時間:2023-04-01 10:33:25
導(dǎo)言:作為寫作愛好者,不可錯過為您精心挑選的10篇巖土工程論文,它們將為您的寫作提供全新的視角,我們衷心期待您的閱讀,并希望這些內(nèi)容能為您提供靈感和參考。
在計算機(jī)和計算技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來的,以有限元為代表的數(shù)值計算是解決邊值問題的強(qiáng)有力的手段。當(dāng)用來計算彈性體時其精確程度令人嘆為觀止。其計算結(jié)果與光彈試驗結(jié)果毫厘不差,結(jié)果光彈試驗很快被廢止。土是碎散材料,而在一般數(shù)值計算中首先被假設(shè)為連續(xù)體,然后被離散化,假設(shè)各單元間的結(jié)點(diǎn)位移協(xié)調(diào),計算土體的應(yīng)力變形關(guān)系。這常常不能反映土的變形的微觀機(jī)理。以DDA(DiscontinuousDeformationAnalysis)為代表的離散單元計算方法在計算某些農(nóng)產(chǎn)品(如谷類)和工業(yè)零件(如滾珠)時是相當(dāng)成功的。以至被稱為“數(shù)值試驗”可以精確地代替模型試驗。在定性地探索土的變形的微觀機(jī)理時,也是很有價值的。但是用以描述由不同尺寸、不同形狀、不同礦物成分的顆粒組成的土,反映不同三相成分及其物理、化學(xué)和力學(xué)的相互作用,即使是可能,恐怕也是相當(dāng)遙遠(yuǎn)的事。
數(shù)學(xué)模型和數(shù)值計算預(yù)測的另一個難點(diǎn)是土的參數(shù)的選取,它受到取樣(制樣)和試驗手段的限制。原狀土在取樣過程中不可避免地受到擾動和發(fā)生應(yīng)力釋放,會破壞其結(jié)構(gòu)性。即使是重塑土試樣,制樣的方式、器具和操作程序的差別也嚴(yán)重影響試驗的結(jié)果。另一方面,目前使用的土工試驗儀器也存在局限性。以真三軸儀為例,由于邊界之間的干擾,試樣的應(yīng)力和應(yīng)變的均勻是很難保證的。
在對地基和土工建筑物的探測方面,土層的時空變異及人類活動給勘探測試及其結(jié)果的判釋造成困難。除此以外,巖土工程中的復(fù)雜邊界條件和施工過程中的諸多因素也嚴(yán)重影響工程的實(shí)際結(jié)果。
在我國每年發(fā)表和撰寫了大量的論文和報告,提出了各種理論、模型、計算方法、計算程序和技術(shù)手段,常常伴以試驗或者實(shí)測數(shù)據(jù)的驗證,其結(jié)果也常常是“符合得很好”。自己的試驗或觀測證實(shí)了理論或者方法的完美,正是:“各夸自家顏色好,百花園中各稱王?!边@種結(jié)果的可信性很值得懷疑。筆者在評閱一些論文和成果時,對于那些二者符合得完美到天衣無縫的圖與曲線,常常懷有很大的不信任感;而對于存在相當(dāng)差別,甚至坦率地承認(rèn)預(yù)測的不成功的情況,則是完全理解的??上Ш笳咻^少。
近年來,主要在國外進(jìn)行了多次的“考試”或者“競賽”活動:首先委托一個(或幾個)單位進(jìn)行所謂的“目標(biāo)試驗”,亦即需要預(yù)測或者預(yù)算的試驗或?qū)嵗F浣Y(jié)果是保密的,或者預(yù)測前不做試驗,預(yù)測以后在試驗。事先公布有關(guān)的土的一般資料、基本試驗的數(shù)據(jù)(為確定有關(guān)參數(shù))和目標(biāo)試驗的應(yīng)力(應(yīng)變)路徑。在全世界或者一定范圍征求參賽者(參加目標(biāo)試驗的人不參賽)。全部預(yù)測結(jié)果上交以后,公布試驗結(jié)果。一般是召開研討會,評估或者評分。參賽者也常常進(jìn)行申辯和總結(jié)。這是一種客觀、公正和有權(quán)威性的檢查比較方式。也是推動巖土工程發(fā)展的十分有益的活動和手段。它使我們認(rèn)識到在巖土工程領(lǐng)域,我們的認(rèn)識能力和預(yù)測能力到底有多高。
試驗方法和設(shè)備的檢驗比較
1.不同儀器的相同試驗的檢驗
1982年在法國Grenoble召開的“土的本構(gòu)關(guān)系國際研討會”上①,用劍橋式的立方體真三軸儀分別由德國的Karlsrube大學(xué)和法國的Grenoble大學(xué)對同樣的砂土和粘性土進(jìn)行復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的真三軸試驗,兩份試驗結(jié)果是存在著差別的。由于使用的儀器與土料都是相同的,差別主要源于操作方法和技巧。
1987年在美國克里夫蘭召開的“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國際研討會”上②,利用美國Case大學(xué)的空心圓柱扭剪儀和法國Grenoble大學(xué)的劍橋式立方體真三軸儀進(jìn)行砂土的相同應(yīng)力路徑的試驗。試驗內(nèi)容包括:
(1)b=不同常數(shù)的不同密度兩種砂土的真三朝試驗;其中,b=(σ1-σ2)/(σ1-σ3)
(2)在π平面上應(yīng)力路徑為圓周(兩周)的的真三軸試驗。
(b=常數(shù)的真三軸試驗與空心圓柱試驗的比較)表示了對于Hostun密砂(干密度ρd=1.65g/cm3)在b=不同常數(shù),中主應(yīng)力ρ2=500kPa保持不變,用兩種儀器試驗得到的軸向應(yīng)力與軸向應(yīng)變關(guān)系曲線,軸向應(yīng)變和體應(yīng)變的關(guān)系曲線??梢娫赽=0和0.28時,不同儀器試驗結(jié)果的差別是很大的。但是在評價它們時,主持者說:對于軸應(yīng)變,除了0.286的結(jié)果很差(verypoor)以外,其他的曲線符合的很好(verywell);(b.體應(yīng)變εv與軸向應(yīng)變εz間試驗曲線)的曲線認(rèn)為符合得很優(yōu)良(excellent)。對比我們的一些論文中理論與實(shí)際曲線二者絲絲入扣的符合,就顯得很不真實(shí)。在這兩個試驗中試樣的破壞形態(tài)也有很大不同:空心圓柱試樣發(fā)生頸縮;立方體試樣產(chǎn)生V形的剪切帶。這些差別可能是由于試樣的制樣方法不同,試樣中的實(shí)際應(yīng)力分布不同和試驗中的邊界條件不同引起的。
2.土工離心機(jī)模型試驗
1986年由歐洲共同體資助,發(fā)起“土工離心機(jī)的合作試驗”③。參賽者有三家:英國的劍橋大學(xué)、法國的道橋中心研究室和丹麥的工程院。試驗的內(nèi)容是模擬飽和砂土地基上的圓形淺基礎(chǔ)的承載力和荷載—沉降關(guān)系。試驗土料統(tǒng)一為巴黎盆地天然沉積的一種均勻石英細(xì)砂。模型地基的孔隙比規(guī)定為e=0.66(相對密度Dr=86%),規(guī)定圓形基礎(chǔ)的模型尺寸為直徑D=56.6mm,離心加速度=28.2g,基底完全粗糙。此前,由丹麥巖土研究所對于這種土進(jìn)行了物性試驗和三軸試驗,其結(jié)果公布于眾。要求荷載—沉降關(guān)系表示成無量綱的變量q/γˊnb-s/b公關(guān)系曲線。
其中:
q=基礎(chǔ)上施加的荷載(kPa)
γˊ=乙土的浮容重(kN-m3)
n=重力加速度水平,即模型比尺
b=模型基礎(chǔ)的尺寸(m)
s=基礎(chǔ)的中心垂直沉降(m)
同時也進(jìn)行了相同條件下的現(xiàn)場載荷試驗,以便與模型試驗結(jié)果對比。
這三家使出了渾身解數(shù),精心制樣、安裝、運(yùn)轉(zhuǎn)和量測,反復(fù)摸索,反復(fù)校驗,校正各種參數(shù)和影響因素。劍橋大學(xué)還在離心機(jī)上作了靜力觸探試驗。最后,劍橋大學(xué)提交了一組試驗結(jié)果,另外兩家按要求給出了一條曲線。圖2(圓形天然淺基礎(chǔ)的試驗荷載-沉降關(guān)系曲線)表示了其試驗結(jié)果,其中劍橋大學(xué)是筆者選取的最接近于要求的條件的試驗結(jié)果(e=0.664)。
可見,這種世界先進(jìn)水平的土工離心模型試驗的誤差在±30%以上。值得提出的是,這是一種條件非常簡單明確的模型試驗。而現(xiàn)場的工程實(shí)際情況的條件和影響因素遠(yuǎn)比這復(fù)雜。在這個試驗中,加載速率、模型地基砂的密度、制樣方法和運(yùn)行程序?qū)υ囼灲Y(jié)果都有影響。例如劍橋大學(xué)的試驗表明,砂土的孔隙比變化0.01(相當(dāng)于相對密度變化3%),則其承載力變化18%,如圖3(地基承載力與模型地基孔隙比間關(guān)系—劍橋大學(xué)試驗結(jié)果)所示。而由于模型地基是先制樣,后運(yùn)轉(zhuǎn),保證地基內(nèi)砂土處處均勻,孔隙比誤差在0.01范圍內(nèi)是有較大難度的。
3.單樁的動測法的考試
1992年在荷蘭海牙進(jìn)行了一次動測樁的“考試”④。在第一輪,10根預(yù)制樁預(yù)先被沉入地基,樁徑250mm,樁長18m(7#樁17m)。要求測出其預(yù)制的“缺陷”。其中一根樁完整無缺;其余的9根樁各有缺陷:頸縮、擴(kuò)徑和在不同部位的10mm寬,130mm深的刻槽。事先由特爾夫公司進(jìn)行了地基勘察,將土層資料公布于眾。有12家具有國際聲譽(yù)的公司參賽,用小應(yīng)變動測法檢測。結(jié)果是:平均測對4根;最多對7根,最少對兩根。沒有一家測出那根完整無損的樁。他們認(rèn)為對于只有10mm寬的缺痕很難分辨。
第二輪是沉入11.5m-19m長的5根樁,然后用靜載荷試驗測出極限承載力。10家公司用大應(yīng)變動測法測試其極限承載力。其結(jié)果也不樂觀。比如,由靜載試驗為340kN的一根樁,各家給出的結(jié)果分布在90kN-510kN的范圍。
4.堤防隱患檢測的“大比武”
我國目前有各類堤防25萬公里,很多已具有幾百年的歷史。是民堤逐年加高培厚或者在汛期搶修形成的。地質(zhì)條件及堤身土料和質(zhì)量千差萬別,隱患很多。1998年洪水期間發(fā)生的許多險情和決口都是由于滲透通道形成的管涌和蟻穴鼠洞、裂隙異物和局部疏松土體等造成的。為此水利部和防汛辦于1999年3月在湖南宜陽召開了“堤防隱患綜合檢測技術(shù)檢驗會”也北被稱為“大比武”。
有我國的十幾家科研院所、大專院校和少數(shù)廠家(包括美國的勞雷公司)參加。檢測堤段位于宜陽的一段廢堤上。每個參賽的檢測方法負(fù)責(zé)200米堤段,時間是兩小時。幾處“隱患”是事先人工布置的,埋設(shè)了稻草、鋼管,模擬蟻穴和鼠洞。一般在兩米深范圍內(nèi)。人們使用的測試手段包括:高密度電阻率法、瞬變電磁法、地震波法、彈性波法和探地雷達(dá)等。這些方法都有一定的分辨率限制,即分辨尺寸與深度之比一般是相對固定的。因而兩米深的隱患的檢測不應(yīng)算是難題。檢測結(jié)果聘請有關(guān)專家評審,打分。圖4(堤防隱患的檢測結(jié)果評分)所給的分?jǐn)?shù)只是相對的。組織者對于測試結(jié)果是不滿意的。參賽者各自對其結(jié)果的誤差的原因進(jìn)行了解釋。針對這種結(jié)果,水利部斥資幾百萬,開展專題研究,目標(biāo)是“傻瓜”式的快速檢測儀器和方法。關(guān)鍵問題可能是要結(jié)合各地具體情況和長期的抗洪防汛經(jīng)驗,因地制宜,積累資料和經(jīng)驗,合理判釋,儀器才會發(fā)揮作用。很難想象,可以身背“傻瓜機(jī)”,走遍天下都會靈驗。
土的本構(gòu)關(guān)系的檢驗
80年代以來,關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的“考試”至少進(jìn)行了3次。1980年美國和加拿大召開了“巖土工程中極限平衡、塑性理論和一般的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系北美研討會”⑤。會前用兩種天然粘土、一種重塑的高嶺粘土和渥太華砂進(jìn)行了一系列試驗。試驗包括:
平均主應(yīng)力p=常數(shù)的三軸試驗,
b=常數(shù)的真三軸試驗
砂土在π平面上應(yīng)力路徑為圓周的真三軸試驗
天然粘土大主應(yīng)力方向與其沉積方向成不同角度的三軸試驗。
事先將土的物性參數(shù)和基本試驗的結(jié)果公開提供。然后在全世界范圍征求參賽者。參加預(yù)測的有個不同國家的17個本構(gòu)模型。從給出的結(jié)果看,軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系(σ1-σ3)~ε1預(yù)測的精度一般尚可;體應(yīng)變預(yù)測的精度差別很大。對于應(yīng)力路徑在π平面上為圓周的情況,許多模型無能為力。由于原狀土的各向異性,對于其循環(huán)加載和超固結(jié)性狀很難預(yù)測,只有少數(shù)模型參加了預(yù)測。結(jié)果表明,沒有一個模型能夠合理地預(yù)測所有的試驗情況。正如會議主席Finn所說:“沒有給任何一個本構(gòu)模型戴上王冠”。這也是符合當(dāng)前的土力學(xué)理論發(fā)展的現(xiàn)狀的。
1982年在法國召開了“土的本構(gòu)關(guān)系國際研討會”人們用不同的理論模型對砂土和粘土的復(fù)雜應(yīng)力路徑和應(yīng)變路徑的試驗結(jié)果進(jìn)行了類似的預(yù)測。如上所述,也對試驗本身進(jìn)行了檢驗⑥。
1987年在美國克里夫蘭召開了“非粘性土的本構(gòu)關(guān)系國際研討會”⑦。會議征求對真三軸試驗和空心扭剪試驗結(jié)果用理論模型進(jìn)行預(yù)測。共有世界各國的32個土的本構(gòu)模型參賽。其中包括:
3個次彈性模型(H)
3個增量非線性彈性模型(I)
1個內(nèi)時模型(E)
9個具有一個屈服面的彈塑性模型(EP1)
10個具有兩個屈服面的彈塑性模型(EP2)
6個其他形式的彈塑性模型(EP)
會議將預(yù)測結(jié)果與試驗結(jié)果比較,按四個單項評分。評分的標(biāo)準(zhǔn)見圖5(本結(jié)構(gòu)模型預(yù)測的評分標(biāo)準(zhǔn))。規(guī)定了上下限,按統(tǒng)計方法打分。圖6(軸向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100)與圖7(體應(yīng)變與軸向應(yīng)變關(guān)系得分的直方圖—滿分100)表示出b=常數(shù)的真三軸試驗的預(yù)測得分情況??梢娖漭S向應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系預(yù)測經(jīng)過還差強(qiáng)人意;而體應(yīng)變的預(yù)測則基本是全不及格。
這些“考試”基本上反映了人們當(dāng)前認(rèn)識和描述土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的能力和水平。它表明,即使對于實(shí)驗室制作的重塑土試樣,其應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也是相當(dāng)復(fù)雜的?,F(xiàn)有的關(guān)于土的本構(gòu)關(guān)系的數(shù)學(xué)模型的描述能力在精度和條件方面都是有限的。有的模型使用了20多個,甚至40多個常數(shù),結(jié)果仍然不另人滿意。
1.土工加筋擋土墻的計算
60年代以來,隨著計算機(jī)和計算技術(shù)的發(fā)展,土工數(shù)值計算大大加強(qiáng)了我們解決復(fù)雜的巖土工程邊值問題的能力。有人提出可將土力學(xué)分成理論土力學(xué)、實(shí)驗土力學(xué)和計算土力學(xué)三部分。由于它幾乎可以精神任何邊值問題,似乎一臺打計算機(jī),幾頁打印紙,就可以馳騁在巖土工程的所有領(lǐng)域。這種表現(xiàn)上的簡單、快捷和“精確”,常使青年巖土工作者產(chǎn)生誤解,忽視了其與實(shí)際工程問題間的距離,輕視在巖土工程實(shí)踐中積累經(jīng)驗的重要意義。
加筋土的計算是巖土數(shù)值計算中很有代表性的課題。它涉及到土的本構(gòu)模型,筋材的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系模型和筋土間的界面模型及這些模型涉及的參數(shù)。目前已經(jīng)有較多的計算程序和經(jīng)驗。1991年在美國的科羅拉多大學(xué),由美國聯(lián)邦公路局資助,在足尺試驗的基礎(chǔ)上進(jìn)行了加筋土計算的競賽⑧。
目標(biāo)試驗是在一個高3.05米,寬1.22米,長2.084米的大型的試驗槽中進(jìn)行的。鋪設(shè)了12層長為1.68米的無紡?fù)凉た椢?,作成土工織布加筋擋土墻。墻頂采用氣囊加壓。氣囊下鋪設(shè)5厘米的砂墊層。試驗用的土料有兩種:一種是均勻的砂土,D50=0.42m;另一種為粉質(zhì)粘土,塑限Wp=19%,液限Wl=37%。事先公布了砂土的三軸試驗,粘土的不同排水條件下的三軸試驗,土工布的拉伸試驗和筋土問的界面直剪試驗等試驗的結(jié)果。征求世界各國同行們進(jìn)行數(shù)值計算,預(yù)算試驗觀測結(jié)果。預(yù)測項日有:
(1)兩種加筋擋土墻在頂部加載103.5kPa以后的墻頂最大位移、不同位置的墻面位移及筋的應(yīng)變
(2)在加載100小時后的以上各項位移和應(yīng)變
共有15個不同國家的大學(xué)和研究單位參賽。包括美國的科羅拉多大學(xué)等8家,英國的哥拉斯格大學(xué)等兩家,日本的東京大學(xué)等3家。中國和加拿大各一家。其中14家參加了荷載—變形和應(yīng)變關(guān)系的預(yù)測。計算的結(jié)果見圖8(砂土加筋擋土墻的墻頂最大位移計算的誤差)和圖9(粘土加筋擋土墻的墻頂最大位移計算的誤差)。它們分別表示了砂土和粘土在上述荷載下的墻頂最大位移的預(yù)測誤差。有幾家沒有預(yù)測粘土加筋擋土墻,有幾家計算得到的結(jié)果表明,在此荷載下?lián)跬翂υ缇推茐?。只有少?shù)計算的誤差在30%以內(nèi)。
對于砂土加筋擋土墻試驗的破壞荷載是207kPa,預(yù)測值從10kPa到517kPa不等。粘土加筋擋土墻在荷載加到230kPa時由于氣囊爆破而未能繼續(xù)試驗,但擋土墻并沒有破壞。計算的破壞荷載在21kPa到207kPa之間。其誤差之大令人沮喪。
2.土的液化分析方法的檢驗
在1989-1994年間由美國NSF撥款350萬美元,資助用離心機(jī)模型試驗來檢驗地震反應(yīng)分析方法。這是NSF歷年來投入單項經(jīng)費(fèi)最多的項目。項目簡稱VELACS。參加的單位和個人包括:美國加州大學(xué)戴維斯分校,加州理工大學(xué),英國劍橋大學(xué)等7座大學(xué);其中有10名美國國家科學(xué)院院士和英國皇家學(xué)會會員。參加考試的考生有美、加、日和歐洲的23個數(shù)值計算專家和研究組。
項目動用了9臺帶有振動臺的土工離心機(jī),并且進(jìn)行了平行試驗。模擬地震的振動模型試驗內(nèi)容包括:
(1)水平自由地基
(2)傾斜地基
3)組合地基(一半是密砂,另一半是松砂)
(4)成層水平地基(剛性箱和柔性箱各一種)
(5)護(hù)岸的重力式擋土墻
(6)堤壩
(7)心墻壩
(8)砂基礎(chǔ)上的剛性建筑物
涉及以上9種邊值問題的模型試驗,都是相當(dāng)簡單的工程問題。在土工離心機(jī)試驗的基礎(chǔ)上,提出了三類考題:
A在離心機(jī)試驗前,提供試驗的初始條件和邊界條件,在尚無任何試驗資料的情況下,進(jìn)行數(shù)值計算。是一種“盲測”。
B離心試驗完成以后,但不公布試驗結(jié)果。但向計算者提供試驗的較為詳細(xì)的條件和細(xì)節(jié)。
C公布試驗結(jié)果,讓“考生”用自己的數(shù)值計算進(jìn)行計算,比較。
考試的成績按照ABC的次序有所提高,對于A類考題,有30多個數(shù)值計算模型參加考試。預(yù)測的地震反應(yīng)加速度比較接近;計算的靜孔壓和沉降量與試驗量測的結(jié)果比較,趨勢還是相同的。但二者差別很大,多達(dá)幾十倍。但是在試驗后,考慮了試驗中的具體條件量測方法,修正計算條件和參數(shù),計算結(jié)果明顯改善。
結(jié)論與討論
土的力學(xué)性質(zhì)是非常復(fù)雜多變的,巖土工程問題具有很強(qiáng)的不確定性。目前我們的理論分析、數(shù)值計算和勘探試驗還遠(yuǎn)不能精確定量地描述,反映和預(yù)測它們。對此應(yīng)當(dāng)有清醒的認(rèn)識。但是正確的理論和有效的方法應(yīng)當(dāng)能夠揭示土受力變形的基本規(guī)律,反映巖土工程中的影響因素及影響的范圍。
對于巖土工程問題,正面的純理論和數(shù)值預(yù)測和計算,往往是很難奏效的。必須詳細(xì)地了解實(shí)際的條件和過程,熟悉當(dāng)?shù)氐那闆r,積累經(jīng)驗,對理論和參數(shù)進(jìn)行合理修正;在工程中不斷觀測和積累數(shù)據(jù),在其基礎(chǔ)上合理選取參數(shù),再計算和預(yù)測以后的變化,往往達(dá)到很高的精度。因而,有人提出在復(fù)雜的巖土工程中需要“理論導(dǎo)向,經(jīng)驗判斷,精心觀測,合理反算”。這是非常中肯和寶貴的認(rèn)識。
在土力學(xué)和巖土工程中逐步引進(jìn)不確定性的理論方法是一個重要的發(fā)展方向。
參考文獻(xiàn)
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②Bianchini,G.et.al,,ComplexStressPathsandValidationofConstitutiveModel,GeotechnicalTesting,Journal,1991,14(1):13-25
③Corte,J.F.Etal.,.ModelingofTheBehaviorofShallowFoundation_ACooperativeTestProgramme,Centrifuge88,Corte(Ed)1988Balkema,Rotterdam,ISBN9061118138
1.2不高的巖土工程施工質(zhì)量如今,巖土工程重特大安全事故頻發(fā),主要是由于施工企業(yè)偷工減料,砌筑砂漿配合比設(shè)計不合理,磚砌體縱橫墻不同步砌筑,鋼筋成型綁扎不正確,鋼筋漏放或鋼筋長度不夠等一系列問題所造成的,巖土工程工程的施工質(zhì)量已成為全社會各方普遍關(guān)注的焦點(diǎn),這不僅影響到建筑物的正常使用,更加關(guān)系到人民生命財產(chǎn)的安全。
1.3不規(guī)范的合同管理目前,由于我國巖土工程施工企業(yè)存在企業(yè)缺少合同的規(guī)范管理,企業(yè)的合同管理人員法律意識淡薄這一嚴(yán)重的問題,再加之企業(yè)在利益的驅(qū)使下經(jīng)常會接受一些制定的合同條件中存在“不平等條款”的合約,有時甚至在施工過程中,為了施工方便,臨時需要隨意修改合同條款,這就嚴(yán)重影響工程建設(shè)的市場秩序,增加了企業(yè)的法律風(fēng)險,對于我國本來就不成熟的建筑市場來說,無疑是雪上加霜。
1.4設(shè)計質(zhì)量與責(zé)任聯(lián)系不緊密ISO900質(zhì)量體系管理中明確要求施工單位在巖土工程施工過程中,不管設(shè)計如何按要求變更,都不能調(diào)整III類設(shè)計變更。因為設(shè)計中存在的主地方要求增加的項目,地質(zhì)鉆勘不準(zhǔn)等主要的問題,是施工單位不可能通過經(jīng)營管理來控制的引起的設(shè)計變更和增加,即使是施工單位事前將預(yù)測列入包干,如果施工單位一意孤行,則有可能導(dǎo)致在施工過程中出現(xiàn)拆東墻補(bǔ)西墻的情況,進(jìn)而導(dǎo)致在以后的施工中的出現(xiàn)偷工減料的現(xiàn)象,為施工工程的質(zhì)量埋下了隱患。
1.5面窄,素質(zhì)較低的工程監(jiān)理目前我國的工程監(jiān)理現(xiàn)狀主要注重施工現(xiàn)場的質(zhì)量監(jiān)理和驗工計價的數(shù)量核準(zhǔn)、簽認(rèn)工作,并沒有從項目可研、設(shè)計、施工、交付的全過程多方位的對巖土工程施工進(jìn)行監(jiān)理,工程監(jiān)理工作僅限于施工階段,工程監(jiān)理的范圍狹隘,并沒有貫穿于整個巖土工程施工建設(shè)的始終,不能根據(jù)其發(fā)現(xiàn)的問題提出可行性的建議,施工單位隨意壓價,工程監(jiān)理市場不規(guī)范,工程監(jiān)理為了能夠得到項目而勉強(qiáng)接受,工程監(jiān)理的積極性得不到充分的發(fā)揮。再加上有的監(jiān)理公司的為了應(yīng)付,東拼西湊找來個對規(guī)范、規(guī)則知之甚少,有“證”而沒有能力且無實(shí)際經(jīng)驗的監(jiān)理工程師來濫竽充數(shù),承包商也往往將工程監(jiān)理當(dāng)作質(zhì)檢員,工程監(jiān)理在控制工程質(zhì)量中的作用得不到發(fā)揮,這樣不僅造成了工程質(zhì)量因監(jiān)理不嚴(yán)而出問題,監(jiān)理工作不能發(fā)揮作用,還使監(jiān)理市場十分混亂,監(jiān)理事業(yè)能不到良好的發(fā)展,從而工程不能保證順利的進(jìn)行。
2施工管理的法制化、科學(xué)化的施工管理
2.1建立健全項目承包經(jīng)濟(jì)責(zé)任制,加強(qiáng)對工程報建和施工許可的管理企業(yè)必須建立和完善以工程項目管理為基點(diǎn)的承包管理機(jī)制,這樣才能保證通過工程承包、目標(biāo)分解到工程項目來實(shí)現(xiàn)企業(yè)自身要確保各項技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)的完成,履行施工企業(yè)與業(yè)主簽訂的工程合同條款中所規(guī)定的一些內(nèi)容。企業(yè)可以根據(jù)工程項目特點(diǎn),以項目經(jīng)理為項目承包的主體,以多項管理復(fù)合指標(biāo)作為考核指標(biāo),簽訂以確保工程質(zhì)量為中心,對承包工程的安全、質(zhì)量、成本、工期、及職工教育負(fù)責(zé),即對工程項目的管理負(fù)全部責(zé)任為考核內(nèi)容的項目承包經(jīng)濟(jì)責(zé)任制。施工企業(yè)應(yīng)該在招投標(biāo)競爭中取得成功之后,以安全、成本、質(zhì)量、工期、職工教育的綜合指標(biāo)對項目經(jīng)理進(jìn)行考核,做到“考核嚴(yán)格、指標(biāo)清楚、責(zé)任明確、利益掛鉤”,明確項目的安全目標(biāo)、質(zhì)量指標(biāo)、工期指標(biāo),同時,按企業(yè)內(nèi)部模擬市場價格綜合計算出工程項目的目標(biāo)成本,實(shí)施標(biāo)價分離。
2.2建立適應(yīng)項目管理的運(yùn)行機(jī)制在巖土工程施工的項目管理中堅持堅持項目管理層和作業(yè)層分離,是企業(yè)推行項目管理逐步形成內(nèi)部勞動力有序流動的必要條件,這樣才能使項目管理班子相對穩(wěn)定,施工隊伍按需進(jìn)出,同時還需正確處理項目經(jīng)理部、經(jīng)營決策層和施工作業(yè)層的關(guān)系,項目經(jīng)理部要抓好項目的具體實(shí)施,服從企業(yè)層的管理和監(jiān)督;企業(yè)經(jīng)營管理層要對項目管理實(shí)行全過程的調(diào)控和監(jiān)督,強(qiáng)化服務(wù)意識;作業(yè)層為了形成機(jī)制靈活、適應(yīng)性強(qiáng)、有競爭能力的新的企業(yè)組織形態(tài),應(yīng)該提高自身專業(yè)技術(shù)水平和管理能力。在正確處理好目經(jīng)理部、經(jīng)營決策層和施工作業(yè)層的關(guān)系后,企業(yè)為了防止出現(xiàn)管得太死不利于項目經(jīng)理部主觀能動性的發(fā)揮,管得太松造成項目經(jīng)理部權(quán)力過大的情況出現(xiàn),另外,應(yīng)該綜合考慮項目經(jīng)理的素質(zhì)、企業(yè)對項目控制能力等因素來決定授權(quán)范圍和內(nèi)容。
二、巖土工程施工技術(shù)的特點(diǎn)
(一)不確定性
一般巖土工程的勘察報告中只有很少一部分的場地數(shù)據(jù),因此造成了對場地巖土的性能了解的不夠透徹;巖土的結(jié)構(gòu)和性能的參數(shù)常常會隨著客觀條件的變化而出現(xiàn)一定的變化,而巖土工程的施工恰恰又很容易對環(huán)境條件造成改變;若是相應(yīng)的巖土結(jié)構(gòu)發(fā)生變化,那么將會直接影響到巖土施工,為工程施工帶來很大的不確定性。
(二)區(qū)域性
巖土根據(jù)區(qū)域以及自然條件的不同,其性質(zhì)也存在很大的差異。不同性質(zhì)的土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系都是不一樣的,對施工也有著不同的要求。在施工的技術(shù)選擇上,上海比較重視軟土的,而重慶地區(qū)注重山區(qū)巖石的,這些都是由于區(qū)域性所造成的不同。
(三)隱蔽性
像錨桿等是巖土中的隱蔽施工,在運(yùn)行中也同樣是在隱蔽的環(huán)境下所進(jìn)行的,問題不容易被發(fā)覺,一旦出現(xiàn)問題進(jìn)行處理的難度也相對較大,同時對問題的解決程度也需要靠時間來驗證。
(四)依賴性
隨著科技的進(jìn)步逐漸的出現(xiàn)了沉井施工技術(shù)、高壓噴射注漿法等,使得我國的巖土施工技術(shù)走上了一個全新的局面,使得巖土工程的科技含量越來越高。
(五)前導(dǎo)性
對于施工技術(shù)的研究,一般都是先對施工的效果進(jìn)行分析,然后再計算理論和設(shè)計的方法,一些技術(shù)發(fā)展的十分迅速,但相應(yīng)的計算理論和設(shè)計等仍在緩慢的進(jìn)行。在這一點(diǎn)上充分說明了巖土工程施工有著一定的前導(dǎo)性。
三、巖土工程施工中新技術(shù)的應(yīng)用
(一)沉井施工技術(shù)
沉井施工技術(shù)也是沉箱施工,它具有很多的優(yōu)勢,主要包括:沉井施工技術(shù)對周邊環(huán)境所造成的影響較小,施工所需場地也較小等。這些優(yōu)勢使得沉井施工技術(shù)比較容易被巖土施工企業(yè)所接受,在城市的建設(shè)中也就得到了一定的發(fā)展和應(yīng)用。此外,沉井結(jié)構(gòu)能夠依照原本的設(shè)計來進(jìn)行麥田,這樣就能更好的保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和整體性,將承載的面積擴(kuò)大,以此提升了承載的水平,也正因如此,才被施工企業(yè)所廣泛的應(yīng)用。
(二)泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)
在巖土工程施工中,泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)已經(jīng)得到了一定的應(yīng)用,目前已經(jīng)成為了巖土施工中一種比較常見的施工技術(shù)。近年來,我國的科學(xué)技術(shù)不斷的發(fā)展,使得巖土工程的施工設(shè)備及材料等方面都得到了進(jìn)步,由這些設(shè)備和材料所研發(fā)的新技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用。泥漿護(hù)壁鉆孔灌注樁施工技術(shù)作為現(xiàn)代工程中的常見技術(shù),有著無噪音、無振動等特點(diǎn),這些特點(diǎn)使施工技術(shù)比較適用于地下水位較淺的地層施工。
(三)噴射混凝土施工技術(shù)
所謂噴射混凝土技術(shù),就是將按照一定比例所調(diào)和好的料利用噴射機(jī)將材料噴射在受噴面上,最終使受噴面接觸到拌合料之后凝結(jié)成混凝土,從而達(dá)到加固的作用?,F(xiàn)代巖土工程施工中,噴射混凝土施工技術(shù)也得到了廣泛的應(yīng)用,尤其在深基坑支護(hù)等方面,將噴射混凝土技術(shù)與鋼筋網(wǎng)結(jié)合在一起使用,能起到較好的效果。在進(jìn)行噴射混凝土技術(shù)應(yīng)用過程中,應(yīng)對噴射材料的選擇和配比上有較好的掌握,同時也要定時對設(shè)備進(jìn)行保養(yǎng),保證設(shè)備的使用性能??梢哉f噴射混凝土技術(shù)在巖土工程施工中發(fā)揮著重要的作用。
四、促進(jìn)巖土工程施工中新技術(shù)應(yīng)用的措施
現(xiàn)代的施工企業(yè)應(yīng)在巖土工程施工新技術(shù)上將不斷的提高自身技術(shù)水平來作為大的前提,因為在工程中,施工技術(shù)的水平對整體的質(zhì)量有著很大的影響,同時也影響著新技術(shù)的實(shí)施。這就要求巖土工程的施工企業(yè)應(yīng)重視對技術(shù)水平的提高,同時也應(yīng)重視對施工人員技術(shù)的培養(yǎng),努力提高施工人員的技術(shù)水平。此外,應(yīng)依照新的標(biāo)準(zhǔn)和管理來對工程中的管理人員和質(zhì)檢人員等進(jìn)行培訓(xùn),將對新技術(shù)的推廣放到實(shí)際中來,使新技術(shù)的應(yīng)用能夠切實(shí)的提高巖土工程的質(zhì)量。新技術(shù)的應(yīng)用將給施工企業(yè)帶來一定的發(fā)展和競爭優(yōu)勢,不僅能夠在工期上有所減少,同時也能更好的保證工程的整體質(zhì)量,長久以來將為施工企業(yè)帶來經(jīng)濟(jì)效益上的回報,使企業(yè)的效益得到不斷的提高。作為巖石工程施工單位的領(lǐng)導(dǎo)應(yīng)清楚的了解到新技術(shù)的應(yīng)用為企業(yè)所帶來的好處,積極的將施工新技術(shù)和新工藝應(yīng)用到工程施工中來。對于新技術(shù)的應(yīng)用,能夠有效的促進(jìn)企業(yè)的發(fā)展,另外也能夠提升我國巖土施工的質(zhì)量以及水平,帶動我國巖土工程施工的穩(wěn)固發(fā)展。
從上世紀(jì)80年代開始,地質(zhì)工程學(xué)就在我國誕生了,地質(zhì)工程學(xué)主要就是對地質(zhì)災(zāi)害的防治所進(jìn)行研究的。地質(zhì)災(zāi)害工程涵蓋著對地質(zhì)災(zāi)害的防治以及巖土兩個重要的層面,其中的巖土工程則是施工間所設(shè)計到的開挖巖土體的加固處理。從巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的主要類型特征層面,不同的地質(zhì)災(zāi)害類型就有著不同的特征,巖土工程中的泥石流地質(zhì)災(zāi)害類型是降水作用下,溝谷以及山坡等出現(xiàn)的攜帶大量石塊及泥沙物體的洪流,主要是表現(xiàn)為固體流動和液體流動相結(jié)合的混合物,這一地質(zhì)災(zāi)害類型受到棄土棄渣的防護(hù)不合理所致,再有就是在開挖過程中沒有科學(xué)化進(jìn)行。再者,巖土工程地質(zhì)災(zāi)害中的滑坡類型也比較常見,主要是地下水以及河流的沖刷等使得斜坡的巖體或者土地的軟弱地帶發(fā)生的下滑情況。滑坡地質(zhì)災(zāi)害主要的由于強(qiáng)降雨或者強(qiáng)降雪所致,還有就是受到地表水沖刷、浸泡等也比較容易發(fā)生滑坡地質(zhì)災(zāi)害。巖土工程地質(zhì)災(zāi)害類型中的崩塌也是比較常見的災(zāi)害類型,這一地質(zhì)災(zāi)害主要就是由于根部的虛空使得陡坡裂縫分割巖體而發(fā)生局部的折斷等狀況,這樣就失去了原有的穩(wěn)定性鞥發(fā)生翻滾。崩塌地質(zhì)災(zāi)害主要是受到礦產(chǎn)資源開采及道路邊坡開挖影響比較嚴(yán)重。另外,巖土工程地質(zhì)災(zāi)害中的地面變形也是常見災(zāi)害之一,這一類型的地質(zhì)災(zāi)害主要有地面的沉降額塌陷,或者是出現(xiàn)裂縫等。地面變形的地質(zhì)災(zāi)害受到區(qū)域內(nèi)地表水的大量抽取以及表面的熔巖和對礦產(chǎn)的不合理開采的影響比較嚴(yán)重,所以在對巖土工程中地質(zhì)災(zāi)害的防治過程中就要能夠結(jié)合實(shí)際進(jìn)行處理。
1.2巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的成因分析
巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的成因根據(jù)類型的不同也會有著多種成因,主要體現(xiàn)在受到地形地貌的影響比較顯著,我國是地質(zhì)災(zāi)害最為嚴(yán)重的國家之一,每年由于地質(zhì)災(zāi)害所造成的損失比較巨大,這對多個地區(qū)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展有了限制。從巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的主要成因?qū)用鎭砜?,分為自然因素及人為活動因素,其中的人為活動因素是造成地質(zhì)災(zāi)害比較重要的影響因素,由于在一些建設(shè)和開發(fā)開采等活動的實(shí)施下,就對原有的地質(zhì)自然形態(tài)造成了破壞,從而引發(fā)了一些列的災(zāi)害,其發(fā)生和地質(zhì)本身的關(guān)系并不大,主要就是由于人為破壞的。對于巖土工程的地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生是在自然地質(zhì)演變和氣候的變化下逐漸形成的不穩(wěn)定狀況,經(jīng)過人為活動對這一不穩(wěn)定活動的破壞,加快了地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生。地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生對人們的經(jīng)濟(jì)財產(chǎn)以及生命等都有著很大的危害,這也是災(zāi)難性的事故。另外就是巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的自然因素,這一影響因素也被稱為是第一環(huán)境問題,不會因為歷史變遷而發(fā)生變化。地形地貌的影響以及水文氣候的特點(diǎn)和地質(zhì)環(huán)境的特點(diǎn)等都會對巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生起到促進(jìn)作用。
2巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的有效防治措施探究
第一,對巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的防治要從多方面進(jìn)行考慮分析,采取多樣化的防治措施,由于地質(zhì)災(zāi)害的發(fā)生需要一定的條件促進(jìn)才能形成,所以為能夠?qū)r土工程地質(zhì)災(zāi)害得到有效防治,就要從源頭上進(jìn)行消除。首先是對巖土工程的實(shí)施過程中,要能對地質(zhì)災(zāi)害的勘察得到充分重視,地質(zhì)災(zāi)害額發(fā)生和地質(zhì)狀況有著緊密的聯(lián)系,這就要對地質(zhì)的實(shí)際狀態(tài)加強(qiáng)勘察,進(jìn)而保障巖土工程施工中的安全性。具體的措施就是先成立地質(zhì)勘察小組,對巖土工程施工的地區(qū)進(jìn)行實(shí)際的勘察,對施工場地的地質(zhì)特征以及形成原因加以詳細(xì)化分析,然后對地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能程度進(jìn)行評估,并要定期的到現(xiàn)場實(shí)施觀察。第二,當(dāng)前我國的科學(xué)技術(shù)有了很大程度的發(fā)展,將其在巖土工程施工的有效應(yīng)用對地質(zhì)災(zāi)害的防治就有著積極作用。從我國地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警體系的發(fā)展過程中來看,有的是通過先進(jìn)儀器設(shè)備誒等進(jìn)行的專業(yè)監(jiān)測,還有的是通過群眾參與的群測群防??傮w而言,對巖土工程施工過程中的地質(zhì)災(zāi)害防治要能將“感”、“傳”、“知”、“用”這幾個層面得到準(zhǔn)確的掌握,其中的感就是對監(jiān)測數(shù)據(jù)進(jìn)行采集,再通過移動終端對所采集的信息加以傳遞,這樣就能通過衛(wèi)星傳回監(jiān)測的數(shù)據(jù),然后再對這些數(shù)據(jù)加以處理分析并建立模型,對地質(zhì)災(zāi)害的狀態(tài)以及發(fā)展趨勢加以判斷,最后就是采取輔的決策對地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測預(yù)警以及搬遷轉(zhuǎn)移等措施提出。第三,對巖土工程地質(zhì)災(zāi)害的防治還需要開展相應(yīng)的防治工程設(shè)計,結(jié)合實(shí)際巖土工程所受到的災(zāi)害情況進(jìn)行對防治的途徑加以確定,然后再按照災(zāi)害的發(fā)生程度以及對防治目標(biāo)的確定等對防治的實(shí)際強(qiáng)度和工作量詳細(xì)的制定,例如采取支擋或者排水以及加固等方面的措施進(jìn)行實(shí)施。從工程層面來看采取工程型防治是地質(zhì)災(zāi)害最為主要的防治措施,工程開展過程中要進(jìn)行實(shí)施削方減載,并把緣地表排水及開展前緣支擋的方法對實(shí)際的施工要求加以滿足,在工程防治方面要能結(jié)合實(shí)際來采取相關(guān)措施。第四,而采用生物防治的措施,則主要是通過植樹造林以及草坡護(hù)理等方式實(shí)施防治,這在環(huán)境保護(hù)以及防治的時間上都有著較好效果的呈現(xiàn)。還可再用地質(zhì)災(zāi)害的避讓措施的實(shí)施,巖土工程施工過程中通過避讓措施能夠?qū)Φ刭|(zhì)災(zāi)害的損失降到最低。對于災(zāi)害隱患點(diǎn)及變形斜坡在雨天所采取避讓措施比較有效,如在下雨天可讓比較容易發(fā)生地質(zhì)災(zāi)害的群眾及時的搬遷,在對這一措施實(shí)施過程中要能有效遵循就近以及不受災(zāi)害威脅的原則。對于有著較大危害的采取避讓措施是比較有效的。
2.基坑勘察技術(shù)發(fā)揮作用應(yīng)遵循的規(guī)則
2.1根據(jù)基坑的開挖深度及巖土工程條件確定勘探范圍?;硬贾每碧近c(diǎn)時應(yīng)注意孔位起碼要設(shè)置在基坑深度的一倍以上,當(dāng)需要錨桿時基坑的勘探點(diǎn)要保證在基坑深度的兩倍以上,而當(dāng)基坑的無法布置相應(yīng)的勘探點(diǎn)時勘察人員需要結(jié)合相關(guān)的勘察資料與施工現(xiàn)場的場地條件進(jìn)行綜合分析以最終得出更為精確的勘察方案。
2.2勘探點(diǎn)的具體布置。巖土工程施工中基坑的勘探點(diǎn)應(yīng)以15米至25米的間距沿著基坑的邊緣進(jìn)行布置,而當(dāng)施工現(xiàn)場的巖土土質(zhì)屬于軟弱土層、暗溝或巖溶等復(fù)雜的地質(zhì)條件時勘察人員應(yīng)結(jié)合GIS系統(tǒng)或物探技術(shù)等巖土工程中常見的勘探技術(shù)對土質(zhì)進(jìn)行勘察以詳細(xì)的總結(jié)出地質(zhì)分布情況并結(jié)合利用GIS的制圖功能對地下土質(zhì)情況進(jìn)行圖標(biāo)繪制,進(jìn)而適當(dāng)加密勘探點(diǎn)以強(qiáng)化勘察質(zhì)量。
2.3基坑周圍勘探孔的深度設(shè)置。基坑周圍的勘探孔的深度設(shè)置應(yīng)保證在基坑深度的兩倍以上并結(jié)合抗拔樁設(shè)計樁長綜合確定,以保證穿過軟弱下臥層并滿足設(shè)計樁基驗算要求。
2.4強(qiáng)化對地下水的勘察。利用GIS或物探技術(shù)對基坑下方的地質(zhì)、水文情況進(jìn)行勘探,如果基坑下方有地下水則應(yīng)利用各種勘探技術(shù)查明含水層的埋深、厚度以及分布情況,這樣更有利于勘探人員結(jié)合具體的資料對地下水的類型、補(bǔ)給以及排泄條件進(jìn)行確定。當(dāng)基坑下方有承壓水時應(yīng)采取分層測量的方式查明其水頭的高度,以最終精確計算出其含水量及承壓性。
2.5基坑降水情況的處理。巖土工程中由于地下含水量過高會對基坑的穩(wěn)定性能造成一定的影響,因而有必要適當(dāng)降低基坑中的水位,在進(jìn)行降水作業(yè)的過程中應(yīng)當(dāng)采用抽水試驗的方法對各個含水層的滲透系數(shù)與影響半徑進(jìn)行測定,并將其最終結(jié)論明確的體現(xiàn)在勘察報告中。
2巖土工程監(jiān)理工作中存在的問題
目前我國巖土工程監(jiān)理工作在運(yùn)行中存在許多問題,從相關(guān)記錄中我們可以發(fā)現(xiàn),我國已經(jīng)獨(dú)立注冊的巖土工程監(jiān)理行業(yè)單位十分稀少,大部分從事相關(guān)工作的單位都使用建設(shè)監(jiān)理單位的名稱掩蓋了自身特性,這點(diǎn)在我省的巖土工程監(jiān)理工作更明顯,大多數(shù)的巖土工程監(jiān)理并不介入,或者只是在巖土工程施工階段介入。土建行業(yè)近年來發(fā)展過快,土建市場工作人員素質(zhì)水平有較大差異,并且真正從事巖土工程專業(yè)的工程師十分稀少,大多并不具備巖土工程方面的相關(guān)知識。對于貴州省來說,巖土工程從業(yè)人員中注冊巖土工程師的比例非常低,而巖土監(jiān)理工作相關(guān)人員,擁有巖土工程師資格的基本沒有,目前從事巖土監(jiān)理的工程師,大部分都是土木工程出身。業(yè)內(nèi)對于巖土工程監(jiān)理工程師師的要求沒有一個明確的規(guī)范,隨意性比較強(qiáng),行業(yè)整體缺乏專業(yè)性以及針對性。部分企業(yè)為了節(jié)省資金,會聘請一些從事過相關(guān)工作的非職業(yè)人員對工程進(jìn)行監(jiān)理,在工程完工后,將其抽調(diào)到其他部分。但是巖土工程監(jiān)理本身是一門涵蓋知識面十分廣闊的學(xué)科,想要出色的完成相關(guān)任務(wù)必須熟練掌握土力學(xué)、巖體學(xué)、經(jīng)濟(jì)學(xué)等多項知識,但是現(xiàn)在所謂的“巖土工程監(jiān)理人員”均不具備上述資格。
3巖土工程監(jiān)理技術(shù)方法及其探討
筆者根據(jù)巖土工程自身監(jiān)理特點(diǎn),通過查閱相關(guān)資料,結(jié)合國內(nèi)外先進(jìn)經(jīng)驗以及當(dāng)前我省巖土工程工作中存在的部分問題,對巖土工程監(jiān)理在巖土工程的各個階段進(jìn)行初步討論。
3.1巖土工程監(jiān)理方法討論及實(shí)施
對于巖土施工而言,應(yīng)當(dāng)按照相關(guān)監(jiān)理規(guī)范上的規(guī)定,對施工質(zhì)量、施工進(jìn)度以及資金投資進(jìn)行控制,與此同時,必須對信息管理、開發(fā)合同管理、以及組織管理進(jìn)行協(xié)調(diào)。對于巖土工程全過程中,要針對巖土工程自身特性、從勘察、設(shè)計、施工各階段,結(jié)合組織、經(jīng)濟(jì)、合同等諸多方面,制定出妥善的監(jiān)理方案。
3.2加強(qiáng)責(zé)任權(quán)限
勘察工作在工程建設(shè)中起到至關(guān)重要的作用,是工程建設(shè)的基礎(chǔ)工作,所以監(jiān)理部門必須對其高度重視,確??辈鞙?zhǔn)確性與可靠性。監(jiān)理項目一經(jīng)開展,必須第一時間組織監(jiān)理人員對施工現(xiàn)場進(jìn)行踏勘,爭取在最短的時間內(nèi),收集到該區(qū)域中最完善的地質(zhì)資料,并且要對相關(guān)報告進(jìn)行審核與分析。
3.3巖土工程設(shè)計階段監(jiān)理工作
對于巖土工程來說,設(shè)計階段的監(jiān)理工作是一個特殊監(jiān)理階段,并且,由于巖土工程的最大特點(diǎn),即信息化施工特點(diǎn),監(jiān)理部門應(yīng)在設(shè)計方案階段提出合理化建議,并在施工階段結(jié)合實(shí)際施工情況提出相關(guān)改進(jìn)措施,經(jīng)過實(shí)際工作確認(rèn)設(shè)計方案的可行性。
3.4施工監(jiān)理質(zhì)量控制
施工監(jiān)理質(zhì)量控制是十分重要的一個環(huán)節(jié),與常規(guī)建筑施工監(jiān)理無太大區(qū)別,施工過程中的建設(shè)工程監(jiān)理程序大致為;質(zhì)量控制檢查程序、質(zhì)量缺陷程序、是個處理程序、監(jiān)理試驗相關(guān)程序等一些細(xì)小程序,均為質(zhì)量控制工作的主要工作流程。在實(shí)際工作過程中,由于巖土工程信息化施工特點(diǎn),其控制內(nèi)容、對于控制點(diǎn)的設(shè)置、以及控制措施采用等方面都需要通過巖土工程監(jiān)理特點(diǎn)以及工程勘察情況來定奪。
為整個巖土工程的設(shè)計及施工過程提供相關(guān)地質(zhì)資料及技術(shù)指導(dǎo)參考是外業(yè)勘察工作的主要工作內(nèi)容。但是在實(shí)際勘察工作過程中,部分施工單位在開工前未能充分地了解工程的建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)及施工背景資料等,導(dǎo)致外業(yè)勘察工作在進(jìn)行中沒有具體的工作對象,缺乏針對性,使其工作效果不盡人意并無法對工程項目起到有效的指導(dǎo)作用。
1.2勘察工作量未能達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)
在巖土工程外業(yè)勘察工作中,對固定勘察點(diǎn)的位置有著明確的規(guī)定,全面覆蓋勘探點(diǎn)才能使得勘察工作規(guī)范化并取得成效。但是,在實(shí)際勘察過程中,部分施工單位偷工減料,為根據(jù)勘察要求進(jìn)行勘探點(diǎn)的布設(shè)工作,同時為了節(jié)省工作時間、減少工作量未按照工程施工標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行,對勘探深度及孔距定位等問題為進(jìn)行規(guī)范化的操作。這些情況使得外業(yè)勘察工作有名無實(shí),不達(dá)標(biāo)的工作量會直接導(dǎo)致外業(yè)勘察工作效率低下。
1.3外業(yè)勘察工作不夠規(guī)范化
根據(jù)外業(yè)勘察工作的相關(guān)規(guī)范要求,對勘察工作的具體實(shí)施流程以及操作標(biāo)準(zhǔn)有著明確的規(guī)定。但是在實(shí)際的工作中,部分施工單位未按照要求進(jìn)行作業(yè),例如在砂石層及粉土層等進(jìn)行鉆孔時,泥漿護(hù)壁的質(zhì)量不符合標(biāo)準(zhǔn),或者泥漿的濃度未按照要求進(jìn)行調(diào)配,這樣不僅容易造成塌孔現(xiàn)象的發(fā)生,對外業(yè)勘察工作也造成了極其嚴(yán)重的影響。此外,部分單位在對地質(zhì)情況進(jìn)行取樣及測試時也不按照規(guī)范要求進(jìn)行,沒有對地層的實(shí)際情況進(jìn)行準(zhǔn)確勘察,地下水位的測量工作也時常出現(xiàn)差錯,這些情況都直接影響整個勘察工作的結(jié)果,并且導(dǎo)致巖土工程無法正常進(jìn)行。
2提高外業(yè)勘察工作質(zhì)量的具體措施
2.1勘察工作的布設(shè)及施工安排
勘察隊伍在作業(yè)前應(yīng)首先對工程項目的整體要求及資料進(jìn)行充分了解和分析,對勘探點(diǎn)的布設(shè)應(yīng)先進(jìn)行相關(guān)實(shí)驗,對其間距及深度等方面進(jìn)行準(zhǔn)確定位。在勘察過程中嚴(yán)格按照標(biāo)準(zhǔn)要求進(jìn)行,通過測量放樣確保勘探點(diǎn)布設(shè)的科學(xué)性與合理性。在勘察工作開始前還需對鉆探的設(shè)備進(jìn)行檢查和校正,勘察工作人員應(yīng)能夠熟練操作機(jī)器,以保證勘察工作能夠有序進(jìn)行。同時,在設(shè)計鉆孔施工流程時還應(yīng)綜合全面地考慮到地層的支撐能力等因素,保證鉆孔工作的質(zhì)量及工作量合理。
2.2嚴(yán)格規(guī)范鉆孔工作
1)對鉆孔工作進(jìn)行詳實(shí)的記錄??辈烊藛T首先應(yīng)提高自身的工作記錄意識,在鉆孔作業(yè)過程中對鉆孔的深度及位置等實(shí)際情況進(jìn)行全面、精確的記錄,并且對鉆孔施工結(jié)束后的具體應(yīng)用情況進(jìn)行考察,通過及時記錄并整理鉆孔記錄為外業(yè)勘察工作提供參考資料。
2)設(shè)計合理的鉆孔位置。鉆孔深度及位置等因素會對工程的負(fù)荷能力估算工作直接造成影響,合理的鉆孔位置設(shè)計能夠保證整個工程的穩(wěn)定性。鉆孔人員應(yīng)根據(jù)規(guī)范要求嚴(yán)格按照設(shè)計方案進(jìn)行,在作業(yè)中垂直地將鉆頭對準(zhǔn)鉆孔點(diǎn)、通過四點(diǎn)拉繩的方法對鉆孔位置的變化進(jìn)行判斷、控制鉆孔位置的精確性等。
3)鉆孔工作人員在開始作業(yè)前首先應(yīng)對鉆機(jī)設(shè)備進(jìn)行檢測以保證其工作穩(wěn)定性,并對鉆桿的垂直度及鉆進(jìn)中的傾斜性進(jìn)行校正,還需對鉆進(jìn)的速度進(jìn)行控制并控制其受到的壓力程度。在鉆孔作業(yè)過程中操作機(jī)具的工作人員不能擅自離開工作崗位。
4)在對鉆孔工作過程進(jìn)行記錄時,應(yīng)選擇具有扎實(shí)編寫經(jīng)驗及地質(zhì)工程理論基礎(chǔ)的人員進(jìn)行,根據(jù)土層的實(shí)際情況以及巖土風(fēng)化情況等對鉆孔作業(yè)進(jìn)行編寫,并且應(yīng)具有一定的問題針對性。
2.3規(guī)范鉆孔采樣工作
1)應(yīng)完善對鉆孔工作人員的培訓(xùn)工作。在進(jìn)行鉆孔采樣前,對鉆孔工作各階段的勘測、監(jiān)管及施工人員的基本業(yè)務(wù)能力進(jìn)行培訓(xùn)以確保各部分工作人員對本職工作有清楚的認(rèn)識,同時還應(yīng)對工作任務(wù)進(jìn)行合理分配,提高所有鉆孔工作者的安全意識及其工作責(zé)任感。
2)做好采樣工作。在開展鉆孔試驗工作前應(yīng)先對鉆孔進(jìn)行清理,同時使用撈砂筒等裝置對砂類土進(jìn)行試驗、使用厚壁取土器對枯性土進(jìn)行試驗等。在鉆孔試驗結(jié)束后還需與相關(guān)地質(zhì)檢測工作者及時聯(lián)系,對鉆孔的質(zhì)量進(jìn)行全面綜合的判斷。
3)提高巖芯采取率并合理擺放巖芯??睖y工作者可以通過對鉆孔設(shè)備進(jìn)行調(diào)試、優(yōu)化鉆孔工藝等方式提高巖芯的采取率;在設(shè)置鉆孔深度時應(yīng)以巖芯的長度為準(zhǔn),并以巖芯的實(shí)際樣貌作為控制回次進(jìn)尺的依據(jù)。
2.4規(guī)范地下水勘探工作
進(jìn)行地下水勘察工作時應(yīng)在鉆孔被清理后以實(shí)際的測量標(biāo)準(zhǔn)為依據(jù),并對地下水位采樣的測量精確性進(jìn)行保證,通過分層或分段的測量方式對地下水水位進(jìn)行采樣測量以避免外來水產(chǎn)生的干擾因素。
2地下水問題對巖土工程的危害性分析
(1)地下水動壓力作用對巖土工程的危害性分析。地下水在自然狀態(tài)下的動水壓力作用非常小,并不會對巖土工程造成危害。但是,由于人為工程活動的影響,打破了地下水天然動力的平衡狀態(tài),當(dāng)?shù)叵滤谝苿拥倪^程中,地下水動水壓力作用明顯增大,在動水壓力作用下會給巖土工程造成一定的危害,例如基坑突涌、管涌、流砂等問題,應(yīng)該采取相應(yīng)的措施進(jìn)行處理,以此防止地下水動壓力作用對巖土工程造成的危害;(2)地下水位升降變化對巖土工程的危害性分析。地下水位可能由于人為因素或者天然因素發(fā)生變化,但是不論是什么原因,都會導(dǎo)致地下水位發(fā)生一定的變化,這樣會給巖土工程造成一定的危害,地下水位升降對巖土工程造成的危害主要包括以下三個方面:(3)地下水位頻繁升降對巖土工程的危害性分析。地下水的頻繁升降,會導(dǎo)致膨脹性巖土出現(xiàn)不均勻的變形,并且隨著地下水升降頻率的增加,不僅僅會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮幅度不斷的增大,還會導(dǎo)致巖土的膨脹收縮變形更加頻繁,進(jìn)而導(dǎo)致發(fā)生地裂,給巖土工程的安全和使用造成嚴(yán)重的危害。地下水升降變動帶中由于地下水的積極交替,會導(dǎo)致土層當(dāng)中的膠結(jié)物流失,當(dāng)土層失去過多的膠結(jié)物,將會導(dǎo)致土層出現(xiàn)土質(zhì)變疏松、承載力降低、壓縮模量降低、含水量空隙比變大等,給巖土工程的基礎(chǔ)施工造成很大的影響;(4)地下水位降低對巖土工程的危害性分析。地下水位下降通常是人為因素造成的,例如在修建水庫截奪下游地下水的補(bǔ)給、采礦活動中的礦床疏干、集中抽取大量地下水等。當(dāng)?shù)叵滤幌陆党潭冗^大時,將會導(dǎo)致出現(xiàn)地面塌陷、地面沉降、地裂等地質(zhì)災(zāi)害,并且還會導(dǎo)致出現(xiàn)水質(zhì)惡化、地下水源枯竭等問題,這對巖土工程的安全性和穩(wěn)定性,以及人類的居住環(huán)境等都造成很大的危害;(5)地下水位升高對巖土工程的危害性分析。地下水位上升的原因非常多,例如人為因素如施工、灌溉等,水文氣象因素如氣溫、降水量等,其主要原因是受到地質(zhì)因素的影響,例如總體巖性產(chǎn)狀、含水層結(jié)構(gòu)等。地下水位上升對巖土工程造成的危害主要包括以下幾個方面:其一,地下洞室被地下水淹沒,導(dǎo)致巖土工程基礎(chǔ)上浮,影響巖土工程建筑的穩(wěn)定性;其二,導(dǎo)致粉土以及粉細(xì)砂出現(xiàn)液化,引起管涌、流砂等問題;其三,地下水位上升會破壞一些特殊巖土體的結(jié)構(gòu),導(dǎo)致巖土體的強(qiáng)度降低,影響巖土工程的質(zhì)量;其四,導(dǎo)致河岸、斜坡等巖土體巖發(fā)生崩塌、滑移等問題,嚴(yán)重的危害巖土工程的安全;其五,土壤發(fā)生鹽漬化、沼澤化,地下水對巖土工程的腐蝕性增強(qiáng)。
有限元極限分析法可以準(zhǔn)確定義安全系數(shù),并且根據(jù)巖土工程破壞程度進(jìn)行調(diào)整。在滑坡工程中,巖土受環(huán)境因素的影響較大,在強(qiáng)度下降的情況下,會導(dǎo)致滑坡失去穩(wěn)定性。而這種工程使用強(qiáng)度貯備系數(shù)進(jìn)行計算,也可以通過降低巖土強(qiáng)度實(shí)現(xiàn)破壞,完成有限元的計算。在計算的過程中,強(qiáng)度下降倍數(shù)即是強(qiáng)度貯備系數(shù),因為有限元極限分析法具有這種特征,又可稱其為強(qiáng)度折減分析法。在巖土工程中,使用有限元分析法計算安全系數(shù),主要計算內(nèi)容就是強(qiáng)度貯備系數(shù)。例如在計算地基工程安全系數(shù)時,由于地基荷載增大,導(dǎo)致地基壓力過大,使地基失穩(wěn),在這種環(huán)境中,荷載增大倍數(shù)又稱為超載安全系數(shù),也可以成為增量加載數(shù)值。采取該方法進(jìn)行求解,得出的安全系數(shù)結(jié)果均為超載系數(shù),而采取不同定義的安全系數(shù)計算方法,最終計算的系數(shù)結(jié)果也有較大差別,而采取同一定義計算出的推力,也會存在一些變化。
(二)有限元分析原理。
在對有限元進(jìn)行計算時,需要不斷降低滑坡巖土抗剪強(qiáng)度,直到滑坡結(jié)構(gòu)發(fā)生破壞。在通過有限元程序完成計算后,可以獲得已經(jīng)破壞的滑動面,并且通過破壞時間獲得強(qiáng)度貯備系數(shù)。由于正常的巖土材料包含兩種強(qiáng)度,分別為c、tanφ,而這兩種指標(biāo)統(tǒng)一使用強(qiáng)度貯備系數(shù),所以在指標(biāo)下降時,應(yīng)維持同比例下降,但是現(xiàn)實(shí)中的巖土卻非這種下降模式,這也是目前強(qiáng)度貯備系數(shù)存在的一些不足。在巖土工程施工的過程中,巖土破壞呈現(xiàn)出逐進(jìn)式的破壞,而巖土體從線彈性逐漸轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄粤鲃?,最終導(dǎo)致巖土體承受能力到達(dá)極限,發(fā)生破壞。而增量加載情況正是求出地基極限承載力的重要方法,在荷載量不斷增長的過程中,巖土體從彈性轉(zhuǎn)變?yōu)樗苄?,最終轉(zhuǎn)變?yōu)闃O限破壞形態(tài),在這個過程中添加的荷載,即為需要計算的極限荷載。通過該方法,可以準(zhǔn)確計算出巖土工程的極限荷載,所以該方法又被稱為有限元超載法。
(三)有限元分析法的優(yōu)勢。
使用有限元分析法,可以繼承數(shù)值分析與經(jīng)典分析兩種方法的優(yōu)勢,可以發(fā)揮出數(shù)值分析的高度適應(yīng)性,也可以發(fā)揮出經(jīng)典分析在巖土工程設(shè)計上的實(shí)用性,非常適合在巖土工程中進(jìn)行應(yīng)用。使用有限元分析方法,可以無需確定滑面位置與形狀,直接計算出準(zhǔn)確的邊坡安全系數(shù),而且也不需要通過條分進(jìn)行計算,可以直接根據(jù)程序計算出強(qiáng)度貯備與滑面的系數(shù)。在使用有限元計算地基承載力時,可以通過超載法進(jìn)行計算,無需假設(shè)破壞位置,也無需使用理論解答,通過程序即可處理數(shù)據(jù),并且給出相應(yīng)的滑面極限承載力。該方法適用于各種復(fù)雜的巖土工程,不會受到幾何形狀、材料不均等的問題影響。
二、連續(xù)問題離散
使用三節(jié)點(diǎn)三角形進(jìn)行剖分研究,可以發(fā)現(xiàn)單元間會呈現(xiàn)出不連續(xù)的應(yīng)力面,具體情況見圖一。該單元的優(yōu)點(diǎn)就是,在節(jié)點(diǎn)變量符合屈服準(zhǔn)則,則單元內(nèi)部可以直接按照滿足屈服準(zhǔn)則進(jìn)行計算,而且可以加強(qiáng)應(yīng)力面的自由度,從根本上解決低插值缺陷.
三、有限元極限分析法的應(yīng)用
在計算滑坡強(qiáng)度折減數(shù)據(jù)時,可以通過該方法進(jìn)行計算。假設(shè)有一均質(zhì)突破,高為20m,粘聚力為41kPa,土容重γ=22kNPm3,內(nèi)角度為18°,要求使用有限元極限分析法計算角度在β°(30、35、40、45、50)時的邊坡安全系數(shù)與滑動面。通過ANSYS5.72進(jìn)行計算,并且制作出有限元模型,采取兩側(cè)水平約束方法作為邊界條件,設(shè)上部自由,下部固定。將其與傳統(tǒng)方法進(jìn)行對比,可以發(fā)現(xiàn)有限元極限分析法的計算準(zhǔn)確率更加準(zhǔn)確,尤其是強(qiáng)度折減系數(shù)的計算,準(zhǔn)確率有較大提升。在計算平面應(yīng)變時,使用莫爾-庫侖屈服準(zhǔn)則,并且配合非關(guān)聯(lián)流動法則,可以看出最終計算結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)方法的計算結(jié)果的誤差僅為5%,使用有限元極限分析方法,其準(zhǔn)確率可以超過傳統(tǒng)分析方法的30%左右。
1.2場地微振動測試為了能夠更好地提高抗震設(shè)計的質(zhì)量,可以對場地微震動進(jìn)行測試,對脈動幅度值等參數(shù)進(jìn)行確定,從而將場地內(nèi)的地震區(qū)進(jìn)行劃分。另外,在室內(nèi)外測試過程中,利用各種檢測技術(shù)可以獲取各種數(shù)據(jù)資料,通過對這些數(shù)據(jù)資料進(jìn)行分析和研究,從而確保能夠獲得更加準(zhǔn)確和可靠的巖土工程設(shè)計參數(shù)。
2地理信息系統(tǒng)
當(dāng)前地理信息系統(tǒng)已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用在空間數(shù)據(jù)處理中,其主要是以地理坐標(biāo)為主,通過勘察來獲取某一區(qū)域內(nèi)的數(shù)據(jù)資料,從而利用地理信息系統(tǒng)來有效管理巖土工程勘察信息。地理信息系統(tǒng)在應(yīng)用過程中得以不斷的完善,其功能也不斷的增多,不僅具有輸入、編輯、維護(hù)圖形數(shù)據(jù)和屬性數(shù)據(jù)的功能,同時對于文件型圖形數(shù)據(jù)和關(guān)系型的屬性數(shù)據(jù)還具有有效的連接功能,這樣不僅有效確保了這兩種不同的數(shù)據(jù)庫能夠互相進(jìn)行訪問,還可以對圖形數(shù)據(jù)進(jìn)行更好的分析。由于是完全面對用戶進(jìn)行界面設(shè)計,而且還能夠提供相應(yīng)的接口,這樣可以有效確保二次開發(fā)的順利進(jìn)行。利用地理信息系統(tǒng)的空間信息處理能力,可以有效確保信息管理系統(tǒng)可視化功能的實(shí)現(xiàn)。當(dāng)前地理信息系統(tǒng)技術(shù)和功能不斷完善和發(fā)展,其應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷的擴(kuò)大。地理信息系統(tǒng)應(yīng)用在民用建筑巖土工程勘察工作中,不僅可以將地質(zhì)資料在工程中進(jìn)行輸入和查詢,還可以使可視化綜合動態(tài)查詢和檢索功能得以實(shí)現(xiàn),有效確保了勘察信息的真實(shí)性和可靠性,這樣就可以為勘察管理部門提供更真實(shí)的數(shù)據(jù),確保其決策的科學(xué)性和合理性,有利于更好地指導(dǎo)巖土勘察工作的實(shí)施。
3遙感技術(shù)
利用遙感技術(shù)可以確保探測范圍和信息量的進(jìn)一步擴(kuò)大,同時通過多種先進(jìn)的技術(shù)手段,可以在短時間內(nèi)即獲取到相應(yīng)的信息,可以實(shí)現(xiàn)動態(tài)的監(jiān)測。而且利用遙感技術(shù)收集到信息后,可以對信息進(jìn)行存貯、傳輸,這對于信息的進(jìn)一步應(yīng)用帶來了較大的便利。在民用建筑巖土工程勘察中利用遙感技術(shù),可以更好地顯現(xiàn)出地域內(nèi)的不同地貌特征,為工程建設(shè)方案的設(shè)計提供科學(xué)的依據(jù),有利于更好地掌握復(fù)雜的地理環(huán)境。