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2场地水文地质条件
据地表地质调查及钻探探查,拟建场地地下水类型主要地下水为上层滞水和基岩裂隙水,叙述如下:场地下伏基岩为中风化泥岩、石灰岩,为含水性较好的岩层,其发育的节理裂隙为地下水流动提供了较有利的渗流条件,地下水埋藏较深,地下水径流方向为东南向南西,小车河为排泄基准面。
3岩土工程勘察概况
勘察之初,钻孔按一桩一孔布设,钻探揭穿地表覆盖层及地下强风化层进入完整基岩9m,在场地平场和钻探过程中,多处发现岩溶和裂隙,但仅靠所布钻探,不能确定其分布延伸范围。为迅速查明岩溶发育的分布情况,决定沿拟建物主要轴线布设测线,应用物探方法中的地震映像法和高密度电法,对钻探发现的岩溶现象进一步详查。本次勘察,沿拟建物主要轴线布设测线计完成高密度电法剖面3条,经过数据处理,综合分析,编制出物探异常平面分布图,为拟建物的基础设计和施工方案制定提供了充分依据。
4工程物探的基本原理及有关参数
4.1高密度电法:电法勘探是研究地层电学性质及电场、电磁场变化规律,根据研究地质对象的电性差异,通过仪器测量电场情况,进而研究电场的分布规律,以了解地下构筑物或地质体的状况,从而达到勘探目的。本次勘察,使用重庆地质仪器厂生产的DUK-2电法仪,采用60极接收,极距2m~3m,在预定位置布置测线剖面,本次勘察,电极的排列装置采用温纳四极装置。
4.2本场区工程地球物理特征:岩土电性地球物理条件是指运用物探手段解决地质问题的各种充要条件。地球物理勘探的前提是被探测体与周边岩土介质存在物性差异,常表现为电、磁、弹性波速等物性参数的异常。本次勘探目的主要是初步查明场区布设测线范围内隐伏的不明岩溶构造,如隐伏断裂、岩溶空洞或溶蚀破碎、地下暗河、充水溶洞及老旧窑形成的采空区等异常。本次高密度电法测试采用的物性参数为视电阻率值,通过对场区岩石和部分异常体的电性测试,结合贵阳地区同类型场地电性参数综合归纳本场区岩土电性特性。
5结论和建议
5.1测区内岩体多以泥岩、砂岩、页岩等中~软质类为主,局部地段,分布有石灰岩等相对坚硬的岩体。
地铁自始建以来,就以快捷、大运量的特点在解决城市交通中发挥了重大作用。在我国,由于人口众多,大、中城市人口集中,交通拥挤越来越严重,如何解决这一难题成为城市发展的瓶颈。随着我国国民经济的发展和技术的不断进步,地下铁道建设以它不可替代的优势成为我国城市交通建设中的佼佼者。
一、我国城市轨道交通建设
1.我国轨道交通建设的发展概况
随着我国城市人口和车辆的不断增加,在一些较为拥挤的大中城市地面交通已无法满足人们的出行要求,这些城市面临巨大交通压力。而地下铁道与轻轨在解决城市交通问题上越来越显示其重要地位。
自上世纪90年代中后期,我国的轨道交通建设进入了高速发展时期。至今为止,我国已有许多城市如北京、上海、广州、深圳、南京等拥有多条地铁线路在运行,对这些城市的发展和提高百姓的日常生活质量做出了巨大贡献。此外,现在各大城市都把地铁和轻轨建设列入未来的城市规划中,有些规划的线路已经在建。可以说,我国地铁和轻轨建设的发展趋势是长期的、持久的。
2.地铁轻轨建设对城市地下空间开发的带动作用
地铁等地下交通设施的建设,带动了地下商场、地下停车厂、地下管廊、地下交通等等设施的发展。随着城市建设的不断发展,城市地面可利用的空间越来越少,必须向地下要空间,城市地下空间开发利用已成为必然的趋势。地铁和其它地下场所构成了未来城市人们生活的新的空间。
二、地铁工程主要施工方法
地铁规范中所指的城市轨道交通是指在城市中修建的快速、大中运量用电力牵引,采用钢轮钢轨的轨道交通。线路可在地下、地面或高架桥上敷设。本文在这里主要涉及的是地下敷设的地铁的施工方法。地铁的不同组成部分施工方法有所差别,应具体情况具体对待。车站工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及盖挖法。区间工程的主要施工方法有明挖法、暗挖法以及盾构法。附属工程主要指地铁车站的风道、出入口等,主要采用明挖法和暗挖法施工。车站、区间及附属工程施工方案的确定,通常综合考虑地质及水文地质条件,社会环境要求等因素进行多方案比较,最终选择适合的施工方案。
1.明挖法。目前全国各大城市的地铁施工中明挖法施工的车站及区间占很大比例。明挖法的施工主要是采取桩+支撑或桩+锚索、土钉墙以及地下连续墙等作为围护结构,在维护结构安全稳定的状态下进行基坑内的土方开挖及结构施工。具有施工简单、造价相对较低等优点,但对地面交通的影响较大。
2.暗挖法。暗挖法的施工特点是在地质条件的情况下,采用超前支护体系对地层改善、加固。在超前支护的保护下采用复合式衬砌方法进行地下结构的初期支护及二衬施工。施工中遵循“管超前、严注浆、短开挖、强支护、快封闭、勤测量”的十。
此外,盖挖法、矿山法、盾构法也各具特点和优势,这里不再一一叙述。
三、锚固技术在地铁工程中的应用
地下铁道建设的繁荣与发展给锚固技术带来了极好的发展前景,相应的,锚固技术的发展也给地下铁道的建设带来了革命性的进步。目前的地下铁道工程的施工已广泛应用了锚固技术,无论是明挖法施工还是暗挖法施工,维护结构及超前支护结构的施工都离不开锚固技术。
1.锚固技术在明挖法施工中的应用。对于明挖法施工的地铁车站深度较浅的基坑(指基坑开挖深度在10m以内),有条件时,宜采用较为经济的土钉墙体系。深度较大、基坑宽在30m以上时,一般采用桩+锚索(杆)体系。
从目前地铁车站、区间的深度分析,采用桩+锚和地下连续墙+锚作为围护结构的居多。从经济上考虑,也采用土钉墙与桩+锚结合的技术。其中比较典型的是北京地铁五号线雍和宫站,其一侧围护结构上部为土钉墙,下部为桩+锚,另一侧围护结构自上至下均为桩+锚。在软土、沙层等土层,锚索采用钢绞线,长度为20~30m,拉力为300~1000KN,间距一般为1.4m左右。
2.锚固技术在暗挖施工中的应用。在暗挖法施工中,锚固技术主要应用在超前大管棚、超前小导管以及锁脚锚管等方面。
⑴超前大管棚主要用于暗挖隧道下穿大的雨水管、污水管或重要地下构筑物及隧道开马头处,目的是控制管线或构筑物的沉降。施工一般采用地质钻,对较长的管棚,可采用夯管锤或定向钻。地铁大管棚一般采用小于300mm钢管,管内填水泥砂浆。管棚长度一般为10~20m,目前,最长的管棚已达到120m。管棚施工会扰动土层,一般要有5mm的地表沉降。
⑵小导管主要应用于浅埋暗挖法施工的超前支护,用以防止开挖面拱部土体塌方。小导管场度为3.0~3.5m,前端设有注浆孔,用打入方式置入土层,上倾角10°~15°。导管安装后,向管内注浆。注浆可采用单液浆或双液浆,浆液扩散半径为15cm。超级秘书网
⑶锁脚锚管是为控制暗挖施工土层沉降的措施,即在隧道开挖初期支护拱脚部位,增设一道锚管。
四、岩土锚固对环境的影响
随着地下空间开发及锚杆、锚索应用密度的增加,岩土锚固技术对环境的影响已日渐突出。
在以往的工程建设中,由于未考虑锚杆、锚索对后续工程的影响,特别是新开发城市对占用建筑红线外的地下空间还没有限制,或者城市还没有全面规划,锚杆、锚索占用了过多的空间范围甚至是超出了建筑红线,严重影响了后续工程的开展。
针对以上情况,为解决锚固技术对环境的影响,保护地下空间环境,提出以下建议:
1.城市整体规划中建筑红线的制定,应考虑地铁等地下空间的范围和施工方法。
2.锚索设计与施工时,首先应对周围环境做详细调查,包括对规划方案要详实了解。设计时应充分考虑周围环境和城市规划,施工方案不应对后续工程造成影响。
3.尽量减短锚索长度,以减少影响范围。减短锚索,必须加大锚索抗拔力,可采用大直径旋喷锚体、扩大头锚杆等新技术。
4.锚索施工对周围环境有影响时,尽可能采用其他支护体系。当工程必须采用锚索方案时,应优先选择可拆卸锚索。
5.预应力锚索筋可采用玻璃钢筋或碳纤维筋,其抗拉力可以保证,便于切割,减少施工难度和施工风险。
关键词:岩土工程;测试;分析;不确定问题
岩土工程研究的对象是岩体和土体。岩体在其形成和存在的整个地质历史过程中,经受了各种复杂的地质作用,因而有着复杂的结构和地应力场环境。而不同地区的不同类型的岩体,由于经历的地质作用过程不同,其工程性质往往具有很大的差别。岩石出露地表后,经过风化作用而形成土,它们或留存在原地,或经过风、水及冰川的剥蚀和搬运作用在异地沉积形成土层。在各地质时期各地区的风化环境、搬运和沉积的动力学条件均存在差异性,因此土体不仅工程性质复杂而且其性质的区域性和个性很强。
1测试技术
1.1原位测试技术
随着岩土工程的兴起,原位测试设备和技术不断发展和更新。在土基方面,除了静力触探、圆锥动力触探、标准贯入试验等外,深基静载、高压旁压、自钻旁压仪等在较大深度以下测定地基岩土体承载力、变形参数成为当今原位测试的主要方向。高精度压力传感器和位移传感器的引入,使测试仪器的性能有了较好的改善。由于应用计算机技术对数据、图形、信息采集、分析判别完全程序化、规范化,因而达到高效、准确的目的。在岩基方面,岩体现场变形、抗剪、应力测试继续广泛应用,并向小型化、自动化控制方向发展,但总的来讲,这方面的试验仍然耗资大,时间长。
1.2物探测试技术
物探技术在岩土工程中的应用十分普遍,新技术也层出不穷。主要有层析成像(CT)技术、电磁波透视、浅层地震、地质雷达、声纳剖面、瞬变电磁法等。应当指出,层析成像(CT)技术近年来发展很快,CT技术包括地震波层析成像和电磁波、声波层析成像两种,这种方法具有很高的分辨率。
1.3岩体结构面网络模拟技术
岩体是一种不连续介质,岩体发育的各种不同成因的结构面分布极为复杂。人们在工程现场选择有代表性地段,实地量测各类结构面(断层、裂隙、层面)的几何参数(走向、倾斜、倾角、隙宽、间距等),然后输入计算机,进行统计模拟。可应用蒙特卡洛方法按已知的概率密度函数抽样,从而得出与实际分布函数相似的人工随机变量,据此进行特征计算和分布类型检验。所有结构面结合起来即构成了岩体结构面网络图像,全部过程由计算机完成。
由于结构面网络反映了岩体的介质特性,所以这一技术有广泛的用途。可以直接计算结构面连通率、岩石质量RQD值、损伤张量、分形维数和渗透张量等,以用于边坡和坝基的稳定分析。近年来又发展了随机不连续面三维网络计算机模拟新技术,以求取不连续面三维空间基本参数。
2分析方法
2.1数值分析
在岩土力学的数值分析中,有限元法、边界元法仍然是主要方法,但已向随机有限元、模糊有限元方向发展。近年来又出现了神经元网络技术用于岩石力学,神经元网络是80年代后期迅速发展起来的人工智能的一个分支。它是在现代神经科学研究的基础上提出来的反映人类脑动能的一种模型。它由树突、轴突和突触组成。如已知若干组输入数据,亦已知其最终输出结果,利用机器学习来调整各单元之间的权值,使之能最佳适应已知诸例的结论。神经元网络用于预测岩石力学特性的最大优点是,可以把有关地质因素,即便是描述性因素也可以做为变量输入,但其输出结果离散性较小,其用法与回归分析和经验公式类似,但程序不同。
以极限平衡法进行边坡稳定分析有新的进展,主要是把滑动的二维问题变为三维问题,考虑每一条块的测向压力、地下水动、静压力及地震力的作用。另外,也有人从整体边坡破坏机理入手,直接求出边坡安全系数,省去了试求或优化滑动面的过程,较好地解决了复杂边坡的稳定分析问题。
2.2本构模型研究
在经典土力学中沉降计算将土体视为弹性体,采用布西奈斯克公式求解附加应力,而稳定分析则将土体视为刚塑性体,采用极限平衡法分析。但实际工程土的应力—应变关系是很复杂的,具有非线性、弹性、塑性、粘性、剪胀性、各向异性等等,同时,应力路径、强度发挥度、以及岩土的状态、组成、结构、温度等均对其有影响。
开展岩土的本构模型研究可以从两个方向努力:一是努力建立用于解决实际工程问题的实用模型;一是为了建立能进一步反映某些岩土体应力应变特性的理论模型。理论模型包括各类弹性模型、弹塑性模型、粘弹性模型、粘弹塑性模型、内时模型和损伤模型,以及结构性模型等。它们应能较好反映岩土的某种或几种变形特性,是建立工程实用模型的基础。工程实用模型应是为某地区岩土、某类岩土工程问题建立的本构模型,它应能反映这种情况下岩土体的主要性状。用它进行工程计算分析,可以获得工程建设所需精度的满意的分析结果。
在以往本构模型研究中不少学者只重视本构方程的建立,而不重视模型参数测定和选用研究,也不重视本构模型的验证工作。在以后的研究别要重视模型参数测定和选用,重视本构模型验证以及推广应用研究。只有这样,才能更好为工程建设服务。
2.3岩土工程的不确定性问题
岩土体是一种变异性很大的工程材料或工程介质。因此,很难用确定的量来描述岩土体的各种性质。岩土工程中的不确定性主要来自下列3个方面:(1)岩土体本身固有的不均匀性——岩体从建造到改造的过程中,由于物质分异、构造作用、断层裂隙的生成所引起;(2)勘察取样和参数估计的随机性——边界条件不准、测试技术误差及取样数量不足所引起;(3)模型误差导致的不确定性——物理力学模型和计算方法的不准确或多解性所引起。
岩土工程的不确定性导致了当前岩土体测试技术的精密性、确定性和岩土体性状宏观判断的模糊性、随机性之间产生极大的矛盾,使人们对传统的定值法设计得出的安全系数能否表达工程的真实安全度产生了凝问,这就是目前岩土分析与评价难以满足工程要求的主要原因。
当前,应用于岩土体不确定性分析的理论主要有概率论、模糊论、灰色系统理论及分数维理论(分形几何)等。
概率理论是处理岩土体不确性问题的一个有效工具,它可以指导随机参数的取样和试验设计,建立岩体工程概率模型和计算破坏概率,可以评价工程的可靠性和风险度,进行优化设计和决策。
模糊理论在岩土工程中的应用已较普遍,它用隶属函数代替确定论中非此即彼的特征函数来描述那些边界不清的过渡性问题。模糊模式识别和综合评判理论对那些受多因素影响的问题,如岩体环境评价、岩体分类、强度预报等显示出广阔的应用前景。
2环境岩土工程面临的问题
2.1环境岩土工程的基本问题
2.1.1岩土体力学的形变、稳定和渗流的问题。岩土体力学的形变、稳定和渗流的问题是环境岩土工程的基本问题。在基础工程的施工中,会面临基坑稳定、开采地下水造成的地表沉降、支护结构设计、卫生填埋中岩土体的防渗及地下水流场的变化等问题。2.1.2地震和其他环境振动的问题。地震和地震引起的振动对地面建筑物的影响和破坏是巨大的,在环境岩土工程中会对区域性的地震效应做一定的研究。另外,周边环境的施工、交通等引起的环境振动会对自身基础工程施工过程中的岩土体造成一定的影响。2.1.3岩土体在化学方面的问题。岩土体在化学方面的问题主要是指岩土体本身的化学组成,地下水岩土体的化学作用,包括地下水对岩土体的侵蚀、置换、结晶沉淀、离子吸附等化学作用。在基础工程施工中,还会出现岩土体污染、地下水污染、固体废料淋溶等影响。2.1.4能量场变化方面的问题。在基础工程施工过程中面临的环境岩土工程能量场问题主要由温度变化引起,例如冻土问题、固体废料填埋对岩土体的热应力,由此会影响岩土体的结构稳定。2.1.5岩土体的组成物质的物理迁移的问题。一些特定的基础工程的施工地区的岩土体在流水、风力的侵蚀作用下发生形变、迁移等引起的环境问题,例如沙尘暴、水土流失、土壤沙漠化、海岸侵蚀淤积、河流冲刷、石漠化河流下游的淤积等。在这种情况下的环境岩土工程需要研究物质迁移和堆积产生的原理以及引发的环境问题的预防。2.1.6放射性方面的问题。目前在基础工程施工中尤其是在地下建筑和空间,放射性元素氡的危害是极大的,因此在环境岩土工程中对氡的贮存、运输和防护都是需要考虑的问题。2.1.7特殊的岩土体的问题。特殊的岩土体的形成原因可能是自然原因,也可能是人类活动原因。自然原因包括火土、泥潭、盐渍土、膨胀土、海底淤泥等。人类活动原因可能是生产生活排放的废弃物、垃圾、废料等污染物。2.1.8生态环境的问题。在荒漠、高原、极地等地的生态环境十分脆弱,轻微的活动都有可能对当地的环境造成不可逆转的伤害,甚至由于蝴蝶效应引发更大范围的破坏。因此,在基础工程施工中,对生态敏感地区的施工建设和开发需提高技术含量,以维护生态环境的安全。
2.2基础工程施工中的环境岩土工程面临的新问题
2.2.1岩土体是基础工程施工中的直接环境,随着生产的加剧,可选择的施工场地越来越少,因此导致很多曾经不适宜施工建设的场地也被用来开发,从而会引发很多施工难题,面临的岩土体环境也更加复杂。2.2.2随着基础工程的施工,环境岩土工程的性质也在不断变化,因此,需要研究在人类的作用下不断变化的岩土体对工程的影响。2.2.3基础工程的施工会破坏原本生态环境的平衡,对环境或多或少地造成不良影响。因此在对环境岩土工程进行研究时应当考虑环境污染问题。2.2.4随着科学技术的发展和人类探索认知能力的提升,人类对环境岩土工程的问题研究已经转移到岩石圈表层,而这一领域是传统岩土工程很难攻克的一面。
2岩土工程施工中所需应用的原则
2.1实践性原则
因为岩土工程的施工技术具有一定的不确定性和依赖性,这样在施工时就不能从单纯的计算和施工经验来进行施工,一定要有具体的施工依据和实践支持才能保证岩土施工的准确性。因为计算的数据和以往的经验在应用中都是不断变换的,需要跟随时代的脚步,对施工技术、施工设备进行改进,这样才能减少施工时间保证施工质量。
2.2适用性原则
在岩土工程施工中,每一项施工都需要相关技术人员共同协作互相配合,在施工的空间大小、设备的好坏、材料供应是否充分,这些都与施工有很大的关系。因此,在实际施工中不仅要考虑到要满足施工总体要求,还要考虑各个细节间的关联性和施工技术的隐蔽性,这样来看,在岩土工程施工中施工技术的好坏不应一概而论,应看的长远一些,要选择对岩土工程施工最适合的施工技术技术。
2.3经济性原则
在岩土工程施工中一定要就多方面因素进行考虑,尤其要对经济因素加以重视。岩土工程施工中会因不确定性的影响,这样在制定方案时,要针对不同情况制定应对方案,在可以保证质量的前提下,着重考虑经济因素。
2.4绿色性原则
岩土工程施工中,如果施工不当就会对环境造成破坏。所以,在选择具体的施工方法中,要考虑对环境的影响,对环境的影响程度直接成为施工方法是否被采用的直接标准。施工中,要把对环境影响较大的施工技术进行改进,如果改进仍不能解决就要将其列入“黑名单”。
3对岩土工程施工技术应用现状解析
3.1对边坡固定工程的施工技术分析
我国的软土锚固技术发展的最为迅
速,已经逐渐达到世界先进水平,首先要采用灌浆技术来提升土地中插入锚杆的承载能力,这样就会逐渐的熟悉软土锚杆的变形情况,针对这些情况总结规律,逐渐的找到防止土壤下沉的方法。除此之外,土钉支护技术应用的也比较广泛,其发展速度也很快。土钉支护技术还可以与其他技术相结合,从而达到目的。如:土钉支护同搅拌桩经过结合二者优点可以形成止水型的土钉支护;土钉支护与预应力锚杆进行结合,就可以构成强度非常大的土钉支护。这样的结合技术还有很多,使开挖支护技术得以很好的发展,从而才能达到预期目的。
3.2对基础工程施工技术的分析
岩土工程的相关人员对后压泵技术进行不断研究,终于取得了一些进展,使基础工程施工中埋在土里的木桩周围的土更加的牢固,这样不但使桩基的荷载能力得到加强,还降低了桩基的下降趋势。在研究后压泵技术之前,对作业量比较大的打孔、立桩技术已经可以熟练的使用,其他的一些基础性的技术也都可以运用自如。但是相对后压泵技术还具有滞后性,此外,还要注意,在施工中不要仅重视经济效益却忽视环境,只有重视质量兼顾环境效应,这样的技术发展的才会更快。
3.3对非开挖技术的分析
相对来说,我国对非开挖技术的掌握还不足,研究的时间比较短,因此,在我国使用非开挖技术还比较少。非开挖技术的含义就是既不破坏地表,又能很好的进行管道安装、线路的修理等工作。在经济效益上看,该技术即节省了人力劳动,又可以很好的缩短施工时间,这样就降低了施工成本,施工效率也在提升。对于非开挖技术,相关的研究人员要加大科研力度,要总结外国非开挖技术经验,努力让非开挖技术应用到岩土工程中。
从上世纪80年代开始,地质工程学就在我国诞生了,地质工程学主要就是对地质灾害的防治所进行研究的。地质灾害工程涵盖着对地质灾害的防治以及岩土两个重要的层面,其中的岩土工程则是施工间所设计到的开挖岩土体的加固处理。从岩土工程地质灾害的主要类型特征层面,不同的地质灾害类型就有着不同的特征,岩土工程中的泥石流地质灾害类型是降水作用下,沟谷以及山坡等出现的携带大量石块及泥沙物体的洪流,主要是表现为固体流动和液体流动相结合的混合物,这一地质灾害类型受到弃土弃渣的防护不合理所致,再有就是在开挖过程中没有科学化进行。再者,岩土工程地质灾害中的滑坡类型也比较常见,主要是地下水以及河流的冲刷等使得斜坡的岩体或者土地的软弱地带发生的下滑情况。滑坡地质灾害主要的由于强降雨或者强降雪所致,还有就是受到地表水冲刷、浸泡等也比较容易发生滑坡地质灾害。岩土工程地质灾害类型中的崩塌也是比较常见的灾害类型,这一地质灾害主要就是由于根部的虚空使得陡坡裂缝分割岩体而发生局部的折断等状况,这样就失去了原有的稳定性鞥发生翻滚。崩塌地质灾害主要是受到矿产资源开采及道路边坡开挖影响比较严重。另外,岩土工程地质灾害中的地面变形也是常见灾害之一,这一类型的地质灾害主要有地面的沉降额塌陷,或者是出现裂缝等。地面变形的地质灾害受到区域内地表水的大量抽取以及表面的熔岩和对矿产的不合理开采的影响比较严重,所以在对岩土工程中地质灾害的防治过程中就要能够结合实际进行处理。
1.2岩土工程地质灾害的成因分析
岩土工程地质灾害的成因根据类型的不同也会有着多种成因,主要体现在受到地形地貌的影响比较显著,我国是地质灾害最为严重的国家之一,每年由于地质灾害所造成的损失比较巨大,这对多个地区的经济发展有了限制。从岩土工程地质灾害的主要成因层面来看,分为自然因素及人为活动因素,其中的人为活动因素是造成地质灾害比较重要的影响因素,由于在一些建设和开发开采等活动的实施下,就对原有的地质自然形态造成了破坏,从而引发了一些列的灾害,其发生和地质本身的关系并不大,主要就是由于人为破坏的。对于岩土工程的地质灾害的发生是在自然地质演变和气候的变化下逐渐形成的不稳定状况,经过人为活动对这一不稳定活动的破坏,加快了地质灾害的发生。地质灾害的发生对人们的经济财产以及生命等都有着很大的危害,这也是灾难性的事故。另外就是岩土工程地质灾害的自然因素,这一影响因素也被称为是第一环境问题,不会因为历史变迁而发生变化。地形地貌的影响以及水文气候的特点和地质环境的特点等都会对岩土工程地质灾害的发生起到促进作用。
2岩土工程地质灾害的有效防治措施探究
第一,对岩土工程地质灾害的防治要从多方面进行考虑分析,采取多样化的防治措施,由于地质灾害的发生需要一定的条件促进才能形成,所以为能够将岩土工程地质灾害得到有效防治,就要从源头上进行消除。首先是对岩土工程的实施过程中,要能对地质灾害的勘察得到充分重视,地质灾害额发生和地质状况有着紧密的联系,这就要对地质的实际状态加强勘察,进而保障岩土工程施工中的安全性。具体的措施就是先成立地质勘察小组,对岩土工程施工的地区进行实际的勘察,对施工场地的地质特征以及形成原因加以详细化分析,然后对地质灾害发生可能程度进行评估,并要定期的到现场实施观察。第二,当前我国的科学技术有了很大程度的发展,将其在岩土工程施工的有效应用对地质灾害的防治就有着积极作用。从我国地质灾害监测预警体系的发展过程中来看,有的是通过先进仪器设备诶等进行的专业监测,还有的是通过群众参与的群测群防。总体而言,对岩土工程施工过程中的地质灾害防治要能将“感”、“传”、“知”、“用”这几个层面得到准确的掌握,其中的感就是对监测数据进行采集,再通过移动终端对所采集的信息加以传递,这样就能通过卫星传回监测的数据,然后再对这些数据加以处理分析并建立模型,对地质灾害的状态以及发展趋势加以判断,最后就是采取辅的决策对地质灾害监测预警以及搬迁转移等措施提出。第三,对岩土工程地质灾害的防治还需要开展相应的防治工程设计,结合实际岩土工程所受到的灾害情况进行对防治的途径加以确定,然后再按照灾害的发生程度以及对防治目标的确定等对防治的实际强度和工作量详细的制定,例如采取支挡或者排水以及加固等方面的措施进行实施。从工程层面来看采取工程型防治是地质灾害最为主要的防治措施,工程开展过程中要进行实施削方减载,并把缘地表排水及开展前缘支挡的方法对实际的施工要求加以满足,在工程防治方面要能结合实际来采取相关措施。第四,而采用生物防治的措施,则主要是通过植树造林以及草坡护理等方式实施防治,这在环境保护以及防治的时间上都有着较好效果的呈现。还可再用地质灾害的避让措施的实施,岩土工程施工过程中通过避让措施能够对地质灾害的损失降到最低。对于灾害隐患点及变形斜坡在雨天所采取避让措施比较有效,如在下雨天可让比较容易发生地质灾害的群众及时的搬迁,在对这一措施实施过程中要能有效遵循就近以及不受灾害威胁的原则。对于有着较大危害的采取避让措施是比较有效的。
在岩土工程中,存在着十分复杂的情况,在这种情况下进行技术选择最关键的标准就是能否投入实践,技术分析以及理论计算是不能够对现实状况作出准确判断的,只有以实际状况为标准才能够确定最终的施工方案。随着相关施工设备以及工艺的不断成熟和进步,设计方法也在逐渐增加,不仅如此,很多不同的方法能够取得异曲同工的效果。
2适用性原则
选择任何一种施工技术都会有利有弊、利弊参半,不仅如此还会涉及到很多方面的问题,在这种情况下,应做好相关主管部门的协调与沟通工作,并在此基础上保证总体工程的顺利进行。而且由于这一技术没有较为明显的特征,很难对其进行细致的鉴别,所以在判定技术的优良时,不能够将评判标准单一化。总体来讲,对于岩土工程来讲没有最好的技术,只有最合适的技术。
3经济性原则
在岩土锚固工程施工过程中,所应用的技术种类没有固定性,同一种技术内容能够在不一样的岩土锚固工程中应用,确定一种工程所应该选择的技术种类,需要综合考虑到多个方面的因素,其中不仅要考虑到安全,还要兼顾到经济,与此同时技术水平也是不能忽视的,而且还需要关注到工期。但是在对于后备技术方案进行选择时,最关键的因素考虑就是经济。
二、岩土锚固工程技术要点
1预应力锚杆的施工准备
对施工进行统筹安排的过程中,要做好质量管理工作,以及安全管理监测,除此之外还要做好施工方法以及工艺的整体流程安排。在工程正式开工之前,一定要做好几个方面的准备工作,其中有机械设备,还有配套比试验,不仅如此还有浆体材料试验以及开工报告,除此之外还包含锚筋材料试验在内。按照既定程序,需要通过拨拉破坏实验,来检测其抗破坏性能,这一实验主要是为了检验锚索的结构设计是否科学合理,以及相关的研究工作是否取得成效,工艺设计以及施工质量是否达标。如果出现突况,一定要在第一时间内作出反应,及时做出有针对性的调整和安排,在此基础上,要保证不受到各种物理性的破坏。
2锚孔钻造过程中的注意事项
在锚孔钻造过程中,需要着重关注以下几点:
①对塌孔的处理:塌孔是在进行钻孔时常见的意外状况,一般来讲都是在钻孔之前进行注浆,然后才进行钻孔,一旦出现塌孔情况,则应该立即对塌孔注浆,并在相隔大约十小时之后才能再次钻孔。
②处理卡孔:当岩层的密度分布不够均匀时,岩层就会呈现出软硬不均的状况,这时极易引起卡孔现象的发生。一旦发生这种情况,就需要通过利用钻机在卡孔处进行反复启动,将孔的空间扩大就能够取出钻杆,在将孔内杂物进行彻底清理干净之后,才可以继续钻孔。
③钻孔尺寸合理:在具体进行钻孔时,一定要掌握好钻孔的实际尺寸,确保其深度以及直径符合设计标准。
④做好记录:在这一过程中,记录工作需要关注到地下水的情况,还要兼顾到地层情况,除此之外,钻压、钻速也在应记录的范围之内。
⑤控制钻速:要把握好钻孔的速度,将其控制在合理范围内,,避免出现因钻速过快而导致失控,使得孔洞出现变形。
⑥事后检验:在完成钻孔之后,要按照严格的标准进行检验,确定符合标准后才能够进行下一道工序。
3安装锚筋工艺
①在锚筋进行下材的过程中,应该全部采用机械的方式进行切割,使得锚筋能够标准整齐;
②做好相关构件的加固工作,保证挤压头的稳定,承载板的坚固,限位片栓的稳固,而且还要保证在对承载体进行组装时,位置能够准确无误;
③做好锚筋体质量验收工作,确保质量达标,做好相应的位置分布,进行对孔安装;
④在具体安装锚筋体时,一定要保证平稳,不能出现随意转动的情况。
4锚孔灌浆
①要对灌浆材料进行严格把关,保证质量达到标准,一旦在灌浆过程中出现长时间的间歇,则需要通过水以及泥浆对管路进行;
②注浆液应该现用现配,比例合理搅拌均匀;
③完成锚孔钻造之后,在安装锚筋体还有锚孔钻浆时,中间间隔时间不能够超过一天。
5加工以及安装钢筋
要在开工之前,对钢盘质量进行抽样调查,要严格按照标准尺寸加工,将产生的误差控制在最小的范围内。安装钢筋时应对安装位置进行确定,而且要保证受力钢筋的强度达到标准。
6混凝土浇筑
在进场前对水泥进行质量复查,只有达标才能够在施工中投入使用。在对混凝土进行搅拌处理时,还应该通过实验确保水的质量,在接下来的振捣环节中,保证振捣面积的全面均匀,最应该注重的就是锚孔周边的振捣情况。
为整个岩土工程的设计及施工过程提供相关地质资料及技术指导参考是外业勘察工作的主要工作内容。但是在实际勘察工作过程中,部分施工单位在开工前未能充分地了解工程的建设标准及施工背景资料等,导致外业勘察工作在进行中没有具体的工作对象,缺乏针对性,使其工作效果不尽人意并无法对工程项目起到有效的指导作用。
1.2勘察工作量未能达到标准
在岩土工程外业勘察工作中,对固定勘察点的位置有着明确的规定,全面覆盖勘探点才能使得勘察工作规范化并取得成效。但是,在实际勘察过程中,部分施工单位偷工减料,为根据勘察要求进行勘探点的布设工作,同时为了节省工作时间、减少工作量未按照工程施工标准进行,对勘探深度及孔距定位等问题为进行规范化的操作。这些情况使得外业勘察工作有名无实,不达标的工作量会直接导致外业勘察工作效率低下。
1.3外业勘察工作不够规范化
根据外业勘察工作的相关规范要求,对勘察工作的具体实施流程以及操作标准有着明确的规定。但是在实际的工作中,部分施工单位未按照要求进行作业,例如在砂石层及粉土层等进行钻孔时,泥浆护壁的质量不符合标准,或者泥浆的浓度未按照要求进行调配,这样不仅容易造成塌孔现象的发生,对外业勘察工作也造成了极其严重的影响。此外,部分单位在对地质情况进行取样及测试时也不按照规范要求进行,没有对地层的实际情况进行准确勘察,地下水位的测量工作也时常出现差错,这些情况都直接影响整个勘察工作的结果,并且导致岩土工程无法正常进行。
2提高外业勘察工作质量的具体措施
2.1勘察工作的布设及施工安排
勘察队伍在作业前应首先对工程项目的整体要求及资料进行充分了解和分析,对勘探点的布设应先进行相关实验,对其间距及深度等方面进行准确定位。在勘察过程中严格按照标准要求进行,通过测量放样确保勘探点布设的科学性与合理性。在勘察工作开始前还需对钻探的设备进行检查和校正,勘察工作人员应能够熟练操作机器,以保证勘察工作能够有序进行。同时,在设计钻孔施工流程时还应综合全面地考虑到地层的支撑能力等因素,保证钻孔工作的质量及工作量合理。
2.2严格规范钻孔工作
1)对钻孔工作进行详实的记录。勘察人员首先应提高自身的工作记录意识,在钻孔作业过程中对钻孔的深度及位置等实际情况进行全面、精确的记录,并且对钻孔施工结束后的具体应用情况进行考察,通过及时记录并整理钻孔记录为外业勘察工作提供参考资料。
2)设计合理的钻孔位置。钻孔深度及位置等因素会对工程的负荷能力估算工作直接造成影响,合理的钻孔位置设计能够保证整个工程的稳定性。钻孔人员应根据规范要求严格按照设计方案进行,在作业中垂直地将钻头对准钻孔点、通过四点拉绳的方法对钻孔位置的变化进行判断、控制钻孔位置的精确性等。
3)钻孔工作人员在开始作业前首先应对钻机设备进行检测以保证其工作稳定性,并对钻杆的垂直度及钻进中的倾斜性进行校正,还需对钻进的速度进行控制并控制其受到的压力程度。在钻孔作业过程中操作机具的工作人员不能擅自离开工作岗位。
4)在对钻孔工作过程进行记录时,应选择具有扎实编写经验及地质工程理论基础的人员进行,根据土层的实际情况以及岩土风化情况等对钻孔作业进行编写,并且应具有一定的问题针对性。
2.3规范钻孔采样工作
1)应完善对钻孔工作人员的培训工作。在进行钻孔采样前,对钻孔工作各阶段的勘测、监管及施工人员的基本业务能力进行培训以确保各部分工作人员对本职工作有清楚的认识,同时还应对工作任务进行合理分配,提高所有钻孔工作者的安全意识及其工作责任感。
2)做好采样工作。在开展钻孔试验工作前应先对钻孔进行清理,同时使用捞砂筒等装置对砂类土进行试验、使用厚壁取土器对枯性土进行试验等。在钻孔试验结束后还需与相关地质检测工作者及时联系,对钻孔的质量进行全面综合的判断。
3)提高岩芯采取率并合理摆放岩芯。勘测工作者可以通过对钻孔设备进行调试、优化钻孔工艺等方式提高岩芯的采取率;在设置钻孔深度时应以岩芯的长度为准,并以岩芯的实际样貌作为控制回次进尺的依据。
2.4规范地下水勘探工作
进行地下水勘察工作时应在钻孔被清理后以实际的测量标准为依据,并对地下水位采样的测量精确性进行保证,通过分层或分段的测量方式对地下水水位进行采样测量以避免外来水产生的干扰因素。
近年来,由于科技水平提高,岩土工程地质勘察设备和技术也不断提高,这也要求岩土工程地质勘察人员也需要具备更高的技术素养和实际操作能力,才能正确使用先进的勘察设备。但是,实际岩土工程一线地质勘察工作人员为农民工,他们不具备专业的技术知识和操作技能,也缺乏相应的安全意识和质量意识,导致地质勘察质量难以得到保证。不仅如此,许多岩土工程地质勘察工作的工期较短,促使勘察人员采用不规范、不科学的方法进行岩土勘察,导致勘察结果与实际结果的误差较大,严重干扰正常的岩土工程地质勘察工作,得出的勘察结果报表也不具有真实性。
1.2勘察方法
勘察方法问题主要表现在勘探钻进方法单一和取样方法不合理上。钻井措施需要根据地质条件选择勘探方法,这要求勘探单位对工程情况进行详细的地质调查,在根据勘探与布置勘探工程的结果选择勘探方法。但是一些勘探单位在未进行地质调查的情况下直接使用电力设备和机械设备进行钻进,不仅增加勘探时间,也消耗更多的资源。在取样方法上,勘探单位未根据设计勘察点的实际情况进行取样。如有些人员对软弱下卧层不进行取样分析,甚至因为表面上满足不少于件组的要求而将应当分层的层位加以合并,对数据的变异性不作检验、剔除。勘察结果经不得推敲,严重影响工程设计和建设质量。
1.3市场制度
虽然近年来我国岩土工程地质勘察单位的数量显著增加,但地质勘察市场化程度并不高,地质勘察市场制度严重缺失,市场调节作用失灵。而且许多新成立的地质勘察单位存在许多“水分”,存在许多皮包公司和外挂单位,严重扰乱地质勘察市场秩序,加剧行业内恶性竞争。激烈的恶性竞争导致一些地质勘察企业或单位为抢占勘察市场,采用压低报价方式提高市场竞争力。这种做法导致地质勘察单位为减少损失而采取偷工减料方式降低勘察成本,最终影响地质勘察质量。
2.岩土工程勘察质量控制对策勘察
2.1建立高水平勘察队伍
针对当前许多一线地质勘察人员非专业人员问题,首先可通过招聘方式引进专业人才,巩固一线地质勘察队伍,提高专业勘察能力。此外,还应针对当前一线勘察人员专业水平较低、知识结构陈旧问题,应加强人员培训工作,实现知识结构更新与新技术设备推广,提高岩土勘察工程人员的专业素质。最后,建立有效的激励机制。如建立两支或以上勘察队伍,实行内部竞争制度,促使勘察人员主动提高自身专业水平。
2.2运用新的勘察方法和技术
运用新的勘察方法和技术不仅可以提高勘察效率,还能提高勘察结果的质量和准确性,提高取样工作的精度。在选择钻进方法上,勘察人员要严格根据勘察规范做好实地地质勘察工作,并以此为基础选择正确的钻进方法;再结合更先进的钻探设备,改进传统钻探技术方法的不足。提高勘察方技术和方法的数字化水平,国际工程施工所采用的先进的设备一般都是数字化管理、智能控制。我国许多较为先进的岩体勘察部门也已经引进了先进的数字技术替代了传统的勘察技术。例如地形勘测方面,传统地形勘测需要借助手工测量,容易引起较大的误差。如采用新型数字化设备,可以方便地得到较为精确的测量结果。对于取样问题,应控制取样质量。如根据不同地质条件的不同选取不同的样本,如不同深度、不同类型的地质样本。
2.3完善岩土工程地质勘察制度
针对地质勘察市场混乱问题,必须建立有效的勘察监督制度,实行严格规范的勘察监督制度对勘察工作进行有效的监督,实行事前、事中和事后控制相结合,最大限度避免不当行为,保证勘察质量。严格市场准入机制,建立注册土木工程师制度。市场因素对勘察质量主要由于地质勘察资质门槛不高,导致地质勘察企业水平参差不齐。因而应尽快实施注册土木工程师制度,控制地质勘察企业及个人的职业资质。最后,加强勘察涉及单位的质量认证,健全质量管理。如采用PDCA循环思进行岩土工程勘察的实施和管理,提高勘察设计能力。
1.2场地微振动测试为了能够更好地提高抗震设计的质量,可以对场地微震动进行测试,对脉动幅度值等参数进行确定,从而将场地内的地震区进行划分。另外,在室内外测试过程中,利用各种检测技术可以获取各种数据资料,通过对这些数据资料进行分析和研究,从而确保能够获得更加准确和可靠的岩土工程设计参数。
2地理信息系统
当前地理信息系统已经开始广泛应用在空间数据处理中,其主要是以地理坐标为主,通过勘察来获取某一区域内的数据资料,从而利用地理信息系统来有效管理岩土工程勘察信息。地理信息系统在应用过程中得以不断的完善,其功能也不断的增多,不仅具有输入、编辑、维护图形数据和属性数据的功能,同时对于文件型图形数据和关系型的属性数据还具有有效的连接功能,这样不仅有效确保了这两种不同的数据库能够互相进行访问,还可以对图形数据进行更好的分析。由于是完全面对用户进行界面设计,而且还能够提供相应的接口,这样可以有效确保二次开发的顺利进行。利用地理信息系统的空间信息处理能力,可以有效确保信息管理系统可视化功能的实现。当前地理信息系统技术和功能不断完善和发展,其应用领域也在不断的扩大。地理信息系统应用在民用建筑岩土工程勘察工作中,不仅可以将地质资料在工程中进行输入和查询,还可以使可视化综合动态查询和检索功能得以实现,有效确保了勘察信息的真实性和可靠性,这样就可以为勘察管理部门提供更真实的数据,确保其决策的科学性和合理性,有利于更好地指导岩土勘察工作的实施。
3遥感技术
利用遥感技术可以确保探测范围和信息量的进一步扩大,同时通过多种先进的技术手段,可以在短时间内即获取到相应的信息,可以实现动态的监测。而且利用遥感技术收集到信息后,可以对信息进行存贮、传输,这对于信息的进一步应用带来了较大的便利。在民用建筑岩土工程勘察中利用遥感技术,可以更好地显现出地域内的不同地貌特征,为工程建设方案的设计提供科学的依据,有利于更好地掌握复杂的地理环境。
2土压力概述
2.1挡土墙的类型
在平常的工程中,比如常见的土木、水利、交通等工程中,在支护结构施工中经常遇到,挡土结构是支持一些天然或人工边坡坍塌的预防作用,挡土是一种保持土体稳定性的建筑物,故又被称为挡土墙。常用的挡土在路基挡土墙基础两侧壁,两侧壁上,对翼墙进出口和两个侧壁,水力结构桥台,河岸的防护墙,双方港口的边坡挡土墙墙,地下结构的边墙,等。由上面可知挡土墙是多种作样的,如果根据挡土墙的特点可以将其分为重力式挡土墙,悬臂式挡土墙,扶臂式挡土墙,支撑墙,板桩墙挡土墙,锚定板挡土墙,加筋土挡土墙等等。
2.2作用于挡土墙上的土压力
作用在挡土墙上的土压力的来源是土,地下连续墙等结构上的挡土墙土压力,无论什么样的建筑物承受从的侧压力就是土压力。因此,土压力是在保留部分设计的主要考虑因素,检查土壤结构的稳定性。自从十八世纪开始就有许多学者意识到了这个问题并对此进行了研究,而且很多学者还得到了不错的效果并对应提出了许多土压力的计算理论和计算方法。其中最为著名的是1773年库仑(C.A.Cuolomb)提出的土压力理论和1857年朗肯(W.J.Ranklne)提出的土压力理论,这两个土压力理论子已广泛应用于土压力的计算,基础仍在工程建设。作用于挡土墙上的土压力,所受到的因素是多方面的,比如挡土墙的形式和墙体刚硬度、挡土墙的与地面倾斜度及其表面粗糙程度、挡土墙的变形和位移、填土的材料、填土表面荷载情况、地下水情况等等。当挡土墙的形式发生改变时,作用在其上的土压力的大小和分布也会随着改变。正常情况下,只要刚性挡墙,挡墙位移产生足够的,你可以把墙回填土后处于极限平衡状态,然后土压力的分布是一个三角形。恰好库仑土压力理论和朗肯土压力理论都是适用于刚性挡土墙。而柔性挡土墙由于受到墙体本身变形的影响,土压力的大小及其分布与刚性挡土墙有很大的区别。如前所述,对墙体的位移和变形会使作用在挡土墙土压力的变化。静止土压力是指壁静态,而不产生位移,不变形,墙背填挡土墙土压力填充弹性平衡状态。如果墙体填充方向偏离水平位移墙的顶部附近,或在填充墙的旋转方向,或墙在墙附近的地球旋转墙踵,偏离土体的变形方向,静止土压力时,土压力逐渐降低,逐渐失去了原来的平衡状态,如果填充的极限平衡状态,土压力作用在挡土墙被称为主动土压力。被动土压力是指墙向平移或旋转地球的方向,并填写朝墙的位移或变形的方向,墙背填土压实,因为逐渐失去原有的平衡状态,当位移达到一定数量,且土体压密到一定程度,从而使墙背填土处于被动极限平衡状态时,填土作用在挡土墙上的土压力。
3朗肯土压力理论
朗肯土压力理论第一次面世是在1857年,是由英国人朗肯(W.J.M.Ranklne)提出的,这一理论自面世以来由于其概念明确、方法简单、至今仍然被广泛应用。朗肯研究半无限土体内各点在重应力作用下,从极限平衡状态发展过程中的应力平衡状态,然后提出在挡土墙上的土压力的理论计算。这一理论的前提条件是土的极限平衡,在极限平衡的状态下提出如下的基本假定:(1)挡土墙的墙面时竖直且光滑的,接触面是毫无摩擦的;(2)挡土墙墙背面的是各向同性的均质填土,填土表面光滑;(3)在压力的作用下,足够产生位移和变形,是填土处于极限平衡状态。朗肯土压力理论是基于土的应力状态和朗肯土压力理论计算的基础上的两种理论及其研究极限平衡的半空间理论。朗肯在计算挡土墙压力时应用了半空间体的应力状态和土的极限平衡理论。直壁的第一假设回填土表面,光滑,墙的水平。在这种状态下的墙背土压力和剪切对土的界面应力为零。如果不改变右边土体中的应力状态。当主动或被动的挡土墙位移极限平衡条件,朗肯主动土压力与挡在墙背土压力被动土压力的作用。
4三维化的临塑荷载公式
是不考虑中间主应力的影响,但是最近的研究表明,中主应力对土体强度有一定影响,所以,如果计算结果没有考虑中主应力的影响会使计算结果出现误差,导致结果偏小。此外,前者还提到,土是一种颗粒材料,其强度包线和莫尔-库仑准则的三维应力是不同的,一些实验表明,在国内和国外。三维度的SMP强度准则在1974松岗元,NakaiTeruo两位科学家是非常相似的三维土压力作用下的强度包络线。因此,因此,临界荷载公式中引入了三维应力状态,不再采用莫尔-库仑准则的二维,而是直接由三维SMP破坏准则,这样子做不仅可以使现有的临塑荷载理论更为完善,还可以反映出工程实际的情况。