時(shí)間：2022-08-08 18:16:46
導(dǎo)語：在巖土論文的撰寫旅程中，學(xué)習(xí)并吸收他人佳作的精髓是一條寶貴的路徑，好期刊匯集了九篇優(yōu)秀范文，愿這些內(nèi)容能夠啟發(fā)您的創(chuàng)作靈感，引領(lǐng)您探索更多的創(chuàng)作可能。
關(guān)鍵詞：路橋結(jié)構(gòu)地鐵工程
一、前言
地鐵一號(hào)線北起余杭區(qū)臨平鎮(zhèn)，沿線經(jīng)過喬司、彭埠、火車東站、汽車東站、武林廣場(chǎng)、延安路、城站路、城站火車路、秋濤路、錢江路、復(fù)興地區(qū)、再經(jīng)錢江四橋跨錢塘江至蕭山區(qū)，沿北塘路轉(zhuǎn)至市心路，終于蜀山車輛段，全線總長約52km。其中興隆村站至鳳凰城站及蕭山區(qū)市心路段均為地下線，埋深約在現(xiàn)地表下10～20m；其余均為高架線路或地面線路。其中地下線路部分均為人群密集、建筑物密集、交通繁忙的鬧市區(qū)。
二、沿線地基土層的構(gòu)成與特征
杭州市位于杭嘉湖平原與浙西山區(qū)交會(huì)處的浙北地區(qū)，錢塘江下游，京杭運(yùn)河南端，地理位置為北緯30°15′，東經(jīng)120°10′。由于地質(zhì)歷史上受多次海侵海退影響，且區(qū)內(nèi)多山，錢塘江又從市內(nèi)穿過，造成杭州市地貌形態(tài)眾多，地基土層復(fù)雜多變。
就地鐵沿線所經(jīng)過區(qū)域，主要為兩種地貌形態(tài)。一為臨錢塘江的沖海積平原，屬錢塘江河口相沖海積堆積的粉性土及砂性土地區(qū)，由于堆積年代及固結(jié)條件不同，性質(zhì)不一，豎向由松散至中密狀變化，厚度一般在20m左右；其下為海陸交互相沉積的淤泥質(zhì)軟土及粘性土；地面下深約40～50m為古錢塘江河床堆積的圓礫層，中密～密實(shí)狀態(tài)，底部基巖埋深一般在地表下50～65m左右。另一種為海陸交互相沉積的粘性土地區(qū)，主要集中在杭州老城區(qū)即艮山門站至中河路站一帶及蕭山市心路區(qū)段，地層軟硬交替，一般上部20m左右均以軟粘性土為主，下部基巖埋深約在地面下40～45m左右。
根據(jù)大量鉆孔資料及原位測(cè)試和室內(nèi)土工試驗(yàn)成果資料顯示，杭州市淤泥質(zhì)軟粘土天然含水量一般在30～45%左右，天然孔隙比一般在0.85～1.50左右，雙橋靜力觸探錐尖阻力約為500～800Kpa，壓縮模量約為1.5～3.0Mpa，地基承載力fk約為70～80Kpa左右；局部夾有粉土，或呈互層狀。軟粘土性質(zhì)類似與上海的淤泥質(zhì)粘性土。而錢塘江兩岸的河口相沖海積形成的粉土、砂性土（主要分布于城東地區(qū)），由于堆積年代、沉積環(huán)境、固結(jié)條件等的差異，其性質(zhì)變化較大。資料顯示，其密實(shí)度一般由松散至中密狀態(tài)變化，含水量一般在23～35%左右，孔隙比約在0.8～1.1左右，雙橋靜探端阻力一般為2000～9000Kpa，標(biāo)貫擊數(shù)一般為8～20擊/30cm。顆粒組成以粉粒為主，一般表現(xiàn)為粘質(zhì)粉土及砂質(zhì)粉土，為上細(xì)下粗，符合一般沉積規(guī)律。其壓縮模量在6～20Mpa，地基承載力fk約為80～220Kpa。
綜上述，地下線路掘進(jìn)范圍內(nèi)各土層總體特征是：高含水量和大孔隙比、高壓縮性、低強(qiáng)度，淤泥質(zhì)軟粘性土具較高靈敏度、弱透水性，粉土、砂性土透水性好，易產(chǎn)生流砂、管涌現(xiàn)象。
三、地下線路掘進(jìn)過程中可能遇到的巖土工程問題
（一）地基土層的強(qiáng)度問題
掘進(jìn)范圍內(nèi)地基土主要為飽和粉土、砂土及軟粘土，一般均具低強(qiáng)度特性，因此盾構(gòu)掘進(jìn)較易。由于粉土、砂土與軟粘土的強(qiáng)度等存在差異，及局部地段（如延安路段）在深度15～20m左右存在可塑狀粘性土，與上部軟粘土差別較大，造成掘進(jìn)面上存在兩種不同強(qiáng)度的地層，掘進(jìn)過程中容易造成軟弱層排土過多過快而引起地層下沉，或造成盾構(gòu)在線路方向上的偏離。同時(shí)，由于低強(qiáng)度特性，隧道掘進(jìn)時(shí)應(yīng)及時(shí)襯砌并采取相應(yīng)止水措施，以防掘進(jìn)面地層產(chǎn)生應(yīng)力釋放，產(chǎn)生沉降。杭州軟粘土尚存在較高靈敏度特性，故有較明顯觸變、流變特性，在動(dòng)力作用下，極易造成土體結(jié)構(gòu)破壞，使強(qiáng)度降低，且土體排水固結(jié)需要很長時(shí)間，如施工不當(dāng)，極易造成工后沉降大和不均勻沉降，因此施工過程中須嚴(yán)格控制偏移量，盡量避免蛇曲推進(jìn)。
（二）地基土層的變形問題
隧道基底土以粉土、淤泥質(zhì)軟土為主，均具低強(qiáng)度，高壓縮性等特點(diǎn)，因此必須驗(yàn)算基底土強(qiáng)度和變形。同時(shí)，粉土、砂土和軟粘土在變形特性上存在差異，其壓縮沉降量不同，當(dāng)隧道在穿越兩種地層時(shí)，容易在界面附近造成沉降差。再則，兩類地基土的固結(jié)特性也存在明顯差異，粉土、砂土超孔隙水壓力消散快，固結(jié)時(shí)間短，軟粘土固結(jié)周期長，因此施工造成的工后不同沉降，導(dǎo)致差異沉降。
另外，軟粘土尚存在蠕變特性，后期沉降量大，時(shí)間長，建成運(yùn)營過程中會(huì)產(chǎn)生軟大變形。國內(nèi)某些修建于軟土地層中的地鐵線路已有類似工程問題產(chǎn)生。因此設(shè)計(jì)、施工中對(duì)于變形問題應(yīng)引起足夠的重視。
（三）地下水問題
區(qū)內(nèi)地下水有上層滯水、淺層潛水和深部承壓水三類，潛水位一般在地表下1～4m左右。承壓水含水層為深部圓礫層，水位一般呈年周期性變化，承壓水頭一般在地表下6～7m左右。隧道掘進(jìn)范圍內(nèi)軟粘土為弱透水性地層，粉土、砂土則透水性好，其滲透系數(shù)一般為10-5～10-4cm/s。隧道掘進(jìn)過程中必須及時(shí)襯砌，并做好注漿止水，以防粉土、砂土在水頭差作用下產(chǎn)生流砂、管涌現(xiàn)象。地下水問題在地下車站基坑開挖中顯得尤為突出，必須足夠重視。由于開挖深度大，必須考慮下部承壓水的影響。
（四）地下車站基坑開挖問題
由于地下車站多集中在鬧市區(qū)，周環(huán)建筑物密集，地下管線多，環(huán)境條件復(fù)雜，且地下站埋深大，基坑深，一般均在10～20m左右；又土性條件差，地下水位高?；娱_挖時(shí)，坑壁土體在水土壓力作用下不能自立，必須采取有效的支護(hù)措施，以免塌坍而影響工程安全及周圍環(huán)境。按本地區(qū)經(jīng)驗(yàn)，對(duì)于此類深大基坑，一般采用地下連續(xù)墻或排樁支擋，同時(shí)結(jié)合內(nèi)支撐或錨拉，同時(shí)必須做好止水帷幕及排水工作。施工時(shí)必須對(duì)周邊環(huán)境進(jìn)行有效的監(jiān)測(cè)工作。
由于地下車站多，基坑工程量大，一般常規(guī)方法均費(fèi)用高，周期長，因此應(yīng)盡量開發(fā)和利用新技術(shù)、新工藝，如新的樁型，新的止水、降水措施等。
（五）工程建設(shè)對(duì)環(huán)境的影響和防治
地下線路施工會(huì)引起周圍土體內(nèi)應(yīng)力場(chǎng)發(fā)生變化，隧道基底土體產(chǎn)生回彈，軟粘土的觸變改變了土體的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，降水引起土層再固結(jié)等，所有這些因素均會(huì)對(duì)周圍環(huán)境產(chǎn)生影響。當(dāng)隧道施工離地面建（構(gòu)）筑物較近時(shí)，會(huì)引起坍落和沉降等不良影響。
盾構(gòu)法施工之所以能在城市地下工程中廣泛應(yīng)用，主要是其可以將施工對(duì)周圍環(huán)境的影響控制在很小的程度，但也不可能完全消除。伴隨著盾構(gòu)推進(jìn)，一般也會(huì)發(fā)生地基變形，如開挖面上土水壓力不平衡造成開挖面失去平衡，過大的排泥量，盾構(gòu)推進(jìn)對(duì)周邊地層的擾動(dòng)，地下水位的下降及滲漏水等等，所有這些影響均會(huì)在隧道上方一定范圍產(chǎn)生松動(dòng)區(qū)，從而引起地面沉降甚至坍落。
杭州地鐵將修建在飽和粉土、砂土及軟粘土中，為確保周圍環(huán)境和隧道施工的安全，必須采用適當(dāng)?shù)氖┕すに嚕刂仆七M(jìn)路線和速率，盡量避免擾動(dòng)周圍土體。施工前應(yīng)詳細(xì)調(diào)查沿線建、構(gòu)筑物的使用情況，特別是樁基及地下管線等情況，對(duì)影響范圍內(nèi)的鄰近建、構(gòu)筑物、地面道路及地下管線進(jìn)行全過程動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)，尤其象延安路、市心路區(qū)段等老城區(qū)，此項(xiàng)工作尤為重要。對(duì)可能受影響但又不能拆除的建（構(gòu)）筑物應(yīng)提前進(jìn)行補(bǔ)強(qiáng)和保護(hù)。
（六）巖土工程勘察問題
“工程建設(shè)，勘察先行”，勘察是預(yù)測(cè)、預(yù)知，詳細(xì)、全面、準(zhǔn)確、可靠的地質(zhì)勘察資料對(duì)地鐵建設(shè)是極其重要的，在此基礎(chǔ)上可以對(duì)盾構(gòu)掘進(jìn)過程中施工面前進(jìn)方向可能遇到的不利因素進(jìn)行超前預(yù)報(bào)，如地層、障礙物、地下水等情況能夠預(yù)知，從而能夠提前采取相應(yīng)有效的措施，以保證施工順利、安全地進(jìn)行。
杭州地鐵建設(shè)的巖土工程勘察須重點(diǎn)解決的兩類地層是軟粘土和粉土、砂性土，調(diào)查深度一般應(yīng)在30m以內(nèi)，但對(duì)地下車站部分則應(yīng)加深。重點(diǎn)查明兩類地層的分布情況及規(guī)律，它們的強(qiáng)度特性及變形特性，往復(fù)循環(huán)動(dòng)荷載作用下的動(dòng)力特性，粉土、砂土的顆粒組成及滲透性，軟粘土的蠕變性，飽和粉土的地震液化特性等等。對(duì)地下水也應(yīng)重點(diǎn)查明。
由于室內(nèi)土工試驗(yàn)的局限性，地鐵勘察應(yīng)大量采用原位測(cè)試手段，如旁壓試驗(yàn)、扁鏟側(cè)脹試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)、孔隙水壓力量測(cè)及靜探、動(dòng)力觸探等手段，以獲取準(zhǔn)確可靠的測(cè)試數(shù)據(jù)。
由于沿線有大量已建或在建的工程項(xiàng)目，對(duì)這些工程資料應(yīng)充分收集、分析、篩選，加以利用，一可節(jié)約工程投資，二可最大限度提高勘察精度；同時(shí)，也可由此進(jìn)行分析和采取有效的保護(hù)這些鄰近建筑的措施。
1．1巖土工程地質(zhì)災(zāi)害主要類型特征分析
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(duì)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(duì)地質(zhì)災(zāi)害的防治以及巖土兩個(gè)重要的層面，其中的巖土工程則是施工間所設(shè)計(jì)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(dòng)和液體流動(dòng)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(duì)礦產(chǎn)的不合理開采的影響比較嚴(yán)重，所以在對(duì)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(huì)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(duì)多個(gè)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)用鎭砜矗譃樽匀灰蛩丶叭藶榛顒?dòng)因素，其中的人為活動(dòng)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(dòng)的實(shí)施下，就對(duì)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(duì)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(dòng)對(duì)這一不穩(wěn)定活動(dòng)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(duì)人們的經(jīng)濟(jì)財(cái)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(huì)因?yàn)闅v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(huì)對(duì)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(duì)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(duì)巖土工程的實(shí)施過程中，要能對(duì)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(duì)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(duì)巖土工程施工的地區(qū)進(jìn)行實(shí)際的勘察，對(duì)施工場(chǎng)地的地質(zhì)特征以及形成原因加以詳細(xì)化分析，然后對(duì)地質(zhì)災(zāi)害發(fā)生可能程度進(jìn)行評(píng)估，并要定期的到現(xiàn)場(chǎng)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(duì)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(cè)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(cè)，還有的是通過群眾參與的群測(cè)群防?？傮w而言，對(duì)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(gè)層面得到準(zhǔn)確的掌握，其中的感就是對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，再通過移動(dòng)終端對(duì)所采集的信息加以傳遞，這樣就能通過衛(wèi)星傳回監(jiān)測(cè)的數(shù)據(jù)，然后再對(duì)這些數(shù)據(jù)加以處理分析并建立模型，對(duì)地質(zhì)災(zāi)害的狀態(tài)以及發(fā)展趨勢(shì)加以判斷，最后就是采取輔的決策對(duì)地質(zhì)災(zāi)害監(jiān)測(cè)預(yù)警以及搬遷轉(zhuǎn)移等措施提出。第三，對(duì)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(jì)，結(jié)合實(shí)際巖土工程所受到的災(zāi)害情況進(jìn)行對(duì)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(duì)防治目標(biāo)的確定等對(duì)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(duì)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(shí)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(duì)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(shí)的搬遷，在對(duì)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(duì)于有著較大危害的采取避讓措施是比較有效的。
3結(jié)語
1軟土地基的特點(diǎn)
通常情況下，軟土地基主要是在自然環(huán)境中，其孔隙大于等于1mm的軟土物質(zhì)，一般這種軟土地基中的水分含量較多，具體具備了以下幾點(diǎn)特點(diǎn)。
1.1軟土地基自身具備較強(qiáng)的觸變性能，改性能是指當(dāng)軟土在受到其他外力因素干擾時(shí)，地基結(jié)構(gòu)就會(huì)產(chǎn)生一定的損壞，這樣就會(huì)極大影響其強(qiáng)度的可靠性，與此同時(shí)，在振動(dòng)負(fù)荷的作用下，也會(huì)發(fā)生側(cè)向滑動(dòng)，甚至還會(huì)出現(xiàn)沉降的現(xiàn)象，很容易引發(fā)安全事故，造成人員的傷亡。
1.2如果軟土在受到較大的承載壓力以后，就會(huì)發(fā)生變形，而其自身的空隙也會(huì)迅速變小，水分頁將會(huì)被快速排除掉，除此之外，由于軟土結(jié)構(gòu)受到載荷的影響而導(dǎo)致剪切變形的出現(xiàn)，我們統(tǒng)一將這一特點(diǎn)稱之為軟土的流變性。
1.3由于軟土孔隙較大的特點(diǎn)，其壓縮性能也比較大。因此，若選擇軟土作為建筑物的地基時(shí)，就很有可能發(fā)生大幅度的沉降現(xiàn)象。
1.4相關(guān)技術(shù)人員通過實(shí)驗(yàn)檢測(cè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)軟土在自然狀態(tài)下時(shí)，其抗剪強(qiáng)度并不會(huì)發(fā)生較大的變化，承載能力較低，并且，如果軟土邊坡可靠性較差，就很容易因剪切力破壞而導(dǎo)致建筑物結(jié)構(gòu)發(fā)生失穩(wěn)的情況。
1.5雖然軟土地基中的含水量較多，但其實(shí)際的透水性能非常差，這對(duì)于地基排水的流暢性十分不利，并且，軟土地基上建筑沉降時(shí)期較長，尤其是在加載初期基礎(chǔ)時(shí)，將會(huì)達(dá)到增加孔隙水的壓力，從而導(dǎo)致整個(gè)地基的穩(wěn)固性都受到了極大的損害。
2軟土勘察的基本內(nèi)容與要點(diǎn)分析
2.1軟土勘察的內(nèi)容。軟土勘察主要包括了：軟土的形成類型、埋藏情況、分布和發(fā)展規(guī)律、層理特征、滲透性能、立體分布的均勻性、表層硬殼的厚度、地下硬土層的情況等等；對(duì)軟土的固結(jié)情況進(jìn)行勘察，強(qiáng)度、變形特征以及隨著應(yīng)力改變而變化的規(guī)律，并且了解其結(jié)構(gòu)破壞對(duì)強(qiáng)度和變形的影響情況；軟土中存在的地貌形態(tài)差異、填土、河道等的分布范圍和深度等；地下水埋藏的情況，分析其對(duì)施工材料、安全設(shè)置、環(huán)境等影響。
2.2軟土地基勘察的基本要點(diǎn)。軟土勘察的勘探點(diǎn)布置應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，工程性質(zhì)、場(chǎng)地形狀、勘察分段、成因類型、復(fù)雜情況評(píng)價(jià)等都應(yīng)當(dāng)考慮在內(nèi)。當(dāng)土層出現(xiàn)復(fù)雜變化時(shí)應(yīng)對(duì)此位置進(jìn)行加密；勘察中鉆探取樣的時(shí)候應(yīng)結(jié)合原位置測(cè)試的結(jié)果，去氧應(yīng)利用薄壁取土裝置，原位測(cè)試應(yīng)采用靜力觸探或者十字板剪切試驗(yàn)完成。
2.3軟土剪切試驗(yàn)。當(dāng)軟土的加載和卸載的頻率過高的時(shí)候其內(nèi)部的水分形成的空隙水壓消散速率也會(huì)發(fā)生改變，此時(shí)應(yīng)采用自重壓力預(yù)固結(jié)德爾不固結(jié)排水三軸剪切試驗(yàn)，對(duì)透水性較低的粘性土質(zhì)可以采用無側(cè)限的壓強(qiáng)度試驗(yàn)或者十字板剪切試驗(yàn)來完成測(cè)試；當(dāng)軟土排水速率快切施工過程緩慢的時(shí)候應(yīng)采用固結(jié)不排水三軸剪切試驗(yàn)或者直接剪切試驗(yàn)獲得數(shù)據(jù)；對(duì)土體可能發(fā)生大的應(yīng)變項(xiàng)目因此測(cè)定其殘余的剪切強(qiáng)度必要的時(shí)候應(yīng)將蠕變?cè)囼?yàn)、動(dòng)態(tài)扭剪切試驗(yàn)、動(dòng)態(tài)三軸試驗(yàn)等納入到檢測(cè)中。
3軟土巖土工程勘察的基本流程
3.1一般來說，巖土勘察的等級(jí)都是由工程性質(zhì)而決定的，這是因?yàn)橐话愕能浲翈r土工程的施工環(huán)境十分復(fù)雜，無論是地基的設(shè)計(jì)，還是勘察難度方面，都必須遵守規(guī)范的勘察內(nèi)容而進(jìn)行全面的調(diào)查分析以后，才可以進(jìn)行準(zhǔn)確的劃分，勘察人員會(huì)切實(shí)根據(jù)工程項(xiàng)目的實(shí)際情況，按照等級(jí)的不同來對(duì)工程等級(jí)進(jìn)行劃分。例如，該工程的規(guī)范設(shè)定為一級(jí)，那么，其場(chǎng)地等級(jí)，復(fù)雜程度等都要按照一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。
3.2在進(jìn)行正式的勘察工作以前，勘察人員應(yīng)當(dāng)充分做好一切準(zhǔn)備工作，根據(jù)實(shí)際的工作量來采取相應(yīng)的勘察措施，可以通過在建筑物周圍設(shè)定勘察點(diǎn)，并對(duì)其間距與孔深進(jìn)行精細(xì)的劑量，并得出該工程所需的鉆孔量，最終將這些所得的數(shù)據(jù)統(tǒng)一匯總在一起，將其作為被工程所需的工程量以及基本采樣量，以此來選擇合適的檢測(cè)方法和實(shí)施步驟，從而確保軟土巖土工程勘察工作的順利開展，進(jìn)一步提高勘察結(jié)果的質(zhì)量。
3.3通過上文敘述，我們可以得知，當(dāng)工程量和取樣數(shù)量都確定了以后，試驗(yàn)人員就可以根據(jù)所得數(shù)據(jù)，制定出從一個(gè)完整的檢測(cè)試驗(yàn)流程，并制定出明確的勘察試驗(yàn)時(shí)間表，這也是為后續(xù)施工作業(yè)提供的基本保障。其次，對(duì)于早期已經(jīng)勘察的土壤，試驗(yàn)人員更應(yīng)該準(zhǔn)確劃分出其具體的采樣數(shù)量以及位置，充分做好試驗(yàn)勘察前期的準(zhǔn)備工作，及時(shí)出現(xiàn)取樣數(shù)量增加的問題，也可以保證在預(yù)期的時(shí)間內(nèi)完成樣品的檢測(cè)工作，從而避免資源不足的情況發(fā)生，確保檢測(cè)試驗(yàn)結(jié)果的真實(shí)有效性。
4軟土地基的土工工程勘測(cè)的數(shù)據(jù)處理
4.1軟土地基的巖土工程試驗(yàn)往往采用的是土工試驗(yàn)，其優(yōu)勢(shì)的簡(jiǎn)單而方便。獲得數(shù)據(jù)和處理的時(shí)候，應(yīng)保證巖土試驗(yàn)室內(nèi)的項(xiàng)目設(shè)計(jì)應(yīng)從巖土類型和工程性質(zhì)出發(fā)進(jìn)行綜合考慮，并結(jié)合工程分析計(jì)算的要求確定試驗(yàn)的方式和數(shù)據(jù)處理方法，并最終確定軟土的基本性質(zhì)，這才是數(shù)據(jù)處理的最終目標(biāo)。
4.2在試驗(yàn)和數(shù)據(jù)處理的時(shí)候應(yīng)考慮到原位數(shù)據(jù)的處理，如項(xiàng)目針對(duì)粘土和砂土等進(jìn)行貫入標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)。貫入試驗(yàn)的指標(biāo)將直接影響數(shù)據(jù)處理的結(jié)果，因此在貫入的時(shí)候應(yīng)確定具體的技術(shù)參數(shù)，參數(shù)的選擇可以根據(jù)地層的情況而定，按照規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)針對(duì)不同性質(zhì)的土體進(jìn)行不同的參數(shù)選擇，這樣就可獲得較為準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)資料，然后按照試驗(yàn)規(guī)范對(duì)原位測(cè)量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析與歸納，最終形成數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表，然后形成分析結(jié)果。
1鉆探設(shè)備及工藝
巖土勘探工程是通過鉆機(jī)鉆進(jìn)地表中，并在地下形成圓柱形的鉆孔，從而從鉆孔中來獲取不同深度的巖芯、土和水樣品，獲取后的樣品經(jīng)過實(shí)驗(yàn)室分析后所得到的資料即是勘探的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。進(jìn)行巖土勘探時(shí)不僅工藝較為復(fù)雜，而且具有較強(qiáng)的綜合性，因此需要準(zhǔn)確劃分地層和測(cè)定界限，還要做好原位測(cè)試工作，對(duì)原狀土進(jìn)行采集，所以在巖土工程勘察中，勘察質(zhì)量往往取決于鉆探技術(shù)和鉆探方法的好壞。
1.1鉆探設(shè)備
在進(jìn)行巖土工程勘探時(shí)，進(jìn)行鉆孔所需要的所有裝備都可以稱之為鉆探設(shè)備，其不僅包括鉆機(jī)、鉆探用泵、空氣壓縮機(jī)、動(dòng)力機(jī)和傳動(dòng)裝置，同時(shí)還包括與之配套的鉆塔、擰管裝置等。其以整體式和組裝式兩種裝載方式存在，而在整體式中還可以將其分為固定式、拖引式和自行式。而且鉆探設(shè)備按其用途不同還可以進(jìn)行多種劃分，其應(yīng)用的領(lǐng)域也較為廣泛，部分專用鉆探設(shè)備則專用于其領(lǐng)域內(nèi)的鉆進(jìn)工作。巖土工程勘探時(shí)，通過巖芯鉆探設(shè)備和取樣鉆探設(shè)備來實(shí)現(xiàn)對(duì)地質(zhì)的取樣勘察。
1.2鉆進(jìn)方法
在巖土工程勘察過程中，在進(jìn)行鉆進(jìn)過程中所采用的一切方法即稱為鉆進(jìn)方法。在實(shí)際鉆進(jìn)過程中，可以采取的鉆進(jìn)方法較多，不論是按鉆進(jìn)工藝，還是鉆進(jìn)時(shí)是否采取巖芯或是回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時(shí)破碎巖石所使用磨料的不同，都可以將鉆進(jìn)方法分為不同的類型。但無論哪種鉆進(jìn)方法都是為了在鉆進(jìn)過程中能夠?qū)崿F(xiàn)破碎孔和破碎井底巖石的需要。
2不同地層的鉆探工藝
2.1粘性土
（可塑偏軟/硬粘性土）針對(duì)軟弱粘性土強(qiáng)度低、壓縮性很大且滲透系數(shù)很小、觸變性及流變性大等特點(diǎn)，可采取重錘沖擊鉆進(jìn)和長/短螺旋鉆進(jìn)，如果鉆探環(huán)境位于地下水位以下，可采取套管螺旋鉆進(jìn)或沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)。重錘沖擊鉆進(jìn)效率比較低，且對(duì)孔底附近一定范圍內(nèi)地層有擾動(dòng)。螺旋鉆進(jìn)通過電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)螺旋鉆桿在鉆壓作用下使鉆頭回轉(zhuǎn)吃入地層，將地層按螺旋線逐步切削，切刮下的土質(zhì)碎屑沿螺旋葉片上返到孔口，該方法鉆進(jìn)效率高且不用清洗設(shè)備。長螺旋鉆進(jìn)直徑應(yīng)小于1m，深度不超過15～20m之間。短螺旋鉆進(jìn)屬于非連續(xù)型鉆機(jī)，較之長螺旋鉆效率稍低，其孔徑多在2～3m內(nèi)，鉆進(jìn)深度一般小于30m，最深不超過50m。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)對(duì)泥漿比例要求較高（表1），避免水流將鉆進(jìn)土層沖散混入泥漿。必要時(shí)可在回次終了時(shí)，停止送水，增加干鉆進(jìn)尺距離已獲得土層樣品，或采用雙動(dòng)雙管取心鉆具。對(duì)于硬塑狀粘性土，一般的螺旋鉆進(jìn)在土的粘性較大時(shí)易發(fā)生埋鉆或鉆桿折斷的現(xiàn)象，且對(duì)土層擾動(dòng)較大，應(yīng)盡量選用小肋骨鉆頭，沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)方法。沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)分）液動(dòng)、氣動(dòng)和氣液混合動(dòng)力三種，具有效率高、鉆具轉(zhuǎn)速低、鉆頭壽命長和孔內(nèi)事故少等特點(diǎn)。液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)以清水或泥漿形成高壓作為動(dòng)力，鉆孔直徑一般為56～130mm，最大不超過400mm，鉆孔深可達(dá)800～1000m；氣動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)以高壓空氣為動(dòng)力，鉆孔直徑介于65～228mm之間，最大可達(dá)到762mm。施工中應(yīng)先慢速鉆進(jìn)，使鉆頭切入土層后改用中速轉(zhuǎn)進(jìn)，可加快鉆進(jìn)速度且鉆具提升阻力小。
2.2砂層
該地層的鉆探工藝與砂粒粒徑有很大關(guān)系，且受地下水影響較大。螺旋鉆進(jìn)適合砂土中粘粒含量較高且砂粒主要為粉細(xì)砂的地質(zhì)環(huán)境，如果需深孔鉆進(jìn)，可在施工后期換用小直徑螺旋鉆。粉細(xì)砂雜粘性土情況下，應(yīng)降低鉆速，減小鉆進(jìn)壓力，泵量調(diào)整至適中?；卮谓K了前，應(yīng)以泥漿清洗鉆孔，將孔內(nèi)懸浮的粉細(xì)砂帶入泥漿池后方可停泵，減小沉砂卡鉆事故發(fā)生的幾率，停泵后干鉆0.3～0.5m，確保巖心不脫落。對(duì)于中粗砂、礫沙以及地下水位以下的沙土，一般采用品字形硬質(zhì)合金鉆頭，低轉(zhuǎn)速，灌漿泵吸反循環(huán)鉆進(jìn)，過程中需不斷浮動(dòng)鉆具，慢提快放，形成空底反循環(huán)。因鉆頭外徑略大于巖芯管，所以能很好地約束巖芯管，確保巖芯的原始結(jié)構(gòu)。沒回次終了前，以泥漿清洗鉆孔，去除空中懸浮粗、礫沙，防止沉砂卡鉆。最后停泵干鉆0.2～0.3m，停止浮動(dòng)鉆具精細(xì)干燒，防止鉆孔周壁坍塌造成廢孔，并帶出巖芯樣品。
2.3卵石層
在卵石層進(jìn)行鉆探時(shí)，其工藝受到的影響較多，所以在不同的地層條件下需要采用不同的鉆探工藝來進(jìn)行勘探工作。對(duì)于較薄地層情況下，可以利用泥漿護(hù)壁回轉(zhuǎn)方法進(jìn)行鉆進(jìn)，而當(dāng)遇到較厚地層時(shí)，在粘性土含量較低的情況下，則可以利用跟管進(jìn)行鉆進(jìn)，確保進(jìn)尺的連續(xù)性和順利性。利用回轉(zhuǎn)鉆時(shí)時(shí)則適用于地層密實(shí)度較高的情況，這樣可以有有效的起到保護(hù)孔壁坍塌的發(fā)生。為了確保孔壁能夠得到有效的保護(hù)，必要時(shí)也可以采用投入粘土球的方法進(jìn)行鉆進(jìn)。而一時(shí)有塌孔現(xiàn)象發(fā)生時(shí)，則需要采取必要的措施，往往是通過加大泥漿濃度，或是在鉆到一定深度后拔出鉆具放入跟管的方法來繼續(xù)進(jìn)行鉆進(jìn)，而且在對(duì)鉆進(jìn)的速度進(jìn)行有效的控制。利用反絲套管來避免出現(xiàn)絲扣脫滑現(xiàn)象的發(fā)生。另外在砂層和卵石層鉆進(jìn)時(shí)，則需要采用高質(zhì)量的泥漿進(jìn)行鉆進(jìn)，有效的起到保護(hù)孔壁的作用。
3結(jié)語
(1)過于地質(zhì)化的勘察資料
長期以來我國的巖土工程勘察當(dāng)中的分工都是比較細(xì)的，這也就導(dǎo)致了專業(yè)間以及室內(nèi)和室外的配合難免會(huì)出現(xiàn)一定的偏差，并且當(dāng)時(shí)進(jìn)行巖土工程勘察的新技術(shù)以及新方法都是比較少的，同時(shí)也沒有建立起一種合理的巖土工程勘察技術(shù)應(yīng)用體系并且專業(yè)的設(shè)置方面太過細(xì)則化。這也就造成了最后不同的勘察人員給出來的勘察報(bào)告之間存在著極大的差別。再加上設(shè)計(jì)人員對(duì)于巖土工程的勘察工作并不是十分的熟悉，只是單純的從勘察人員給出的勘察報(bào)告當(dāng)中去獲取自己需要的數(shù)據(jù)以及信息，這樣就造成了設(shè)計(jì)人員不能夠很好的對(duì)巖土工程當(dāng)中的信息進(jìn)行理解，導(dǎo)致勘察工作以及設(shè)計(jì)工作無法實(shí)現(xiàn)連接以及轉(zhuǎn)化。從而導(dǎo)致了勘察工作以及設(shè)計(jì)工作當(dāng)中人力以及物力的浪費(fèi)，甚至于嚴(yán)重的時(shí)候還會(huì)造成很多不合理的設(shè)計(jì)出現(xiàn)。
(2)數(shù)字化地圖以及數(shù)字化系統(tǒng)的貫通性不足
地形圖在設(shè)計(jì)系統(tǒng)當(dāng)中是處于基礎(chǔ)地位的，是設(shè)計(jì)系統(tǒng)的底圖。但是數(shù)字化地圖在技術(shù)研究的層面上還沒有達(dá)到一定的高度，導(dǎo)致了數(shù)字化底圖與CAD設(shè)計(jì)軟件之間沒有辦法實(shí)現(xiàn)良好的匹配，這也就妨礙了對(duì)接工作的實(shí)現(xiàn)。(3)勘察信息的數(shù)字化水平比較低按照傳統(tǒng)的做法，巖土工程勘察部門在向設(shè)計(jì)部門提供勘察信息的時(shí)候主要提供的就是設(shè)計(jì)圖紙、表格以及相應(yīng)的問題報(bào)告。但是這種提交方式的缺點(diǎn)就是，針對(duì)于信息內(nèi)容，采用了太多的定性描述，同時(shí)在提交的報(bào)告當(dāng)中含有很多的勘察人員自身的主觀認(rèn)識(shí)以及判斷，所以說設(shè)計(jì)人員無法對(duì)其中的巖土工程勘察信息進(jìn)行準(zhǔn)確的理解，在對(duì)這些勘察信息進(jìn)行利用的過程當(dāng)中就會(huì)遇到很多困難。
二、數(shù)字化勘察技術(shù)的內(nèi)涵
數(shù)字化巖土工程勘察技術(shù)從比較狹義的角度來看就是通過一定的手段巖土工程項(xiàng)目當(dāng)中的所有信息進(jìn)行整合，然后借助計(jì)算機(jī)及輔助信息技術(shù)實(shí)現(xiàn)勘測(cè)設(shè)計(jì)的數(shù)字化，這種數(shù)字化也就是用現(xiàn)代化的CAD技術(shù)來取代傳統(tǒng)的手工方式。
三、巖土工程勘察數(shù)字化技術(shù)與實(shí)施
（一）巖土工程數(shù)字化建模方法
巖土工程地質(zhì)建模的方法以及類型還是非常多的，其中比較具有代表性的建模方法就是表面模型法，這種方法也就是傳統(tǒng)的建模方法，這種建模方法當(dāng)中主要應(yīng)用的就是工程地質(zhì)體的外表面，從而使人們能夠比較正確的對(duì)均質(zhì)地質(zhì)體進(jìn)行掌握的一種方法。雖然說這種方法的年代比較久遠(yuǎn)，但是這種方法并沒有因?yàn)闀r(shí)間的原因而被淘汰，這種方法在現(xiàn)在還是受到人們廣泛的歡迎。這種建模方法當(dāng)中所需要的數(shù)據(jù)主要就是來源于一些處于離散狀態(tài)的測(cè)點(diǎn)資料。這些數(shù)據(jù)當(dāng)中主要包括了兩種數(shù)據(jù)類型，第一種數(shù)據(jù)就是集合特征數(shù)據(jù)，第二種數(shù)據(jù)類型是屬性特征數(shù)據(jù)。在得到了這些數(shù)據(jù)之后，利用這些數(shù)據(jù)對(duì)地質(zhì)體界面結(jié)果進(jìn)行一定的解釋。對(duì)地質(zhì)體的空間屬性的確定主要就是依靠的得到了一些列屬性相似的電，然后將這些點(diǎn)用一定的規(guī)則相互的進(jìn)行連接，這樣在構(gòu)成了網(wǎng)狀的曲面片之后也就構(gòu)成了空間屬性。在進(jìn)行勘察的過程當(dāng)中想要進(jìn)行表面展示的方法是有很多的，其中比較常見的方法有數(shù)字模型法、圖示模型法?，F(xiàn)在主要介紹一下圖示模型法。圖示模型法當(dāng)中的類型是比較多的，比如邊界表示法、規(guī)則格網(wǎng)法、等線值法以及不規(guī)則格網(wǎng)法等。
（二）數(shù)字化巖土工程勘察實(shí)施
在數(shù)據(jù)化巖土工程勘察的數(shù)據(jù)當(dāng)中主要就包括了兩個(gè)方面的數(shù)據(jù)，一個(gè)方面的數(shù)據(jù)是地理信息方面，另一個(gè)方面就是空間數(shù)據(jù)處理。這些數(shù)據(jù)在數(shù)字化巖土工程勘察當(dāng)中的來源還是十分的廣泛的。這其中主要表現(xiàn)在兩個(gè)方面，一是基礎(chǔ)數(shù)據(jù)地理數(shù)據(jù)的獲得。這些數(shù)據(jù)主要就是從自然區(qū)劃圖、地形地貌圖。真毒自然區(qū)劃圖，這種圖的制作的目的就是為了能夠?qū)μ囟ǖ牡貐^(qū)之內(nèi)的地理區(qū)劃、河流、道路以及居民區(qū)和山川等進(jìn)行描述。同時(shí)，針對(duì)巖土工程勘察的數(shù)據(jù)還可以對(duì)這些區(qū)域之內(nèi)的工程地質(zhì)勘察的信息進(jìn)行一定的收集，然后對(duì)這些收集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選以及處理等。其中對(duì)于各個(gè)勘探點(diǎn)還需要注意對(duì)地理、環(huán)境等物理力學(xué)信息進(jìn)行一定的收集。從上面的描述當(dāng)中我們能夠看出，數(shù)字化巖土勘察工程當(dāng)中數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的建立可，通過數(shù)字化系統(tǒng)建立巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫的概念分析，并且還需要對(duì)巖土工程勘察數(shù)據(jù)庫管理工作給予到足夠的重視。此外就是需要進(jìn)行數(shù)據(jù)庫的建立，需要對(duì)巖土工程一體化系統(tǒng)當(dāng)中的數(shù)據(jù)進(jìn)行收集，這些收集的數(shù)據(jù)包括了用戶輸入的原始數(shù)據(jù)、中間數(shù)據(jù)以及最終數(shù)據(jù)。然后可以根據(jù)這些數(shù)據(jù)進(jìn)行相關(guān)的模型的建立。然后用戶就可以根據(jù)這些模型的建立來選取材料，還可以處理以及利用數(shù)據(jù)庫當(dāng)中的各種相關(guān)的信息。
四、結(jié)語
巖土水理性質(zhì)也是巖土工程勘察工作中的需要勘察測(cè)量的重要內(nèi)容。巖土水理性質(zhì)指的是地下水和巖土相互作用表現(xiàn)出來的性質(zhì)。在自然界當(dāng)中地下水的賦存形式主要有結(jié)合水、毛細(xì)管水和重力水三種。巖土的主要的水理性質(zhì)判定巖土水理性質(zhì)的辦法有五種，包括軟化、透水、崩解、給水、脹縮。在實(shí)際測(cè)量巖土水理性質(zhì)的時(shí)候根據(jù)不同的情況采用不同的方法。在這五種方法里面軟化性是使用的比較多的一種。軟化就是指巖土主體在浸水之后，力學(xué)強(qiáng)度會(huì)出現(xiàn)下降的特性，在工程當(dāng)中我們用軟化系數(shù)來表示這個(gè)特性的強(qiáng)弱，這種特性可以判斷巖石是不是耐風(fēng)化、抗水侵。脹縮性是指巖土主體在吸水之后體積會(huì)變大，失水后體積會(huì)相應(yīng)的減小的特性，巖土的脹縮性的起因是在巖土的顆粒表面有一層結(jié)合水膜，這層水膜吸水會(huì)變厚，失水會(huì)變薄。巖土的這種特性決定了巖土工程是比較容易出現(xiàn)裂縫還是不容易出現(xiàn)裂縫。
二、地下水可能引起的巖土工程的主要危害
地下水之所以能夠引起巖土工程出現(xiàn)問題主要是因?yàn)榈叵滤畷?huì)出現(xiàn)不穩(wěn)定的水位變化以及地下水的水動(dòng)壓力以及地下水對(duì)于建筑物的腐蝕這三個(gè)方面，其中前兩個(gè)方面是最為主要的兩個(gè)方面。地下水的水位變化主要有三種形式，一種是地下水的水位上升，一種是地下水的水位下降，另外一種是地下水的水位頻繁變化，不斷地上升和下降。如果地下水的水位只是在小范圍內(nèi)出現(xiàn)波動(dòng)一般不會(huì)對(duì)巖土工程造成很大的影響，但是一旦浮動(dòng)范圍過大，則非常容易影響巖土工程的施工和使用。地下水位頻繁的升降波動(dòng)對(duì)巖程可能造成的危害主要有：能引起建筑物的破壞和膨脹性巖土脹縮變形。地下水動(dòng)壓力作用對(duì)巖土工程造成的危害上要原因是自然原因或者人為工程活動(dòng)改變了地下水的天然動(dòng)力平衡條件，在移動(dòng)水壓動(dòng)力力作用下。引起巖土的滲透變形，造成流砂，管涌?；油挥康纫恍┓浅?yán)重的、帶有毀滅性的工程危害，造成安全隱患影響工程的質(zhì)量。
1.地下水的水位下降可能引起的巖土工程的危害現(xiàn)如今，地下水的水位降低大多是由于人為因素，比如說人類為了某些商業(yè)原因會(huì)集中大量的抽取地下水、在采礦的時(shí)候可能出現(xiàn)礦床疏干、還有就是在河流的上游筑壩、修建水庫等水利工程會(huì)截奪下游的地下水補(bǔ)給等等。地下水的水位過分下降，可能會(huì)導(dǎo)致地裂、地面沉降、地面塌陷等許多嚴(yán)重的地質(zhì)災(zāi)害以及地下水源桔竭、水質(zhì)惡化等惡劣的、不可修復(fù)的環(huán)境問題，這些后果無論是對(duì)巖土體、建筑物的穩(wěn)定還是人類自身的居住環(huán)境都會(huì)造成很大威脅。
2.地下水的水位上升可能引起的巖土工程危害能夠引起地下水的水位上升的原因有很多種，最主要的是地質(zhì)因素就是地下含水層的結(jié)構(gòu)變化。另外像氣象因素比如說降水變化，氣溫變化都有可能導(dǎo)致地下水位的上升。還有一些人為因素比如說灌溉、施工也有可能造成地下水位的上升。地下水位上升會(huì)造成土地的沼澤化、鹽堿化，導(dǎo)致地下水對(duì)建筑物的腐蝕性增強(qiáng)。地下水位上升還可能導(dǎo)致巖石層出現(xiàn)滑移和崩塌等地質(zhì)災(zāi)害。
3.地下水水位的頻繁升降可能對(duì)巖土工程造成的危害地下水水位的升降變化能夠造成膨脹性的巖土因?yàn)榕蛎浵禂?shù)不同，吸水多少不同產(chǎn)生不均勻的脹縮變形，當(dāng)?shù)叵滤乃簧当容^頻繁的時(shí)候，不僅會(huì)導(dǎo)致巖士的膨脹收縮變形不斷的往復(fù)出現(xiàn)，而且會(huì)導(dǎo)斂巖土的膨脹收縮幅度不斷地加大，久而久之會(huì)導(dǎo)致地裂引起建筑物特別是質(zhì)量不大的輕型建筑物的破壞。地下水水位的升降變動(dòng)帶內(nèi)可能出現(xiàn)的情況就是由于地下水的水位變動(dòng)過快，土層中的膠結(jié)物比如鐵、鋁等主要的成分會(huì)被水帶走，土層一旦失去了膠結(jié)物就會(huì)出現(xiàn)土質(zhì)變松、含水量增大、孔隙增大等問題，給巖土工程的基礎(chǔ)選擇、處理帶來很多不必要的麻煩。
4.水文地質(zhì)勘察在巖土工程勘察中的評(píng)價(jià)巖土工程的勘察中涉及的基本理論主要包括土力學(xué)的一些基本知識(shí)以及一些主要的工程地質(zhì)理論等。巖土工程問題的解決實(shí)際上就是在理論知識(shí)的指導(dǎo)之下，巖土工程的操作人員利用自己的工作經(jīng)驗(yàn)結(jié)合實(shí)際的工作情況來建立合適的模型，進(jìn)行試驗(yàn)得到相關(guān)參數(shù)，進(jìn)而判斷的一個(gè)解決問題的過程。
三、結(jié)語
（1）有利于加快施工工程進(jìn)度，縮短工程期限。
在一體化的施工模式之中，巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)和施工三個(gè)環(huán)節(jié)不再是各自獨(dú)立，而是緊密地聯(lián)系到一起，通過有機(jī)的協(xié)調(diào)組合，可以使施工團(tuán)隊(duì)對(duì)這三個(gè)施工環(huán)節(jié)齊頭并進(jìn)，這樣就可以大大地節(jié)省傳統(tǒng)模式中的環(huán)節(jié)銜接所需要的時(shí)間，從而有效地提高施工的效率，大大地縮短整體施工的時(shí)間，有效地提高工程的進(jìn)度。
（2）有利于新施工技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。
在勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化的施工模式之中，為了能夠有效地提高工程質(zhì)量，施工團(tuán)隊(duì)都在努力地提高對(duì)新施工技術(shù)的使用效率，以便保障自己的施工能夠得到切實(shí)的加快，而對(duì)于施工中不斷遇到的新的問題和挑戰(zhàn)，施工團(tuán)隊(duì)工作者又會(huì)根據(jù)實(shí)際的需求，不斷地謀劃新的施工技術(shù)，解決現(xiàn)代施工過程中遇到的各種各樣的問題。因此在一體化的施工過程之中，為了能夠更好地適應(yīng)現(xiàn)代施工的需求，解決現(xiàn)代施工中遇到的新問題，就會(huì)不斷地加強(qiáng)新施工技術(shù)的應(yīng)用和創(chuàng)新。
（3）有利于節(jié)省工程成本，提高經(jīng)濟(jì)效益。
在現(xiàn)代的巖土工程施工過程之中，勘察、設(shè)計(jì)與施工不再是被簡(jiǎn)單的分離，而是可以有機(jī)的結(jié)合，在設(shè)計(jì)的過程之中可以同時(shí)進(jìn)行前段的施工和后段的勘察，兩個(gè)不同的施工團(tuán)隊(duì)可以同時(shí)進(jìn)行工作，這樣相對(duì)來說就會(huì)節(jié)省人力、物力、財(cái)力的支出，從而達(dá)到節(jié)省工程成本的目標(biāo)。同時(shí)施工團(tuán)隊(duì)齊頭并進(jìn)也可以加強(qiáng)企業(yè)對(duì)施工進(jìn)度的質(zhì)量的掌握和控制，從而增加共同資源的使用效率，提高工程的整體經(jīng)濟(jì)效益。
（4）有利于明確承包商和業(yè)主之間的負(fù)責(zé)分工，減少矛盾糾紛。
一體化的巖土施工模式可以有效地簡(jiǎn)化工程的招標(biāo)過程，保障在施工的過程可以明確地做到只有承包商和業(yè)主兩方責(zé)任人，這樣就可以明確地規(guī)定雙方負(fù)責(zé)人的主要責(zé)任和工程的權(quán)利義務(wù)，從而有效地避免一些施工過程中推諉扯皮這樣的矛盾糾紛的存在，簡(jiǎn)化矛盾糾紛的復(fù)雜程度，提高矛盾解決的效率。
2實(shí)施勘察、設(shè)計(jì)和施工一體化的巖土工程施工模式的必要性
隨著社會(huì)的發(fā)展進(jìn)步，巖土工程的施工質(zhì)量也有了顯著的提高，對(duì)建筑行業(yè)的發(fā)展和人們生活水平的提高都起到了巨大的促進(jìn)作用，現(xiàn)在巖土工程的施工模式主要以勘察、設(shè)計(jì)、施工一體化的施工模式為主，這種施工模式不僅能夠大大地節(jié)省人才物力的投入，而且能夠有效地提高施工的效率。在現(xiàn)在施工過程中實(shí)行一體化巖土施工模式的必要性是：
（1）一體化的施工模式是現(xiàn)代巖土工程的行業(yè)發(fā)展的主要趨勢(shì)。
勘察、設(shè)計(jì)、施工是巖土工程中最重要的三個(gè)環(huán)節(jié)，這三個(gè)環(huán)節(jié)的好壞會(huì)直接地影響到整個(gè)工程質(zhì)量的好壞。因此為了能夠有效地提高巖土工程的施工質(zhì)量，現(xiàn)在的施工團(tuán)隊(duì)就在積極地采取各種的技術(shù)措施來完善施工的過程，而無疑的一體化的施工模式是現(xiàn)代最先進(jìn)、有效的巖土施工技術(shù)。
（2）一體化的施工模式是由巖土工程的現(xiàn)狀所決定的。
雖然我國的巖土工程施工技術(shù)經(jīng)過30年的發(fā)展已經(jīng)日漸的成熟完善，各種的施工技術(shù)和施工的流程都相當(dāng)?shù)耐陚洌怯捎谖覈蕴幱诎l(fā)展的重要階段之中，面臨的各種新問題和情況也在隨著社會(huì)的發(fā)展而不斷地涌現(xiàn)，巖土工程理論及實(shí)踐還有待進(jìn)一步的加強(qiáng)和提高，此時(shí)若發(fā)生意外事故將會(huì)給工程帶來極大的損失，所以必須要加強(qiáng)一體化施工模式的發(fā)展，以切實(shí)提高工程的施工質(zhì)量。
（3）一體化的施工模式是由其自身的優(yōu)點(diǎn)所決定。
與傳統(tǒng)的巖土施工模式相比，一體化的施工技術(shù)不僅能夠有效地減少施工成本支出，大大地縮短工程期限，而且還可以切實(shí)地提高施工工程的質(zhì)量，確保工程建設(shè)的經(jīng)濟(jì)效益，保障巖土工程更加符合現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展需求。這些優(yōu)點(diǎn)決定了一體化的施工模式必將成為現(xiàn)代巖土工程的主要模式，在現(xiàn)代的施工過程中能被有效地區(qū)性地利用。
3區(qū)性有效加強(qiáng)巖土工程的勘察、設(shè)計(jì)、施工一體化施工模式發(fā)展的措施
近年來，隨著科技水平的發(fā)展提升，人們對(duì)于巖土工程的施工模式也提出了新的要求。傳統(tǒng)的分步實(shí)行、先后統(tǒng)一的模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代施工的需求，勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化的施工模式逐漸成為了現(xiàn)代巖土工程施工的主要形式，大大地促進(jìn)了巖土工程的施工質(zhì)量和施工水平。為了能夠有效地提高巖土工程施工一體化的發(fā)展，需要采取一定的措施促進(jìn)施工一體化模式的推廣，這主要包括以下幾個(gè)方面的措施：
（1）加快法律法規(guī)制定，建立完善的一體化建設(shè)模式管理體制。
我國現(xiàn)在的法律法規(guī)對(duì)于巖土工程施工一體化建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)還沒有明確的規(guī)定，這給實(shí)際施工質(zhì)量和標(biāo)準(zhǔn)帶來了很大的漏洞和不明確性，為了能夠有效地規(guī)范一體化施工建設(shè)模式的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，就必須要加強(qiáng)法律的規(guī)范，從而為施工建設(shè)質(zhì)量提供法律的保障和依據(jù)，減少施工中出現(xiàn)的失誤和不足，有效地提高巖土工程施工的質(zhì)量。
（2）轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)觀念，明確一體化模式的市場(chǎng)定位。
隨著科技水平的發(fā)展提升，傳統(tǒng)的施工模式已經(jīng)不能滿足現(xiàn)代施工的新要求，必須要與時(shí)俱進(jìn)，不斷地采取新的技術(shù)和手段，提高施工的技術(shù)水平，這樣才能更好地保障巖土工程的施工質(zhì)量。近年來，勘察、設(shè)計(jì)與施工一體化的施工模式逐漸成為了現(xiàn)代巖土工程施工的主要形式，這種模式可以有效地縮短施工的期限，提高施工的效益，因此就必須加強(qiáng)對(duì)這種施工模式的發(fā)展，肯定其在市場(chǎng)中的重要經(jīng)濟(jì)地位，以不斷滿足現(xiàn)代施工發(fā)展的要求。
（3）承包企業(yè)要完善企業(yè)內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)體系，確保巖土工程一體化建設(shè)施工的順利開展。
勘察、設(shè)計(jì)、施工一體化施工模式的開展歸根結(jié)底還是承包企業(yè)的行為，若是企業(yè)不能夠采取有效的措施加強(qiáng)其在實(shí)踐中的實(shí)行，那么一體化的施工模式也將不能夠?qū)嵭?。因此為了能夠有效地開展一體化的巖土建設(shè)施工模式，承包企業(yè)就必須要完善其內(nèi)部的組織結(jié)構(gòu)體系，明確各個(gè)部門的分工職責(zé)，落實(shí)好各個(gè)員工的任務(wù)安排，從而有效地保障整個(gè)施工過程能夠平穩(wěn)有序的進(jìn)行。
4結(jié)語
1．1建筑地下部分承載力
超高層建筑對(duì)地基部分是個(gè)重大考驗(yàn)，這也是對(duì)巖土工程勘察的首要要求，要重點(diǎn)對(duì)建筑物地下的情況包括底層堅(jiān)硬程度、軟土層分布情況、整個(gè)土層的承載力、巖石地貌完整性和質(zhì)量等級(jí)等進(jìn)行全面的勘察。
1．2對(duì)地上部分變形、傾斜的評(píng)估
與該部分相關(guān)的勘察內(nèi)容主要是地下巖土的分布狀況及變形參數(shù)，為后期的工程設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)測(cè)算提供基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。
1．3要求更加深層的基坑挖掘
基坑提供了研究的最直接標(biāo)本，直接反映了地下地基范圍內(nèi)巖土的地下水情況、巖土質(zhì)量等地質(zhì)條件，通過科學(xué)方式的勘察，為后期計(jì)算設(shè)計(jì)建筑架構(gòu)、排水等模型提供基本的參數(shù)，而作為超高層建筑的地基深度一般比較大，所以對(duì)探測(cè)用的基坑要求的深度也需要更深些。
1．4對(duì)環(huán)境、抗震的特殊要求
超高層建筑龐大的地下基礎(chǔ)工程，很容易給周圍環(huán)境造成一定影響，因此，在勘察中要詳細(xì)記錄對(duì)周圍道路、其他建筑及地下設(shè)施等可能造成的問題，為超高層建筑施工檢測(cè)、保障地下支護(hù)系統(tǒng)及排水系統(tǒng)設(shè)計(jì)提供最基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)。由于超高層建筑對(duì)抗擊地震的要求，在勘察中還應(yīng)特別注意對(duì)地震相關(guān)參數(shù)的測(cè)量、實(shí)驗(yàn)和分析。
2超高層建筑巖土工程勘探原則
1)嚴(yán)格程序要求。超高層建筑的巖土工程的勘察不能隨意進(jìn)行，需要根據(jù)工程的實(shí)際情況及需要出具的相關(guān)報(bào)告，按照有關(guān)的規(guī)定程序嚴(yán)格進(jìn)行勘察。2)把握重點(diǎn)環(huán)節(jié)。對(duì)于開建多個(gè)超高層建筑，在基本相同的地質(zhì)條件情況下，為了保證勘察和施工的整體進(jìn)程，勘察人員可以對(duì)基本相同的地質(zhì)條件不予全面勘察，但是對(duì)一些重點(diǎn)數(shù)據(jù)和方位還是需要進(jìn)行數(shù)據(jù)的采樣，以保證建筑的工程質(zhì)量。3)注重地質(zhì)分析。超高層建筑物對(duì)地質(zhì)的要求更高，地質(zhì)選址的好壞直接影響著建筑物的整體質(zhì)量，如果巖土工程勘察中較少或缺少對(duì)地質(zhì)狀況的詳細(xì)評(píng)估，那么，對(duì)整個(gè)超高層建筑將來的設(shè)計(jì)而言都會(huì)埋下嚴(yán)重的隱患。4)人員合理選擇。巖土工程勘察一定要選擇專業(yè)的人員，在此基礎(chǔ)上還要進(jìn)一步選擇那些經(jīng)驗(yàn)豐富、有責(zé)任心的人擔(dān)任勘察分析人員，對(duì)于有條件的建筑施工單位，可以組建專門的勘察小組，或與特定的勘察企業(yè)保持長期的合作關(guān)系。
3超高層建筑巖土工程勘察要點(diǎn)
巖土工程勘察工作的基本點(diǎn)主要著眼于兩個(gè)方面:1)對(duì)地下部分進(jìn)行整體的科學(xué)評(píng)價(jià)，主要是對(duì)土質(zhì)的性質(zhì)、地質(zhì)環(huán)境承載能力和穩(wěn)定性、特殊地質(zhì)環(huán)境可行性等進(jìn)行分析和評(píng)價(jià);2)鑒于超高層建筑的特點(diǎn)，選取最佳適合的方案，以減少工程的造價(jià)。
3．1勘察點(diǎn)的科學(xué)定位
應(yīng)嚴(yán)格按照國家制定的JGJ72—2004高層建筑巖土工程勘察規(guī)程進(jìn)行工程勘察工作，但針對(duì)超高層建筑的特殊性，在勘察點(diǎn)選擇上還需要注意以下幾個(gè)問題:首先是根據(jù)地下的基本情況:1)要根據(jù)初步探明的地質(zhì)狀況主要是地層結(jié)構(gòu)和分布以及超高層建筑物的整體設(shè)計(jì)情況，進(jìn)行初步預(yù)估布點(diǎn)。2)針對(duì)不同的土質(zhì)狀況，特別是特殊性的巖土，按照巖土工程勘察有關(guān)要求，合理布置相應(yīng)數(shù)量的點(diǎn)位。如遇到原地面為河塘溝渠、填土區(qū)域或砂土層較厚地區(qū)，勘察點(diǎn)的設(shè)置密度要相應(yīng)的在該區(qū)域進(jìn)行增加。3)針對(duì)地下防水的專門勘察工作十分重要，因?yàn)樗鼤r(shí)刻會(huì)給建筑施工帶來不可估量的問題，同時(shí)對(duì)地下水文的探測(cè)也是一個(gè)難點(diǎn)，所以必要時(shí)可以組織專項(xiàng)建筑區(qū)域的水文地質(zhì)勘察工作。地下水文勘察時(shí)，還要全面考慮周圍的水文環(huán)境狀況，初次探測(cè)要求在最后一個(gè)勘察孔鉆探完成1d后，全部探測(cè)點(diǎn)進(jìn)行統(tǒng)一測(cè)量，才能得出準(zhǔn)確的水文數(shù)據(jù)。4)勘察點(diǎn)地下深度的選擇，基本的原則是地質(zhì)條件好的深度低一些，地質(zhì)差的深度要加深，但是還應(yīng)根據(jù)超高層建筑實(shí)際特點(diǎn)，比如高度、用途等進(jìn)行綜合的選擇。其次，根據(jù)地上的基本情況:1)建設(shè)多個(gè)超高層建筑，要根據(jù)小區(qū)的整體設(shè)計(jì)規(guī)劃，按照樓群的分布和主裙樓的差異，主樓承力部分加密探測(cè)點(diǎn)，非主樓區(qū)可以適當(dāng)放寬點(diǎn)位，從而實(shí)現(xiàn)合理的密疏布點(diǎn)。2)要根據(jù)建筑物的使用用途進(jìn)行合理的劃分，不同的使用用途的建筑物，對(duì)底層的承載、地下設(shè)施的要求不盡相同，所以勘察點(diǎn)選擇要考慮建筑物的用途。3)在對(duì)超高層建筑初步布點(diǎn)結(jié)束后，如果排布圖形為不規(guī)則圖形時(shí)，還要在排列圖形的凸凹位置適當(dāng)增加勘察點(diǎn)。4)對(duì)于超高層建筑物內(nèi)部機(jī)構(gòu)中的中心位置、電梯井位置等要進(jìn)行勘察點(diǎn)布控。同時(shí)還要考慮超高層建筑的高度，根據(jù)高度的變化控制勘察點(diǎn)的分布狀況。此外，在勘察過程中，還應(yīng)注意對(duì)現(xiàn)有勘察點(diǎn)進(jìn)行一些修正，比如在采集巖土樣本中如果發(fā)現(xiàn)鹽漬土等特殊性土壤，就要注意增加該區(qū)域的勘察點(diǎn)，以充分探明該區(qū)域周圍特殊的水文狀況。
3．2超高層建筑底層的探察
對(duì)整個(gè)建筑工程的底部深入詳細(xì)地探察，準(zhǔn)確掌握最底層地層的基本結(jié)構(gòu)和地形變化，是整個(gè)建筑設(shè)計(jì)穩(wěn)定性、安全性的需要。在對(duì)最底層探察前，要全面掌握整個(gè)建筑區(qū)域的地質(zhì)和水文狀況。一般來說，勘察點(diǎn)密度分布小同時(shí)勘察深度深的，對(duì)底層的狀況探明會(huì)更加清楚些。最底層的情況掌握，主要還是依托對(duì)勘察點(diǎn)取樣標(biāo)本的全面分析之上，進(jìn)行專門的總結(jié)分析，如有需要，可從原探孔上小徑口鉆深取樣，以獲得更加詳盡的信息。
3．3樣品的科學(xué)采集
超高層建筑巖土工程勘察中一個(gè)重點(diǎn)就是巖土樣品的采集，這直接關(guān)系到實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。樣品采集不可隨意進(jìn)行，必須嚴(yán)格按照一定的操作規(guī)范進(jìn)行，不然如果因?yàn)椴杉瘶悠匪谏疃?、?shù)量不足或者運(yùn)輸保存密封存在問題，都會(huì)導(dǎo)致樣本遭受污染、成分流失等，從而造成實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的失真。
3．4勘察技術(shù)的合理選擇
關(guān)鍵詞：雙曲線模型理想彈塑性波動(dòng)方程
1概述
在運(yùn)用波動(dòng)方程法預(yù)測(cè)樁的可打入性及單樁極限承載力中，樁周土體靜力模型的合理選擇是個(gè)極其重要的問題。土體的靜力特性遠(yuǎn)非線彈性、理想彈塑性能簡(jiǎn)單描述，而非線性、非彈性、彈塑性等模型可較好地描述。因此，改進(jìn)土體靜力模型及其計(jì)算參數(shù)的確定方法，是進(jìn)一步完善波動(dòng)方程分析法的一個(gè)非常重要方面。
樁側(cè)摩阻力的發(fā)揮一般是樁體和土體之間的剪切破壞，也可能是樁體帶著部分土體，土體間的剪切破壞，而樁端阻力的發(fā)揮有的是“刺入”破壞，有的是“壓剪”破壞[1]。由此可知，樁側(cè)土主要承受剪切變形，而樁端土體變形主要是壓縮，而且不能承受拉應(yīng)力，樁側(cè)土體和樁端土體的變形和破壞機(jī)理是截然不同的。
文獻(xiàn)[2]通過室內(nèi)剪切試驗(yàn)，測(cè)得不同法向壓力下，鋼和混凝土材料分別與土之間的摩阻力與剪切位移的關(guān)系曲線，用以描述樁、土間的荷載傳遞特性。結(jié)果表明摩阻力和剪切位移呈非線性關(guān)系，而且符合雙曲線方程。漢森(Hansen)、瑞典樁基委員會(huì)和ISSMFE提案也都曾假定壓載試驗(yàn)的荷載-位移(P-S)曲線為雙曲線[3]。曹漢志[4]通過試樁發(fā)現(xiàn)實(shí)測(cè)到的荷載傳遞曲線可近似用雙曲線來描述。王幼青、張克緒[5]等人通過分析71根樁的壓載試驗(yàn)的荷載-位移(P-S)曲線，得到S/P-S的線性回歸的相關(guān)系數(shù)的平均值為0.9976，這表明樁的荷載-位移(P-S)曲線完全可近似用雙曲線關(guān)系來擬和。但該文中不分樁側(cè)土體、樁端土體，均采用雙曲線模型來模擬，模型中參數(shù)完全基于樁的靜載荷試驗(yàn)值，不易推廣。
由上述土力學(xué)理論及室內(nèi)、室外試驗(yàn)結(jié)果，都表明在靜荷載作用下樁周土體表現(xiàn)出非線性特性，并可用雙曲線來描述荷載與位移的關(guān)系。但基于樁側(cè)土體和樁底土體的變形及破壞機(jī)制不一樣，而且樁端土不能承受拉力的特點(diǎn)，因此，樁側(cè)與樁端土體靜力模型應(yīng)用不同的模型來描述。為簡(jiǎn)化起見，文中樁側(cè)土體靜摩阻力與剪切位移的模型采用雙曲線關(guān)系，樁端土體仍采用理想彈塑性模型來描述(即同Smith法[6])。
2樁周土體模型
2.1改進(jìn)的樁側(cè)土體模型在動(dòng)力打樁過程中，樁側(cè)土體單元i在時(shí)刻t時(shí)所發(fā)揮的靜阻力和動(dòng)阻力分別由非線性彈簧(雙曲線)和緩沖壺組成的模型來模擬(如圖1)。
2.1.1樁側(cè)土體靜摩阻力雙曲線模型樁側(cè)土體單元i在時(shí)刻t時(shí)所發(fā)揮的靜摩阻力Rs(i,t)(下文簡(jiǎn)寫為Rs)與剪切位移S(i,t)(下文簡(jiǎn)寫為S)假定用康納(Kondner)雙曲線擬和，即Rs-S的關(guān)系曲線，如圖2中(a)可用下式表示：
Rs=S/(a+bS)
(1)
式中：a、b為待定系數(shù)。
式(1)可改寫為
S/Rs=a+bS
(2)
設(shè)以S/Rs為縱軸，S為橫軸，可構(gòu)成S-S/Rs的新坐標(biāo)系，則雙曲線可轉(zhuǎn)換成直線，如圖2中(b)其截矩為a,斜率為b。由式(2)可得，當(dāng)S∞時(shí)，
(3)
即用極限摩阻阻力Rult表示S∞時(shí)的值，也即為Rs的漸近值。實(shí)際上工程中S不允許趨向無窮大，當(dāng)達(dá)到一定值后，土體單元就被認(rèn)為已破壞了，破壞荷載為Rf，它總是小于Rult?？闪睿?/p>
Fr=Rf/Rult
(4)
稱Fr為樁側(cè)土體單元的破壞比，則有Fr＜1.0。文中的Fr假定可參照土體DuncanChang模型[7]的破壞比取值。
同樣，由式(2)可得，當(dāng)S0時(shí)，
(5)
而(SRs)S0是曲線Rs-S的初始切線剛度，也是該曲線上最大的切線剛度，用Kmax表示(見圖2)，因此
a=1/Kmax
(6)
可將(Sf,Rf)代入式(1)，得
Rf=Sf/a+bSf
(7)
由式(7)得到
a=1/Kmax=Sf(1-Fr)/RultFr
(8)
關(guān)于Sf取值，可參照文獻(xiàn)[8]：黏性土剪切破壞的最大位移一般為5～8mm，無黏性土剪切破壞的最大位移一般為8～12mm。
本文根據(jù)Masing準(zhǔn)則和Pyke對(duì)Masing模型的修正方法[9]來確定卸載與加載的荷載RS與位移S的關(guān)系曲線。從第一象限狀態(tài)點(diǎn)(S1,Rs1)處卸載階段(如圖3中曲線2)，土體單元的靜摩阻力為
Rs=Rs1+(nRultKmax(S-S1))/nRult+Kmax(S-S1)
(9)
式中：n=1-Rs1/Rult。
從狀態(tài)點(diǎn)(S1,Rs1)處加載階段(如圖3中曲線3)，土體單元的靜摩阻力為
Rs=Rs1+nRultKmax(S-S1)/nRult+Kmax(S-S1)
(10)
式中：n=-1-Rs1/Rult。
采用Pyke法能有效地避免了卸載和反向加載時(shí)土體承受的荷載超過其最終強(qiáng)度的現(xiàn)象。
2.1.2樁側(cè)土體的動(dòng)阻力計(jì)算假定樁側(cè)土體單元i在時(shí)刻t時(shí)的動(dòng)阻力Rd(i,t)與上節(jié)中計(jì)算出的靜阻力Rs(i,t)和單元速度V(i,t)成正比，比例常數(shù)采用樁側(cè)土體單元的經(jīng)驗(yàn)阻尼系數(shù)J(i)，即
Rd(i,t)=J(i)Rs(i,t)V(i,t)
(11)
則在所發(fā)揮的總阻力R(i,t)為
R(i,t)=Rs(i,t)+Rd(i,t)
(12)
2.2樁端土體模型樁端土體單元用理想彈塑性模型來描述土體力學(xué)與變形特性，即彈性、塑性與動(dòng)阻力分別由彈簧、摩擦鍵及緩沖壺組成的土體流變模型來模擬(圖4)。土體單元的加載彈性變形由線段OC(彈簧)模擬，塑性變形由線段CD(摩擦鍵)來模擬，DE段表示樁端土卸載彈性變形階段。詳細(xì)的模型描述參見文獻(xiàn)[6]。
3一維動(dòng)力打樁波動(dòng)方程
1931年，D.V.Isaacs指出能量從樁錘傳遞到樁底不是簡(jiǎn)單的剛體撞擊動(dòng)力問題，而是撞擊應(yīng)力波在樁身內(nèi)的傳播問題[10]。他將樁周土體阻力R′引入古典的一維波動(dòng)方程得到
(13)
式中：x為樁截面的位置坐標(biāo)；u為x處樁截面的質(zhì)點(diǎn)位移；t為時(shí)間；R′為樁身土阻力；C為彈性應(yīng)力波波速，單位：m/s；；E、ρ分別為樁材料彈性模量、密度。
然而式(13)僅僅在古典的一維波動(dòng)方程中機(jī)械而簡(jiǎn)單地引入樁周土體阻力R′，并沒有真正反映出打樁過程中波動(dòng)響應(yīng)。根據(jù)方程各個(gè)分量的量綱分析，樁周土體阻力R′的量綱應(yīng)為1/m，而力的量綱為N，因此，R′的物理意義不明確。
考慮樁身自重和樁周土阻力的情況下來建立一維動(dòng)力打樁波動(dòng)方程如下：
(14)
式中：R為樁單元受到的土阻力，單位：N；G為樁單元的重量，單位：N；g為重力加速度，單位：m/s2。其它量同式(13)。方程右邊的第二項(xiàng)為樁的自重對(duì)應(yīng)力波傳播的影響；方程右邊的第三項(xiàng)為樁周土體阻力對(duì)應(yīng)力波傳播的影響。
顯然，該方程與方程(13)明顯不同，而且有：
(15)
因此，嚴(yán)格地講R′不是樁周土阻力，而是反映樁周土體阻力的一個(gè)參數(shù)，其量綱為1/m。
目前求解波動(dòng)方程(14)常采用特征線法、有限元法及差分法。由于差分法簡(jiǎn)單且實(shí)用，故文中仍然采用該法，以一維應(yīng)力波動(dòng)理論為基礎(chǔ)，采用上述樁周土體模型編制了動(dòng)力沉樁分析軟件ADP(AnalysisofDrivingPile)。
4工程實(shí)例
運(yùn)用ADP程序?qū)δ澈Ｑ笫推脚_(tái)動(dòng)力打樁工程進(jìn)行計(jì)算分析。在實(shí)際試樁過程中進(jìn)行了沉樁過程中貫入度、應(yīng)力等數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)，并在打樁完成后一段時(shí)間進(jìn)行了復(fù)打及靜載荷試驗(yàn)。
4.1工程介紹某海洋石油平臺(tái)地區(qū)水深24.5m，潮差1.0～1.5m。從地質(zhì)資料由上而下基本可分5層(表1)，土質(zhì)不均勻，夾層較多，表面有較厚的淤泥層在覆蓋。平臺(tái)樁基試樁為鋼管樁，貫入深度0～16.1m范圍內(nèi)用M40型柴油錘打樁，在貫入深度16.1～26.48m范圍內(nèi)采用MB70型柴油錘施工。該樁總長為69.11m，整個(gè)樁打入到設(shè)計(jì)貫入深度26.48m，即樁端持力層位于第⑤層——粉細(xì)砂層，如圖5所示。樁身壁厚變化，即δ=14～36mm。
表1某海洋平臺(tái)試樁處的各土層的物理力學(xué)指標(biāo)
土體名稱
標(biāo)高
/m
含水量
ω
飽和容重
γ/(t·m-2)
比重
液限
WL
塑限
WP
塑性指數(shù)
IP
孔隙比
e
粘聚力C/kPa
內(nèi)摩擦角
φ/°
①淤泥
②淤泥質(zhì)粘土
③粉細(xì)砂
④亞黏土
⑤粉細(xì)砂
0.0--4.5
-4.5--5.5
-5.5--10.5
-10.5--16.5
-16.5--29.5
41.5-54.4
21.5-25.8
15.7-27.1
1.7-1.75
2.0-2.05
1.93-2.12
2.65-2.67
2.68-2.72
2.68-2.70
44.5-53.8
27.1-33.3
-
20.0-21.4
14.9-18.1
-
24.5-32.4
11.7-15.2
-
1.16-1.41
0.599-0.72
0.5-0.773
5.0-8.0
-
23.5-27.0
36.0-40.0
表2各單元的重量G(i)和橫截面積A(i)
單元編號(hào)i
3-7
8-11
12-15
16-19
20-23
24-27
28-31
32-35
36-39
A(i)/cm2
G(i)/kN不包括土塞
853.
6.77
958.6
7.66
1017.5
8.14
1155.0
9.07
1155.0
9.07
1155.0
9.07
1155.0
9.07
1155.0
9.07
1060.8
8.46
單元編號(hào)i
40-43
44-47
48-51
52-55
56-59
60-63
64-67
68-71
A(i)/cm2
G(i)/kN不包括土塞
595.6
4.75
568.0
4.46
568.0
4.46
568.0
4.46
568.0
4.46
568.0
4.46
568.0
4.46
568.0
4.46
注：樁身外露單元共45個(gè)，其中46～49號(hào)單元樁周土為表層淤泥，程序中不考慮該土層對(duì)樁阻力的貢獻(xiàn)。
4.2計(jì)算參數(shù)選取分別采用Smith法模型(樁側(cè)土體和樁端土體均采用理想彈塑性模型)和本文改進(jìn)模型(樁側(cè)土體用雙曲線模型，樁端土體用理想彈塑性模型)來進(jìn)行動(dòng)力打樁數(shù)值計(jì)算分析。為簡(jiǎn)化起見，計(jì)算中僅考慮用MB-70型柴油錘進(jìn)行分析。具體參數(shù)選取如下：(1)MB-70型柴油錘：錘心重72kN，錘心落高為2.7m，錘心剛度為2.1671×106MPa，錘擊效率η=0.95；(2)錘墊為白棕繩，其彈簧常數(shù)為5.0MN/cm，恢復(fù)系數(shù)e=0.5；(3)沖擊塊和樁帽：沖擊塊重30kN，樁帽重21kN；(4)無樁墊；(5)鋼管樁的幾何參數(shù)詳見圖5、表2(不考慮土塞效應(yīng))，樁材彈性模量E=2.1×10.5MPa。為提高分析精度及更好地考慮土體的性質(zhì)，每個(gè)樁單元長度設(shè)為1m；(6)據(jù)時(shí)間步長選取原則，計(jì)算時(shí)間步長Δt=0.00018s；(7)樁周阻力分布假定：樁端土的阻力分配比PER=40%，且樁側(cè)土體側(cè)摩阻力均勻分布；(8)土質(zhì)參數(shù)：因樁是大直徑管樁，據(jù)文獻(xiàn)[11]可適當(dāng)加大樁端土最大彈性量的取值。Smith法模型：樁側(cè)土QS=0.254cm，樁端土QP=0.3048cm；改進(jìn)模型：樁側(cè)土體參數(shù)包括：土體破壞變形值Sf，土體的破壞比Fr(見表3)，樁端土體最大彈性變形QP=0.3048cm。兩模型的土體阻尼系數(shù)均?。簶秱?cè)土JS=0.22s/m，樁端土JP=0.66s/m。
4.3樁的可打入性預(yù)測(cè)分析運(yùn)用ADP程序?qū)υ嚇哆M(jìn)行可打入性分析。圖6、圖7及圖8分別為兩模型預(yù)測(cè)樁在打入過程中所需錘擊數(shù)、所發(fā)揮的靜阻力及樁身最大拉、壓應(yīng)力值；圖9、圖10分別為在樁打入到26.48m處在一次錘擊過程中樁頂單元的應(yīng)力響應(yīng)曲線、樁身所有單元的最大應(yīng)力值。由圖6分析，在整個(gè)貫入過程中，改進(jìn)模型得到的所需錘擊數(shù)與實(shí)測(cè)貫入曲線非常接近。從泥面開始到貫入深度10m范圍內(nèi)，兩模型得到的所需錘擊數(shù)基本一致，但從10～26.48m范圍內(nèi)，改進(jìn)模型的計(jì)算值小于Smith模型的相應(yīng)結(jié)果。在最大貫入深度26.48m處，本文模型、Smith模型得到的貫入30cm錘擊數(shù)分別為：357擊、681擊，前者約為后者的50%，而實(shí)測(cè)值為貫入30cm303擊。因此，改進(jìn)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果較準(zhǔn)確，相對(duì)誤差為18%。從計(jì)算和實(shí)測(cè)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，沉樁到最大貫入深度處時(shí)(位于⑤粉細(xì)砂層)，非常難打。
由圖7分析，隨著貫入深度增加，發(fā)揮的樁周靜阻力基本線性增加，這與計(jì)算中假定的樁側(cè)土體均勻分布有關(guān)。本文改進(jìn)模型計(jì)算值略小于Smith法模型的相應(yīng)值，在最大貫入深度處所發(fā)揮的樁周靜阻力分別為：9.6MN和8.699MN。
由圖8分析，隨著貫入深度增加，樁身的最大拉應(yīng)力反而減小。在泥面附近貫入深度處，拉應(yīng)力值最大，兩模型的計(jì)算值均約為139.0MPa。故在沉樁初期(特別對(duì)于混凝土樁)，應(yīng)盡量采取措施減少錘擊能量(如輕錘，或重錘小落距)，以減小錘擊拉應(yīng)力值，防止樁身拉裂。在整個(gè)沉樁過程中，兩模型得到的最大壓應(yīng)力值變化趨勢(shì)非常一致，即先增加后減小，但本文改進(jìn)模型所得到的最大壓應(yīng)力值略小于Smith法模型的相應(yīng)值，在最大貫入深度一半處，兩模型的最大壓應(yīng)力值都達(dá)到最大，分別為：183.2MPa、197.6MPa。鋼管樁的屈服強(qiáng)度Fy為360MPa，顯然在沉樁過程中樁不會(huì)發(fā)生柱狀屈曲，即滿足強(qiáng)度要求。
由圖9分析，在0～15ms范圍內(nèi)兩模型分析得到的在一次錘擊過程中樁頂單元應(yīng)力響應(yīng)的時(shí)程曲線基本一致，在t>15ms時(shí)，本文改進(jìn)模型所得的應(yīng)力值略小于Smith法。兩模型得到的最大值均為120.1MPa，略小于實(shí)測(cè)最大值133.3MPa，誤差約為10%，滿足精度要求。
由圖10分析，在最大貫入深度時(shí)一次錘擊過程中，兩模型得到的樁身單元最大壓應(yīng)力包絡(luò)圖非常接近，且與實(shí)測(cè)最大壓應(yīng)力包絡(luò)圖也較接近，可用于打樁工程應(yīng)力控制。其中Smith法模型、改進(jìn)模型計(jì)算得到的最大值分別為149.68MPa、146.65MPa，發(fā)生的位置自樁頂44m處。而實(shí)測(cè)到的最大的最大值為141.2MPa，發(fā)生的位置自樁頂7.19m處。顯然，最大應(yīng)力值滿足鋼材允許應(yīng)力值。
總之，本文改進(jìn)模型所預(yù)測(cè)錘擊數(shù)精度高于Smith法模型，更接近于實(shí)測(cè)結(jié)果，且得到的應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果和實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好，可用于實(shí)際打樁工程可打入性預(yù)測(cè)分析。
4.4樁的極限靜承載力預(yù)測(cè)分析用ADP程序?qū)对谠O(shè)計(jì)貫入深度26.48m處進(jìn)行了單樁極限承載力預(yù)測(cè)分析。圖11為兩模型預(yù)測(cè)樁的極限承載力曲線。由圖11分析，在貫入30cm時(shí)擊數(shù)在0～20擊范圍內(nèi)，兩模型預(yù)測(cè)的單樁極限靜承載力基本一致；當(dāng)貫入30cm大于20擊時(shí)，本文改進(jìn)模型的預(yù)測(cè)值逐漸大于Smith法模型的相應(yīng)值。復(fù)打貫入30cm實(shí)測(cè)錘擊數(shù)為300擊，Smith法模型、本文改進(jìn)模型的預(yù)測(cè)值分別為8.861MN、9.442MN，而根據(jù)靜載試驗(yàn)得到單樁的極限承載力為9.6MN。兩模型計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)值的相對(duì)誤差分別為7.7%、1.6%。二者的計(jì)算結(jié)果均滿足工程精度要求，但改進(jìn)模型的預(yù)測(cè)值的精度優(yōu)于Smith法模型，更接近于實(shí)測(cè)結(jié)果，可用于實(shí)際打樁工程中單樁極限靜承載力值預(yù)測(cè)分析。
5結(jié)論
(1)本文根據(jù)土性理論的非線性和非彈性的特性以及室內(nèi)與現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果，而且基于樁側(cè)土體和樁端土體在豎向荷載作用情況下的變形和破壞機(jī)理不同，假定用雙曲線模型模擬樁側(cè)土體靜阻力，樁端土靜阻力采用理想彈塑性模型來模擬是比較合理的。(2)原波動(dòng)方程中土阻力R′的物理意義不明確，只是反映樁周土體阻力的一個(gè)參數(shù)。本文以所推導(dǎo)的應(yīng)力波動(dòng)方程為基礎(chǔ)，開發(fā)了可用于打樁分析的軟件ADP。(3)用程序ADP對(duì)某海洋平臺(tái)打樁工程進(jìn)行了Smith法模型和本文改進(jìn)模型的對(duì)比計(jì)算分析。與實(shí)測(cè)結(jié)果比較表明：采用改進(jìn)模型得到的預(yù)測(cè)單樁極限靜承載力值、貫入過程中的所需的錘擊數(shù)的計(jì)算精度更高，更接近于實(shí)測(cè)結(jié)果，而兩模型得到的應(yīng)力響應(yīng)結(jié)果相近，和實(shí)測(cè)結(jié)果吻合較好。這也說明，雙曲線模型更接近于實(shí)際情況，可用于實(shí)際打樁工程的可打入性及單樁極限承載力預(yù)測(cè)分析。
參考文獻(xiàn)：
［1］劉興錄.樁基工程與動(dòng)測(cè)技術(shù)200問［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，2000，20-50.
［2］同濟(jì)大學(xué)工程地質(zhì)教研室.靜力觸探側(cè)壁摩阻力與樁側(cè)摩阻力的試驗(yàn)研究［R］.同濟(jì)大學(xué)科技情報(bào)站，1979.
［3］徐攸在，劉興滿.樁的動(dòng)測(cè)新技術(shù)［M］.北京：中國建筑工業(yè)出版社，1989.
［4］曹漢志.樁的軸向荷載傳遞及荷載沉降曲線的數(shù)值計(jì)算方法［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，1986，8(6)：37-49.
［5］王幼清，張克緒.樁波動(dòng)分析土反力模型研究［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，1994，16(2)：92-97.
［6］SmithEAL.Piledrivinganalysisbythewaveequation［J］.J.SMFD,ASCE,1960,86(SM4):35-61.
［7］DuncanJ.M.,ChangC.Y.Nonlinearanalysisofstressandstraininsoils［J］.JSMFD,ASCE,1970,96(SM5):1629-1653.
［8］張忠苗.軟土地基超長嵌巖樁的受力特性［J］.巖土工程學(xué)報(bào)，2001，23(5)：552-556.
［9］PykeRM.Nonlinearsoilmodelsforirregularcyclicloading［J］.J.GED,ASCE,1979,105(GT6).