工程设计看岩土工程勘察工作中几个值得注意和改进的

从岩土工程设计看岩土工程勘察工作中几个值得注意和改进的问题主讲人：张旷成中国工程勘察大师摘要近年来笔者在参予岩土工程设计和参加岩土工程设计评审中，接触到各家的岩土勘察报告，感到报告中有几个值得注意和改进的问题，现提出来加以讨论，供读者参考。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数目录1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重国家标准《建筑抗震设计规范GB50011-2001》（以下简称《抗震规范》）强制性条文4.1.9条规定“场地岩土工程勘察，应根据实际需要划分对建筑有利、不利和危险的地段……”4.1.1条和表4.1.1提出了如何划分的具体规定。但笔者看见有些勘察报告对此划分并不确切，以下举两个工程实例加以分析。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重实例1深圳地区某地质灾害的挡土墙加固工程。挡土墙高度小于10m，系八十年代兴建的浆砌片石挡墙，挡墙上、下均有多层建筑，经地质灾害调查评估，认为由于挡墙年久失修需要对挡墙进行加固，由此进行了勘察工作，勘察结果，场地并没有已有滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害，但勘察报告的结论是将该场地划为“危险地段”。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重笔者认为将此场地划为“危险地段”是不合适的。按《抗震规范》危险地段是“地震时可能发生滑坡、崩塌、地陷、地裂、泥石流等及发震断裂带上可能发生地表错位的部位”。深圳地区，抗震设防烈度为7度，设计地震加速度为0.1g。在历史上，深圳市地震活动很不强烈，自有史记载以来，未见破坏性地震。在建市初期和以后，深圳市有关部门进行过专门性地震地质工作，结论是：深圳不具备发生大于5级地震的构造条件，在此地震地质背景条件下，上述场地不可能由于地震而产生滑坡、崩塌、泥石流等地质灾害。因而上述场地不能定为“危险地段”。由于场地内有陡坎，按“不利地段”的“非岩质的陡坡、边坡的边缘”条件，将场地定位“不利地段”是可以的。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重实例2广东东莞地区某建设场地的岩土工程勘察报告，在场地稳定性评价一节中写到：在场地西北角有数个钻孔揭露了断层角砾岩，厚度13.0～39.3m，层顶埋深9.8～40.0m，走向近南北，倾向西，倾角60o左右，据区域地质成果，该断层总体走向北西，延伸长度15km，角砾岩带长2km以上，按断层规模，系浅切割断层，属非发震断裂，但断层带影响带较宽，结构面较松弱，在地震作用和地应力失去平衡条件下，可能发生滑动。由此，该勘察报告结论，本场地为“不利～危险地段”。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重笔者认为这个判别结论是不合适的，东莞地区，抗震设防烈度为6度，设计地震和速度为0.05g。按《抗震规范》4.1.7条条文说明，在地震烈度小于8度的地区，地面一般不会产生断裂错动。本场地为6度区，没有产生如此大的地震作用和地应力致使断裂失去平衡产生滑动的条件，因而不宜判定为“不利地段”，更不应判定为“危险地段”，按4.1.1条条文说明，可判定为“可进行建设的一般场地”。1.建筑抗震地段类别的划分需要慎重值得特别注意的是《抗震规范》3.1.1条强制性条文指出，选择建筑场地时，……，对不利地段，应提出避开要求；当无法避开时，应采取有效措施，不应在危险地段建造甲、乙、丙类建筑。勘察单位在判定和划分抗震地段类别时，要了解判别的后果及其利害关系，它涉及到场地去舍的重大原则问题，需要高度慎重。2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分在广东地区，大部分大直径灌注桩桩基均以微风化岩作为桩端持力层，此时除应通过岩芯进行单轴抗压强度试验以判定基岩坚硬程度外，还要判定基岩岩体完整程度，对于前者，几乎所有勘察单位都会这样做，只是取岩芯的数量和代表性方面，各有差异；而对后者，有关基岩完整程度的判定多数单位还是按野外描述，以国标《岩土工程勘察规范GB50021-2001》（以下简称《勘察规范》）附录A.O.2作定性判定，这样判定结果，往往会因人而异，有时差异甚大。建议按“完整性指数”以《勘察规范》表3.2.2-2的规定进行判定，现举一个工程实例来加以说明。2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分实例深圳皇岗～香港落马洲第二公路桥桥基工程详细勘察阶段报告第二公路桥横跨深圳河，主桥长190m，宽23m，双向四车道为过境货车专用桥，桥墩采用大直径桩基，桩基的持力层有两种岩性，香港侧为微风化板岩，4个试样和单轴极限抗压强度平均值MPa，经实测岩块压缩波波速的中值为3540m/s，岩体压缩波波速的中值为2496m/s；深圳侧岩性为微风化花岗岩，9个试样饱和单轴极限抗压强度平均值MPa，岩块压缩波波速的中值为3316m/s，花岗岩岩体压缩波波速的中值为2730m/s。5.56uqmprV,mpmV,3.62qumprV,mpmV,2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分计算两种岩性的完整性指数：（1）微风化板岩微风化板岩的完整性指数的中值介于0.55～0.35之间应属“较破碎”。vI497.0705.035402496222,,mprmpmvVVI497.0vI2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分（2）微风化花岗岩微风化花岗岩的完整性指数的中值介于0.75～0.55之间应属“较完整”。677.0823.0.03316273022vI677.0VI2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分微风化板岩单轴极限抗压强度平均值MPa，属“较硬岩”，岩体完整性指数属“较破碎”，按《勘察规范》表3.2.3-3，岩体基本质量等级属Ⅳ类；微风化花岗岩MPa，属“坚硬岩”，，属“较完整”，岩体基本质量等级属Ⅱ类，说明两侧岩体基本质量等级有明显差异，建议设计加以考虑。5.56uq497.0vI3.62uq677.0vI2.岩体完整程度建议按完整性指数作定量划分通过上述工程实例分析，建议今后岩体完整程度按实测岩块、岩体的压缩波以完整性指数作定量划分，使对岩体的基本质量等级有更为确切的认识和评价。3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.1淤泥沉降计算方法对比深圳地区的海积淤泥，为新近沉积的全新世地层，年龄为640±70～2150±90，三个代表性工程，每个工程近90个试样（其中，，值数量较少）土工实验所测得的物理力学性质参数统计如表3.1。34Q14CccC3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取三个工程所测得的平均值很接近，反映了深圳海积淤泥的性质，由于后海湾填海工程更接近于陆域，其性质较其它两个工程略好。3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取目前计算软土沉降的方法有两种：一种是按～曲线计算，另一种是按～曲线进行计算。现以后海湾填海后的城市道路路基为例，进行两种方法的对比，路基下为10m厚的流塑状淤泥，路堤加固处理交工面高程为+3.2m，其上为结构层及路面，路面高程为+4.0m，地下水位按多年平均低潮位-0.28m计算，淤泥顶面高程按-1.5m计。预留淤泥固结沉降的填土荷载按淤泥厚度25％考虑。epeplg3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取作用于淤泥层顶面的附加压力计算如下：—行车荷载按汽车－超20级，以土柱高0.78m计，＝0.78×19＝14.8kPa—路面及结构层的附加压力，＝0.8×24＝19.2kPa—交工面高程至地下水位的填土附加压力，＝(3.2+0.28)×19＝66.12kPa0p1p1p2p2p3p3p3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取—地下水位至淤泥层顶面的填土附加压力，＝（1.5-0.28）×9＝10.98kPa—预留淤泥固结沉降后的填土附加压力，＝kPa—采用超载预压，按超载土为2.0m计算，＝2×19＝38kPa4p4p5p5p5.22910%25＝6p6p作用于淤泥顶面上的附加压力：kPa按172kPa计。3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取6.1716543210ppppppp3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取选择曲线1，按标准固结方法试验，其物理力学性质参数接近于后海湾淤泥土性参数平均值的典型曲线计算。其天然密度g/cm3、天然含水率、天然孔隙比，压缩指数，其各级压力下的孔隙比（～曲线的实测值）如表3.2：5.1%4.82w235.2e728.0cCeplg3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取3.深圳地区海积淤泥的沉降计算方法对比及计算参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取4.1计算稳定性所需抗剪强度参数稳定性验算往往需要进行整体稳定性验算、抗隆起稳定性验算、抗滑移稳定性验算等，这些验算需要用到土的抗剪强度参数。这类稳定性问题往往都是由于基坑底部存在软粘土，且系快速开挖、卸荷所造成。由于快速卸荷，土中剪应力快速增加，对于粘性土，尤其软粘土，其超静孔隙水压力来不及消散，土体亦没有充分时间产生固结，因而为这类问题计算提供的抗剪强度参数的试验方法宜采用三轴不固结不排水剪（UU）或直剪的快剪方法。基底抗隆起稳定性验算，规范就明确规定由十字板试验或三轴不固结不排试验确定。4.基坑工程中抗剪强度参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取4.基坑工程中抗剪强度参数的选取5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数5.嵌岩桩承载力计算分析和所需岩土工程参数从上述对比结果看出两种方法计算结果是很接近的，当深径比较小时，《桩规》略大于《高规》，较大时，相反。5.2嵌岩桩计算所需岩土工程参数从上述计算分析中可看出：为嵌岩桩单桩极限承载力计算需要勘察报告提供中风化、微风化的准确分层、饱和单轴极限抗压强度及岩体的完整程度，在提供后两者参数时，应保证有足够的测试数量和取值代表性。谢谢大家！