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摘要:对于岩土工程的勘察过程,我们不可避免的会遇到有关软土地基的地质问题。因此在我们确保工程能够安全、稳定开展的情况下,需要对软土的基本特征、勘察基本流程及勘察关键问题等方面做好详细的分析与准备。
关键词:软土地基;岩土工程;存在的问题
一、软土地基的基本特征
所谓的软土是指外观以灰色为主、天然孔隙比大于或者等于1.0、天然含水量大于或等于液限的细粒土。软土的基本特征主要有:
(一)透水性较差
虽然软土含水量很高,但是透水性较差。透水性差,就导致了修建在软土地基之上的建筑物沉降延续时间较长,有的甚至在数年以上。在软土地基加载初期,会出现较高的孔隙水压力,从而整个地基的强度都会受到不同程度的影响。
(二)强度差
根据试验,软土在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度,但一经扰动,抗剪强度将显著降低。软土的不排水抗剪强度一般小于20kPa,承载力很低,边坡稳定性极差。
(三)不均匀
考虑到软土所沉积与形成的环境不同,其土质的均匀性较差。因此,在实际的岩土工程当中,很容易出现不均匀的沉降问题。
(四)触变性
当原状土受到扰动后,由于土体结构遭到破坏,强度会大幅度降低。触变性用灵敏度St表示,软土属于高灵敏土或极灵敏土,受到振动荷载后,易产生侧向滑动、挤出等现象。
(五)流变性
软土在长期荷载作用下,除产生排水固结引起的变形外,还会发生剪切变形。剪切变形发展缓慢,延续时间较长,对建筑物地基沉降及边坡稳定性均有不利影响。
(六)高压缩性
软土属高压缩土,压缩系数较大。因此软土地基上建筑物沉降较大。
二、软土岩土工程勘察的基本流程
(一)确定等级
岩土勘察的等级需要根据工程的性质进行划分,现场的场地复杂程度、地基的设计和复杂程度等,根据岩土工程勘察规范进行分析和划分,结合工程实践对工程的等级进行划分,如某工程按照規范设定为二级,则其复杂程度、场地等级等均按照二级标准,即存在杂填土、粉质土、灰色粉质粘土、细砂、中粗砂、粉质粘土,因此综合判断场地的勘察等级为乙级标准。
(二)确定勘察措施和工作量
在实施具体的勘测之前因确定工作的基本工作量,初步选定勘察措施。如工程勘察中按照建筑物周边来布置勘察点,设定其间距和孔深,并计算整个工程的钻孔数量。同时对每个钻孔的深度和标准进行规范化设定,最终汇总整个工程需要的工程量和基本采样的数量,以此为依据制定具体的检测方式或者工程实施的步骤,这样可以保证整个勘察有计划的进行,保证设备、人员等资源的充足,提高勘察的质量。
(三)确定取样的数量
针对前面的工作量确定取样的数量,以此为检测试验制定一个完善的流程,保证试验充分,并且明确勘察试验的具体时间表,为后续施工提供参考。另外,在针对前期的勘察情况,应针对性的制定试验取样的数量和位置,并做好准备工作,如果出现增加取样数量的情况也能在规定的时间内完成对样品的检测,避免资源短缺的情况而影响检测试验。
(四)项目的水文情况
在勘察过程中应对项目区域的水文情况进行了解,如确定地下水的类型、径流、排泄等情况。因为软土受到水的影响较大,地下水的波动会直接导致勘察结果的改变,因此应针对地下水的情况而制定勘察和试验的措施,避免周期性出现的地下水影响勘察工作的开展和试验的结果。
三、软土地基勘察的关键问题
(一)土层检测
在勘察中除了对土层的类型、条件、分布情况等进行勘察外,还应当对软土的排水固结条件、沉降速度、强度增加等情况进行细致统计与试验,特别是薄层中夹杂着砂层的情况;土层的均匀度指标是指土层厚度、延性强度、立体分布状况的变化情况等;作为浅层基础、深基础土层的持力层的埋藏情况进行勘察,即前面提及的硬土层情况;在基础影响的范围内对基岩的情况进行勘察,描述其分布特点和风化的程度。
(二)力学性质
在软土的勘察中应对其力学性质进行评价,探测软土的固结历史,对欠固结或者固结正常、超固结的情况进行勘察和分析。先期固结压力前后变形的性能并不相同,不同的固结历史的软土的应力存在的特征是不同的,因此在勘察中应对其进行重点分析,以此确定前期固结的压力;同时对其变形参数进行测定,室内试验中应确定先期固结压力、压力系数、压力指数、回弹指数、固结系数等各种参数的具体数值,以此指导施工实践;对地下的地层进行全面的勘察和分析,以此准确描述地层的具体结构情况,有助于对软土层的进一步了解;对施工中的措施可能引起的软土性能改变进行预测,包括其强度、压缩性等的改变。
(三)勘察技术选择
软土的勘察的过程中其主要的目的就是获得其埋藏条件和分布范围、物理力学性质等,即描述其对工程性质,同时以此为依据提出施工中对软土的处理措施等。通常采用的方式是钻探、静探、标准贯入、十字板等技术,同时辅助以物探技术,即采用多种方法进行勘察。
1.钻探技术
此种技术是岩土工程中较为常见也重要的技术措施,也是划分土层的重要环节,对揭示软土厚度、状况、颜色等进行描述,尤其可以探明地下水的深度、径流、排泄等条件,确定岩土的主要物理和力学指标。在工程中软土地基的勘察中为了避免对软土的扰动,地层性质不遭到破坏,因此采用钻探的方式是比较合理的。当需要采用护壁回转钻探的时候应采用完善的保护措施,防止出现软土地基结构性破坏从而影响对原始土层的性质分析。对软土取样的时候可以采用薄壁取土器静压方式,从取样值试验的全部过程都应当采用有效的措施保证土样的性质不发生改变,尤其是水分的保护;对与细砂层也可以采用标准贯入器取样并选择具有代表性的地段采用薄壁取土采样在三件以上的式样以此保证颗粒分析的准确性。
2.现场检测技术
在实际的勘测中,因为软土的性质特殊,具有触变性和流变性等不利于检测的物理性质,其土样很容易出现水流失,容易被扰动而出现性质改变,因此仅仅利用钻探技术对其进行取样是不能完全描述其物理力学性质的,因此可以采用原地检测的方式对其进行检测,针对软土的具体特征和工程等级选择具体的原位检测技术。软土地基的勘测中常用的现场原位检测技术有标准贯入试验、轻型动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等。
3.物探技术
在软土地基的勘测中如果常规的原位检测技术不能很好的满足勘测需求的时候,而场地的地理位置和情况适合采用地球物理技术进行勘测的时候就可考虑采用物探的方式结合常规的原位检测技术共同对地基进行勘测。
4.室内试验
在地基土实际采样完成后,就是对土样进行室内的土工试验获得更多的物理和力学数据。土工试验的内容包括软土的物理性质、化学形式、力学性质试验,其中软土力学形式是最为重要的检测指标。一般对工程项目的地基检测要求固结不排水抗剪试验、无侧限抗压强度试验、固结和直剪试验等。
四、结束语
软土地基是一种常见的地质情况,对其准确的勘察是工程能否顺利进行的主要基础。在大量的工程实践中证实土工计算中较为重要的土工性质指标是关系到软土性质分析的重要数据,对计算的结果与实际情况的影响较大,并直接影响施工方案的选择与措施优化。而勘察、取样、试验、数据处理、数据分析则是一个完整的分析过程,因此在实际的操作首先应根据实际的情况选择正确的勘察措施,然后在对试验进行细致控制保证试验和检测的结果得到准确,最后利用合理的计算方式和参数分析获得更加准确的结论。
参考文献:
[1]王敏。浅谈如何有效地提高软土地基勘察的工作效率[J]。山西建筑,2009,(13)。
[2]李永美。软土勘察采集的数据处理分析[J]。河南水利与南水北调,2009,(11)。
关键词:软土地基;岩土工程;存在的问题
一、软土地基的基本特征
所谓的软土是指外观以灰色为主、天然孔隙比大于或者等于1.0、天然含水量大于或等于液限的细粒土。软土的基本特征主要有:
(一)透水性较差
虽然软土含水量很高,但是透水性较差。透水性差,就导致了修建在软土地基之上的建筑物沉降延续时间较长,有的甚至在数年以上。在软土地基加载初期,会出现较高的孔隙水压力,从而整个地基的强度都会受到不同程度的影响。
(二)强度差
根据试验,软土在结构未被破坏时具有一定的抗剪强度,但一经扰动,抗剪强度将显著降低。软土的不排水抗剪强度一般小于20kPa,承载力很低,边坡稳定性极差。
(三)不均匀
考虑到软土所沉积与形成的环境不同,其土质的均匀性较差。因此,在实际的岩土工程当中,很容易出现不均匀的沉降问题。
(四)触变性
当原状土受到扰动后,由于土体结构遭到破坏,强度会大幅度降低。触变性用灵敏度St表示,软土属于高灵敏土或极灵敏土,受到振动荷载后,易产生侧向滑动、挤出等现象。
(五)流变性
软土在长期荷载作用下,除产生排水固结引起的变形外,还会发生剪切变形。剪切变形发展缓慢,延续时间较长,对建筑物地基沉降及边坡稳定性均有不利影响。
(六)高压缩性
软土属高压缩土,压缩系数较大。因此软土地基上建筑物沉降较大。
二、软土岩土工程勘察的基本流程
(一)确定等级
岩土勘察的等级需要根据工程的性质进行划分,现场的场地复杂程度、地基的设计和复杂程度等,根据岩土工程勘察规范进行分析和划分,结合工程实践对工程的等级进行划分,如某工程按照規范设定为二级,则其复杂程度、场地等级等均按照二级标准,即存在杂填土、粉质土、灰色粉质粘土、细砂、中粗砂、粉质粘土,因此综合判断场地的勘察等级为乙级标准。
(二)确定勘察措施和工作量
在实施具体的勘测之前因确定工作的基本工作量,初步选定勘察措施。如工程勘察中按照建筑物周边来布置勘察点,设定其间距和孔深,并计算整个工程的钻孔数量。同时对每个钻孔的深度和标准进行规范化设定,最终汇总整个工程需要的工程量和基本采样的数量,以此为依据制定具体的检测方式或者工程实施的步骤,这样可以保证整个勘察有计划的进行,保证设备、人员等资源的充足,提高勘察的质量。
(三)确定取样的数量
针对前面的工作量确定取样的数量,以此为检测试验制定一个完善的流程,保证试验充分,并且明确勘察试验的具体时间表,为后续施工提供参考。另外,在针对前期的勘察情况,应针对性的制定试验取样的数量和位置,并做好准备工作,如果出现增加取样数量的情况也能在规定的时间内完成对样品的检测,避免资源短缺的情况而影响检测试验。
(四)项目的水文情况
在勘察过程中应对项目区域的水文情况进行了解,如确定地下水的类型、径流、排泄等情况。因为软土受到水的影响较大,地下水的波动会直接导致勘察结果的改变,因此应针对地下水的情况而制定勘察和试验的措施,避免周期性出现的地下水影响勘察工作的开展和试验的结果。
三、软土地基勘察的关键问题
(一)土层检测
在勘察中除了对土层的类型、条件、分布情况等进行勘察外,还应当对软土的排水固结条件、沉降速度、强度增加等情况进行细致统计与试验,特别是薄层中夹杂着砂层的情况;土层的均匀度指标是指土层厚度、延性强度、立体分布状况的变化情况等;作为浅层基础、深基础土层的持力层的埋藏情况进行勘察,即前面提及的硬土层情况;在基础影响的范围内对基岩的情况进行勘察,描述其分布特点和风化的程度。
(二)力学性质
在软土的勘察中应对其力学性质进行评价,探测软土的固结历史,对欠固结或者固结正常、超固结的情况进行勘察和分析。先期固结压力前后变形的性能并不相同,不同的固结历史的软土的应力存在的特征是不同的,因此在勘察中应对其进行重点分析,以此确定前期固结的压力;同时对其变形参数进行测定,室内试验中应确定先期固结压力、压力系数、压力指数、回弹指数、固结系数等各种参数的具体数值,以此指导施工实践;对地下的地层进行全面的勘察和分析,以此准确描述地层的具体结构情况,有助于对软土层的进一步了解;对施工中的措施可能引起的软土性能改变进行预测,包括其强度、压缩性等的改变。
(三)勘察技术选择
软土的勘察的过程中其主要的目的就是获得其埋藏条件和分布范围、物理力学性质等,即描述其对工程性质,同时以此为依据提出施工中对软土的处理措施等。通常采用的方式是钻探、静探、标准贯入、十字板等技术,同时辅助以物探技术,即采用多种方法进行勘察。
1.钻探技术
此种技术是岩土工程中较为常见也重要的技术措施,也是划分土层的重要环节,对揭示软土厚度、状况、颜色等进行描述,尤其可以探明地下水的深度、径流、排泄等条件,确定岩土的主要物理和力学指标。在工程中软土地基的勘察中为了避免对软土的扰动,地层性质不遭到破坏,因此采用钻探的方式是比较合理的。当需要采用护壁回转钻探的时候应采用完善的保护措施,防止出现软土地基结构性破坏从而影响对原始土层的性质分析。对软土取样的时候可以采用薄壁取土器静压方式,从取样值试验的全部过程都应当采用有效的措施保证土样的性质不发生改变,尤其是水分的保护;对与细砂层也可以采用标准贯入器取样并选择具有代表性的地段采用薄壁取土采样在三件以上的式样以此保证颗粒分析的准确性。
2.现场检测技术
在实际的勘测中,因为软土的性质特殊,具有触变性和流变性等不利于检测的物理性质,其土样很容易出现水流失,容易被扰动而出现性质改变,因此仅仅利用钻探技术对其进行取样是不能完全描述其物理力学性质的,因此可以采用原地检测的方式对其进行检测,针对软土的具体特征和工程等级选择具体的原位检测技术。软土地基的勘测中常用的现场原位检测技术有标准贯入试验、轻型动力触探试验、静力触探试验、十字板剪切试验等。
3.物探技术
在软土地基的勘测中如果常规的原位检测技术不能很好的满足勘测需求的时候,而场地的地理位置和情况适合采用地球物理技术进行勘测的时候就可考虑采用物探的方式结合常规的原位检测技术共同对地基进行勘测。
4.室内试验
在地基土实际采样完成后,就是对土样进行室内的土工试验获得更多的物理和力学数据。土工试验的内容包括软土的物理性质、化学形式、力学性质试验,其中软土力学形式是最为重要的检测指标。一般对工程项目的地基检测要求固结不排水抗剪试验、无侧限抗压强度试验、固结和直剪试验等。
四、结束语
软土地基是一种常见的地质情况,对其准确的勘察是工程能否顺利进行的主要基础。在大量的工程实践中证实土工计算中较为重要的土工性质指标是关系到软土性质分析的重要数据,对计算的结果与实际情况的影响较大,并直接影响施工方案的选择与措施优化。而勘察、取样、试验、数据处理、数据分析则是一个完整的分析过程,因此在实际的操作首先应根据实际的情况选择正确的勘察措施,然后在对试验进行细致控制保证试验和检测的结果得到准确,最后利用合理的计算方式和参数分析获得更加准确的结论。
参考文献:
[1]王敏。浅谈如何有效地提高软土地基勘察的工作效率[J]。山西建筑,2009,(13)。
[2]李永美。软土勘察采集的数据处理分析[J]。河南水利与南水北调,2009,(11)。