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。
現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)與監(jiān)測(cè)
用專門的觀測(cè)儀器對(duì)建筑區(qū)工程地質(zhì)條件各要素或?qū)こ探ㄖ顒?dòng)有重要影響的自然(物理)地質(zhì)作用和某些重要的工程地質(zhì)作用隨時(shí)間的發(fā)展變化,進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)期的重復(fù)測(cè)量的工作。觀測(cè)的主要內(nèi)容有:巖、土體位移范圍、速度、方向;巖、土體內(nèi)地下水位變化;巖體內(nèi)破壞面上的壓力;爆破引起的質(zhì)點(diǎn)速度;峰值質(zhì)點(diǎn)加速度;人工加固系統(tǒng)的載荷變化等。此項(xiàng)工作主要是在論證建筑物的施工設(shè)計(jì)的詳細(xì)勘察階段進(jìn)行,工程地質(zhì)作用的觀測(cè)則往往在施工和建筑物使用期間進(jìn)行。長(zhǎng)期觀測(cè)取得的資料經(jīng)整理分析,可直接用于工程地質(zhì)評(píng)價(jià),檢驗(yàn)工程地質(zhì)預(yù)測(cè)的準(zhǔn)確性,對(duì)不良地質(zhì)作用及時(shí)采取防治措施,確保工程。
鉆孔地質(zhì)柱狀圖是表示該鉆孔所穿過的地層而綜合成圖表表示。圖中表示有地質(zhì)年代、土層埋藏深度、土層厚度、土層底部的標(biāo)高、巖土的描述、柱狀圖、地面標(biāo)高、地下水水位和測(cè)量日期、巖土怎樣選取位置等。柱狀圖的比例尺一般為1:100—1:500。工程地質(zhì)鉆探的主要任務(wù)之一是在巖土層中采取巖芯或原狀土試樣。在采取試樣過程中應(yīng)該保持試樣的天然結(jié)構(gòu),如果試樣的天然結(jié)構(gòu)已受到破壞,則此試樣已受到擾動(dòng),這種試樣稱為“擾動(dòng)樣”,在工程地質(zhì)勘察中是不容許的。除非有明確說明另有所用,否則次擾動(dòng)試樣作廢。
由于土工試驗(yàn)所得出的土性指標(biāo)要保證可靠,因此工程地質(zhì)勘察中所取得的試樣必須是保留天然結(jié)構(gòu)的原狀試樣。原狀試樣有巖芯試樣和土試樣。巖芯試樣由于其堅(jiān)硬性,其天然結(jié)構(gòu)難于破壞,而土試樣則不同,它很不容易被擾動(dòng)。因此,采取原狀土試樣是工程地質(zhì)勘察中的一項(xiàng)重要技術(shù)。
但是在實(shí)際工程地質(zhì)勘察的鉆探過程中,要取得完全不擾動(dòng)試樣是不可能的。
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)康模瑤r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。