勘察三個(gè)階段。對(duì)于工程地質(zhì)條件復(fù)雜或有特殊施工要求的重要建筑物地基,尚應(yīng)進(jìn)行預(yù)可行性及施工勘察;對(duì)于地質(zhì)條件簡(jiǎn)單,建筑物占地面積不大的場(chǎng)地,或有建設(shè)經(jīng)驗(yàn)的地區(qū),也可適當(dāng)簡(jiǎn)化勘察階段。各勘察階段的任務(wù)和工作內(nèi)容簡(jiǎn)述如下:
1選址勘察階段
選址勘察工作對(duì)于大型工程是非常重要的環(huán)節(jié),其目的在于從總體上判定擬建場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件能否適宜工程建設(shè)項(xiàng)目。一般通過(guò)取得幾個(gè)候選場(chǎng)址的工程地質(zhì)資料進(jìn)行對(duì)比分析,對(duì)擬選場(chǎng)址的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。選擇場(chǎng)址階段應(yīng)進(jìn)行下列工作:
①搜集區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗(yàn);
②在收集和分析已有資料的基礎(chǔ)上,通過(guò)踏勘,了解場(chǎng)地的地層、構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地下水等工程地質(zhì)條件;
③對(duì)工程地質(zhì)條件復(fù)雜,已有資料不能符合要求,但其它方面條件較好且傾向于選取的場(chǎng)地,應(yīng)根據(jù)具體情況進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪及必要的勘探工作。
選擇場(chǎng)址時(shí),應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析,一般情況下宜避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)或地段:(1)不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育,對(duì)場(chǎng)地穩(wěn)定性有直接或潛在威脅的地段;(2)地基土性質(zhì)嚴(yán)重不良的地段;(3)對(duì)建筑抗震不利的地段,如設(shè)計(jì)地震烈度為8度或9度且鄰近發(fā)震斷裂帶的場(chǎng)區(qū);(4)洪水或地下水對(duì)建筑場(chǎng)地有威脅或有嚴(yán)重不良影響的地段;(5)地下有未開采的有價(jià)值礦藏或不穩(wěn)定的地下采空區(qū)上的地段。
按工程建設(shè)的階段,工程地質(zhì)勘察一般分為規(guī)劃選點(diǎn)至選址的工程地質(zhì)勘察、初步設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察和施工圖設(shè)計(jì)工程地質(zhì)勘察,工程地質(zhì)勘察方法或手段,包括工程地質(zhì)測(cè)繪、工程地質(zhì)勘探、實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)、長(zhǎng)期觀測(cè)(或監(jiān)測(cè))等。
工程地質(zhì)測(cè)繪
在一定范圍內(nèi)調(diào)查研究與工程建設(shè)活動(dòng)有關(guān)的各種工程地質(zhì)條件,測(cè)制成一定比例尺的工程地質(zhì)圖,分析可能產(chǎn)生的工程地質(zhì)作用及其對(duì)設(shè)計(jì)建筑物的影響,并為勘探、試驗(yàn)、觀測(cè)等工作的布置提供依據(jù)。它是工程地質(zhì)勘察的一項(xiàng)基礎(chǔ)性工作。測(cè)繪范圍和比例尺的選擇,既取決于建筑區(qū)地質(zhì)條件的復(fù)雜程度和已有研究程度,也取決于建筑物的類型、規(guī)模和設(shè)計(jì)階段。規(guī)劃選點(diǎn)階段,區(qū)域性工程地質(zhì)測(cè)繪用小比例尺(1:10萬(wàn),1:5萬(wàn));設(shè)計(jì)階段,水庫(kù)區(qū)測(cè)繪大多用中比例尺(1:2.5萬(wàn),1:1萬(wàn)),壩址、廠址則用大比例尺(1:5000,1:2000,1:1000,1:500)。工程地質(zhì)測(cè)繪所需調(diào)研的內(nèi)容有地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地貌及第四紀(jì)地質(zhì)、水文地質(zhì)條件、天然建筑材料、自然(物理)地質(zhì)現(xiàn)象及工程地質(zhì)現(xiàn)象。對(duì)所有地質(zhì)條件的研究,都必須以論證或預(yù)測(cè)工程活動(dòng)與地質(zhì)條件的相互作用或相互制約為目的,緊密結(jié)合該項(xiàng)工程活動(dòng)的特點(diǎn)。當(dāng)露頭不好或這些條件在深部分布不明時(shí),需配合以試坑、探槽、鉆孔、平洞、豎井等勘探工作進(jìn)行必要的揭露。
工程地質(zhì)測(cè)繪通常是以一定比例尺的地形圖為底圖,以儀器測(cè)量方法來(lái)測(cè)制。采用衛(wèi)星像片、航空像片和陸地?cái)z影像片,通過(guò)室內(nèi)判讀調(diào)繪成草圖,到現(xiàn)場(chǎng)有目的地復(fù)查,與進(jìn)一步的照片判讀反復(fù)驗(yàn)證,可以測(cè)制出更的工程地質(zhì)圖。并可提高測(cè)繪的精度和效率,減少地面調(diào)查的工作量。
工程地質(zhì)鉆探可根據(jù)巖土破碎的方式,將鉆進(jìn)的方法分為以下四種:
沖擊鉆進(jìn)
沖擊鉆進(jìn)法采用底部圓環(huán)狀鉆頭。鉆進(jìn)時(shí)將鉆具提升到一定高度,利用鉆具自重,迅猛放落,鉆具在下落時(shí)產(chǎn)生沖擊動(dòng)能,沖擊孔底巖土層,使巖土層達(dá)到破碎之目的而加深鉆孔。
回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)
回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)法采用底部嵌焊有硬質(zhì)合金的圓環(huán)狀鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)中施加鉆壓,使鉆頭在回轉(zhuǎn)中切入巖土層,達(dá)到加深鉆孔的目的。在土質(zhì)地層中鉆進(jìn),有時(shí)為有效地完整地揭露標(biāo)準(zhǔn)地層,還可以采用勺形鉆鉆頭進(jìn)行鉆進(jìn)。
沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)
沖擊-回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)綜合了前兩種鉆進(jìn)方法在地層鉆進(jìn)中的優(yōu)點(diǎn),以達(dá)到提高鉆進(jìn)效率的目的。其工作原理是:在鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆頭克取巖石時(shí),施加一定的動(dòng)力,對(duì)巖石產(chǎn)生沖擊作用,使巖石的破碎速度加快,破壞粒度比回轉(zhuǎn)剪切粒度增大。同時(shí)由于沖擊力的作用使硬質(zhì)合金刻入巖石深度增加,在回轉(zhuǎn)中將巖石剪切掉。這樣就大大提高了鉆進(jìn)的效率。
沖擊-回轉(zhuǎn)-振動(dòng)鉆進(jìn)
沖擊-回轉(zhuǎn)-振動(dòng)鉆進(jìn)綜合了前三種鉆進(jìn)方法在地層鉆進(jìn)中的優(yōu)點(diǎn),以達(dá)到提高鉆進(jìn)效率的目的。采用機(jī)械動(dòng)力所產(chǎn)生的振動(dòng)力,通過(guò)連接桿和鉆具傳到圓筒形鉆頭周圍土中。由于震動(dòng)器高速振動(dòng)的結(jié)果,圓筒鉆頭依靠鉆具和振動(dòng)器的重量使得土層更容易被切削鉆進(jìn),切鉆進(jìn)速度較快。
造成土試樣擾動(dòng)有三個(gè)原因:
一是外界條件引起的土試樣的擾動(dòng),如鉆進(jìn)工藝、鉆具選用、鉆壓、鉆速、取土方法選擇等。若在選用上不夠合理時(shí),都能造成其土質(zhì)的天然結(jié)構(gòu)被破壞。
二是采樣過(guò)程造成的土體中應(yīng)力條件發(fā)生了改變,引起圖樣內(nèi)的質(zhì)點(diǎn)間的相對(duì)位置位移和組織結(jié)構(gòu)的變化,甚至出現(xiàn)質(zhì)點(diǎn)間的原由粘聚力的破壞。
三是采取土樣時(shí),需用取土器采取。但不論采用何種取土器,它都有一定的壁厚、長(zhǎng)度和面積。當(dāng)切如土層時(shí),會(huì)使土樣產(chǎn)生一定的壓縮變形。壁愈厚所排開土體愈多,其變形量愈大,這就造成土樣更大的擾動(dòng)。
從上述可見,所謂原狀土試樣實(shí)際上都不可避免地遭到了不同程度的擾動(dòng)。為此,在采取土試樣過(guò)程中,應(yīng)力求減小對(duì)試樣的擾動(dòng),要盡力排除各種可能增大擾動(dòng)量的因素。
按照取樣方法和試驗(yàn)?zāi)康?,巖土工程勘察規(guī)范對(duì)土試樣的擾動(dòng)程度分成如下的質(zhì)量等級(jí):
一級(jí)—不擾動(dòng),可進(jìn)行試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量、密度、強(qiáng)度系數(shù)、變形參數(shù)、固結(jié)壓密系數(shù)。
二級(jí)—輕微擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量、密度。
三級(jí)—顯著擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義、含水量。
四級(jí)—完全擾動(dòng),可進(jìn)行的試驗(yàn)項(xiàng)目有:土類定義。
在鉆孔取樣時(shí),采用薄壁取土器所采得的土樣定為一~二級(jí);
對(duì)于采用中厚壁或厚壁取土器所采得的土樣定為二~三級(jí);
對(duì)于采用標(biāo)準(zhǔn)貫入器、螺紋鉆頭或巖芯鉆頭所采得的粘性土、粉土、砂土和軟巖的試樣皆定義為三~四級(jí)。
從上可見,為取得一級(jí)質(zhì)量的土試樣,普遍采用薄壁取土器來(lái)采取,以滿足土工試驗(yàn)全部的物理力學(xué)參數(shù)的正確獲得。
