岩土工程勘察中几个问题的探讨

作者: 武立波　庞晓华

摘　要:对岩土工程勘察中粉土的划分及定名、地下水、地震效应三个问题进行了分析,并提出了解决问题的方法和建议,旨使岩土工程技术人员在重视规范学习的同时,也要注意结合实际更好地执行规范。

关键词:岩土工程,勘察,粉土,地下水,地震效应

中图分类号:TU412 文献标识码:A

　　岩土工程勘察的主要目的是为设计、施工提供地质勘察成果及各项岩土工程参数,岩土参数的合理提供关系到基础设计的安全性、经济性和可行性。岩土工程勘察过程中常存在一些问题,这些问题有些是技术人员对规范理解不透、执行不当,有些是规范本身存在不足。现就岩土工程勘察中应注意的问题进行浅析。

1　关于粉土的划分及定名的问题

粉土既不同于粘性土,又有别于砂土,具有独特的性质。GB50007-2002建筑地基基础设计规范对其定义为[1]:塑性指数IP≤10且粒径大于0.075 mm的颗粒含量不超过全重的50%的土。粉土中的粉粒含量占绝对优势,粗粒和粘粒含量较少。由于粉土中粉粒的粒径比砂粒要小,其比表面积相对很大,具有某些团粒结构的特征,且其所含粘粒的物理化学作用以及孔隙中结合水的连接作用,因此具有比砂土高的结构强度,往往表现出比砂土较高的抗液化强度[2]。

在实际应用中,由于颗分试验较复杂,仍存在仅按塑性指数IP≤10来划定粉土的不全面、不准确的做法,粉砂有时也可测定一定的塑性指数,若仅按塑性指数划分粉土必然会造成一些误判;另外,少数岩土工程勘察单位有的仍以从事水利、交通或电力为主,在建筑工程勘察中对土样的定名采用其他行业标准,造成部分粉质粘土误判为粉土,从而使原本不液化的地层误判为液化地层或造成场地的液化等级加重,给工程造成不必要的浪费。

2　关于地下水的问题

地下水作为岩土的重要组成部分,直接影响了岩土的性状和行为;其又作为建筑工程的环境,也影响建筑物的稳定性和耐久性。在设计中既要考虑地下水对岩土及建筑物的各种作用,及可能产生的各种结果;施工中又要估计地下水对施工带来的各种问题和事先应采取的防治措施。因此,在工程勘察中,提供地下水完整的、准确的、可靠的技术数据是不可忽视的大问题。

2.1　地下水水位的测定

根据GB 50021-2001岩土工程勘察规范,稳定水位的时间间隔按地层的渗透性确定,对砂土和碎石土不得少于0.5 h,对粉土和粘性土不得少于8 h,并宜在勘察结束后统一量测稳定水位[3]。实际地下水水位量测应注意几个问题:1)勘察单位对多层地下水应严格分层观测地下水位,不能不分具体情况地以混合水位替代;2)地下水位观测应考虑周围地下水开采情况的影响,若量测时间正好处于附近抽水井抽水下降漏斗时,所量测到的地下水位必定偏深;3)应在整个场地钻探结束24 h后测定静止水位;4)要分析近年地下水的变化幅度以及历史最高水位、最低水位。

2.2　地下水变化幅度

地下水的埋藏条件是地基基础设计和基坑设计施工十分重要的依据,地下水位的升降变化对基础影响极大。地下水位上升会使浅基础地基承载力降低,砂土地震液化加剧,建筑物震陷加剧,土壤沼泽化、盐渍化,岩土体产生变形、滑移等不良地质现象;会对建筑物、湿陷性黄土、崩解性岩土、盐渍岩土产生影响;会使膨胀性岩土产生胀缩变形。地下水位下降往往会引起地表塌陷、地面沉降、海水入侵、地裂缝的产生以及地下水源枯竭、水质恶化等一系列不良地质问题,并对建筑工程产生不良影响[4]。

所以规范[3]要求“查明地下水的埋藏条件,提供地下水位及其变化幅度”。勘察人员也应结合区域特点总结出各区域的地下水变化幅度。例如刘玉荣通过总结得出[4]:对于地下水位连年下降的城市银川,以近3年~5年最高水位作为抗浮设计水位是经济合理的,若将历年最高水位作为抗浮设计水位,会造成工程费用的增加。

3　关于地震效应的问题

GB 50011-2001建筑抗震设计规范[5]4.1.3.2对场地做剪切波速试验有明确规定:对单幢建筑,测量土层剪切波速的钻孔数量不宜少于2个;对小区中处于同一地质单元的密集高层建筑群,测量土层剪切波速的钻孔数量可适量减少,但每幢高层建筑下不得少于1个。这个规定没有区别强地震区和弱地震区。地基处理后其剪切波速值也发生了变化,场地地基土类型及场地类别也有可能因此发生变化,这在岩土工程评价及地基设计时有时没有得到足够的重视,而且对重要的建筑必须进行波速测试,确定场地覆盖层厚度的钻孔应达到覆盖层一定深度,其直接影响场地类别判定及建筑工程的抗震造价,有的单位往往根据区域经验覆盖层厚度在多少米来取而代之。这种情况的存在是由于勘察技术人员没有理解规范,对地震效应的认识不足。

对于液化判别,目前规范要求以标准贯入试验为主,以静力触探为辅,有经验的地区可采用剪切波速测试,对判别液化而布置的勘探点不应少于3个,每层土的试验点数不宜少于6个,试验点的竖向间距宜为1.0 m~1.5 m,严格按照规范的要求布置工作量,既可减少液化判别中因土层不均匀而引起的误差,也可消除标准贯入击数偶然误差引起的差异。依据规范中有关饱和砂土与粉土的液化判别规定,砂土和粉土必须是饱和的,但对粉土及砂土是否饱和,规范没有给出判别标准,目前一般认为在地下水位以下的为饱和,在地下水位以上的为非饱和[6]。总之,液化判别时,应对不少于6个液化判别点分别计算,综合判定;对于薄层有时会出现一层点数不够的情况,出现该情况时应采用静力触探或补充工作量来增加判别点数量,不宜轻易下结论,特别是对于出现一层仅有两个点且液化判别结论不同的情况,更应补充工作量来增加判别点数量。

4　结语

通过对以上岩土工程勘察中三个问题的探讨,旨在使岩土工程技术人员在重视规范学习的同时,也要注意结合实际更好地执行规范。

参考文献:

[1]GB 50007-2002,建筑地基基础设计规范[S].

[2]李立云,崔　杰.饱和粉土振动液化分析[J].岩土力学,2005,26(10):1 663-1 666.

[3]GB 50021-2001,岩土工程勘察规范[S].

[4]刘玉荣.岩土工程勘察中地下水问题的探讨[J].宁夏工程技术,2006,5(1):69-72.

[5]GB 50011-2001,建筑抗震设计规范[S].

[6]李清芝,潘广灿.岩土工程勘察相关问题浅析[J].地质灾害与环境保护,2006,17(3):79-82.