关键词:岩土工程;勘察;措施手段
中图分类号:U469文献标识码:A文章编号:
近年来,随着我国国民经济的高速发展以及政府对基础设施建设的大力支持,工程建设迎来了高峰期。所有的工程在进行设计和施工之前,都需要按照基本建设程序进行岩土工程勘察。岩土工程勘察任务不仅要正确反映场地和地基的工程地质条件,还应结合工程设计、施工条件进行技术论证和分析评价,并服务于工程建设。由于当前岩土工程勘察方面有非常多的规范和规程,而且这些标准、规程等在具体的要求方面并不一致,为岩土工程勘察带来了一定的困难。
一、岩土工程勘察的方法
(1)工程地质测绘。工程地质测绘是岩土工程勘察的基础工作,一般在勘察的初期阶段进行。这一方法的本质是运用地质、工程地质理论,对地面的地质现象进行观察和描述,分析其性质和规律,并藉以推断地下地质情况,为勘探、测试工作等其他勘察方法提供依据。在地形地貌和地质条件较复杂的场地,必须进行工程地质测绘但对地形平坦、地质条件简单且较狭小的场地,则可采用调查代替工程地质绘。工程地质测绘是认识场地工程地质条件最经济、最有效的方法,高质量的测绘工作能相当准确地推断地下地质情况,起到有效地指导其他勘察方法的作用。
(2)勘探与取样。勘探工作包括物探、钻探和坑探等各种方法。它是被用来调查地下地质情况的并且可利用勘探工程取样进行原位测试和监测。应根据勘察目的及岩土的特性选用上述各种勘探方法。物探是一种间接的勘探手段,它的优点是较之钻探和坑探轻便、经济而迅速,能够及时解决工程地质测绘中难于推断而又急待了解的地下地质情况,所以常常与测绘工作配合使用。它又可作为钻探和坑探的先行或辅助手段。
(3)原位测试与室内试验。原位测试与室内试验的主要目的,是为岩土工程问题分析评价提供所需的技术参数,包括岩土的物性指标、强度参数、固结变形特性参数、渗透性参数和应力、应变时间关系的参数等。原位测试一般都藉助于勘探工程进行,是详细勘察阶段主要的一种勘察方法。原位测试的优点是试样不脱离原来的环境,基本上在原位应力条件下进行试验所测定的岩土体尺寸大,能反映宏观结构对岩土性质的影响,代表性好。
(4)现场检验与监侧。现场检验与监测的主要目的在于保证工程质量和安全,提高工程效益。现场检验的涵义,包括施工阶段对先前岩土工程勘察成果的验证核查以及岩土工程施工监理和质量控制。现场监测主要包含施工作用和各类荷载对岩土反应性状的监测、施工和运营中的结构物监测和对环境影响的监测等方面。检验与监测所获取的资料,可以反求出某些工程技术参数,并以此为依据及时修正设计,使之在技术和经济方面优化。
二、岩土工程勘察中存在的问题
(1)原位测试:在原位测试过程中应严格按照相关规范规定的程序进行,所谓的“捷径”圆锥贯入静力触探试验,须规定应定深度调零,以减少零点漂移,有时为了方便,使用最简单的方式,没有调到到零,导致数据采集不准,尤其是在冬季气温和地温相差较大或者夏季,触探指标具有更大的差异。
(2)野外地层划分:施工领域形成分工,采取平行作业的多钻机多形式,较多的技术人员,勘探队往往各自为政,难以将最终数据统一汇总,给室内整理带来了很大的困难。
(3)勘探点布设:基础形式和结构形式不同,勘探深度。地质情况复杂的基础,应该按规范要求加密勘探点并不能局限于经济或时间等因素而坚持原来的勘探计划不变,否则就很难识别现场工程地质条件,给工程带来隐患。这种情况在工程勘察市场激烈竞争,盲目降低价格的地区较严重。
三、强化岩土工程勘察的措施
(1)重视勘探现场的岩土取样工作和原位测试工作
岩土取样和原位测试是取得岩土工程勘探数据的重要手段,是解决岩土工程勘探技术问题的关键之所以具有如此重要性,首先是因为测试数据是后续分析和评价工作的起点和基础,如果不能取得可靠、完整和合适的数据,后面的分析工作将无法正常进行,计算模式和计算参数,尤其是计算参数是决定岩土工程设计计算结果的准确性和可靠性的重要因素;其次,由于岩土工程测试难度较大,在钻探取样、样品制备过程中,难免受到外力的扰动和受力环境的差异,测试结果也跟着受到影响。而岩土是非均质体,具有显著的各向异性,测试结果需要具有一定的代表性。
(2)严格执行建设程序、规范市场行为、推行全程化监理科学的建设程序应当遵循“先勘察、后设计、再施工”的原则。不按原则办事,必然会受到自然规律的惩罚。一方面必须仰仗政府主管部门按国家的法律、法规,对项目招投标和实施过程中的行为主体进行全面有效的监督管理,另一方面应积极推行工程监理全程化,采用事前、事中、事后控制相结合的方法,最大限度地避免不当行为的发生,保证勘察质量和投资效益最大化。
(3)严格市场准入、尽快实施注册土木工程师制度,加强相关人员培训经过近年勘察设计资质换证,对勘察设计单位进行了一定的清理整顿,对规范市场起到了一定的作用。但应该清醒地看到,我国的勘察资质门槛很低,尤其是打破行业壁垒后不同行业间的衔接过渡尚未完成,以高级工程师的数量来衡量技术水平不能如实反映勘察企业的技术实力。建议尽快实施注册土木工程师制度,通过采用企业资质和个人执业资质双重控制来规范勘察市场、促进勘察技术水平的提高。
(4)采用先进的岩土工程勘察技术在岩土工程勘测中,为了避免勘探点布置的随意性,可使用克里格法。在岩土工程分析评价中,为提高精确度,可使用多道瞬态面波勘探技术和高密度点法。岩土工程勘测中,为了准确确定地基承载力特征值,可使用回归分析。岩土工程勘测资料的整理中,为了保证成果的正确性,应使用计算机进行处理。
(5)完善勘察体制,加强员工培训
一方面,需要加强有关法律法规的建设,建立完善的规范制度体系,对项目投标和实施过程中的参与者行为进行有效管理,使之符合法律规定,保证招标的公平与公正。再者,要不断加强工程监督管理工作,对不规范违反标准的行为要及时的纠正规范,避免人为失误带来的不利影响,完善监督管理的程序,多种方式协调配合进行有效的监督,从而实现利益的最大化同时也保证了工作质量。此外还要不断提升行业整体素质和水平,可以实行注册土木工程师制度,定期对有关从业人员进行职业技能培训,对设计勘察单位进行问题的有效清理解决,有利于整个行业及市场呈现有序状态,不断提高有关勘察水平和技术水平。
总之,提高岩土工程的勘察水平,保证工程的质量,是项目建设的一个重要组成部分,而调查工程地质条件,并作出准确的评估分析,对勘察的质量有直接影响。这就要在实际工作中不断总结,规范勘察过程,完善勘察方法,这还需要勘察人员不断学习,不断专研相关技术,并在实际工作中积累大量的经验,从而将勘察工作完成的更好。
参考文献
关键词:建筑工程;岩土勘察;施工处理技术;地质情况;岩土结构
近年来,我国城市建设取得了显著的成效,但是与此同时也发生了一些不和谐的因素,“豆腐渣”工程、建筑裂缝坍塌等事故频繁见诸报道,建筑工程的质量问题成为了人们关注的焦点。调查发现,建筑地区的岩土结构对建筑稳定程度、建筑质量有着重要影响,如果在前期忽视了岩土勘察工作,盲目进行施工建设,必然会给建筑整体安全留下隐患。文章分析了国内建筑工程中岩土勘察存在的一些问题,并有针对性地提出了优化处理对策。
1现阶段国内建筑工程岩土勘察中存在的问题
1.1勘察重视程度不足,勘察设计不够合理
从建筑施工内容上讲,岩土勘察工作应该属于建筑施工规划的一部分,与建筑图纸设计、建筑材料采购等工作同时进行。但是在实际施工过程中,岩土勘察本身属于建筑隐性操作,因此许多建筑单位常常忽视这项工作。由于对勘察工作的重视程度不足,不能通过勘察掌握建筑区域的地质情况、岩土结构、水文特征,也就无法为施工建筑选材、施工地基开挖等一系列工提供可靠的数据参考,往往在后期建筑使用过程中发生质量问题。除此之外,有些建筑单位意识到了勘查工作的重要性,但是由于缺乏专业的勘察设备,导致勘察设计不够合理、勘察结果的科学性和有效性难以保证,虽然能够在一定程度上为工程建设提供参考依据,但是收效甚微。
1.2勘察人员综合作业水平较低
岩土勘察作为建筑工程的一项基础性工作,本身具有一定的复杂性,对于从业人员的专业素质要求较高。但是长期以来,由于多数建筑单位对于岩土勘察工作的不重视,导致了专业化的岩土勘察队伍数量稀少,相关工作方面积累的经验也比较匮乏,一定程度上制约了国内岩土勘察行业的发展与进步。部分在职的岩土勘察人员虽然在工程建设过程中积累了一定的实践经验,但是由于缺乏系统性、科学性的理论指导,因此很难“更上一层楼”;而一些高校毕业的岩土地质勘查学生,虽然理论知识和勘查理念较为丰富,但是缺乏基层锻炼,不能将理论用于指导实践,更多时候是“纸上谈兵”。因此,国内岩土勘察从业人员或是重理论,或是重实践,但是综合性、专业化的人才数量较少,很难为建筑工程的岩土勘察提供强有力的支持。
1.3缺乏有效的勘察培训机制
建筑行业的发展极为迅速,每时每刻都在进行着技术和装备的更新,如果工程建筑管理人员和施工人员不能紧跟行业发展步伐,学习和借鉴先进的施工技术和管理理念,必然会在激烈的市场竞争中处于下风甚至被淘汰。因此定期开展有针对性的技能培训,成为了提高建筑施工技术、保证建筑工程质量的关键。但是在一些建筑企业,勘察培训工作没有得到及时有效的开展,究其原因,主要有以下两个方面:一是建筑企业的领导只追求眼前的经济效益,对于岩土勘察培训工作的重要性认识不足,片面地认为培训工作浪费时间浪费金钱,耽误了建筑企业正常的施工进度,不能为培训工作提供必要的管理支持;二是勘察人员对于勘察培训的参与积极性不高,传统的岩土勘察培训工作多数情况下是进行基本的理论知识讲解,讲师难免会出现照本宣科式的教学,不能将理论教学与实际操作相结合,加上培训工作缺乏一定的技巧和手段,因此很难激发员工的学习和参与热情,导致培训工作流于形式,难以发挥预期作用。除此之外,与工作培训相对应的培训考核机制不健全,也是导致培训工作难以取得预期效果的重要影响因素。由于缺乏培训奖惩机制,就不能对参加培训工作的人员起到激励作用。
2建筑工程岩土勘察的主要任务
2.1划分岩土和场地类型,进行地震效应评价
岩土地震等级评估是岩土勘察的重要任务,在勘查过程中,有针对性地对建筑区域所涉及的地震设防区内的土地类型、地质条件进行相应的类别区分,结合行业内制定的地质对照标准,确定地震效应评价。需要注意的是,如果建筑工程的设计抗震能力在6级以上,本身的抗震和抗形变能力较强,则在岩土勘察时只需要完成正常的地质勘查工作即可;如果建筑工程本身的抗震能力较弱,那么在岩土勘察的基础上,还应做好地基加固和弹性防震等施工措施。
2.2勘查地下水的基本情况
不同岩土结构和岩土类型对地下水的渗透能力也各不相同,如果在建筑施工之前没有做好地下水的勘测工作,很有可能在后期出现地基渗水,进而出现地基沉降、建筑物不稳等问题。因此,岩土勘察要将地下水的渗透与变化考虑在内,根据建筑区域地下水位的变动情况,探寻地下水岩土结构的渗透等级、地下水类型、地下水化学成分等内容,从而能够以此为依据,制定相应的建筑工程施工措施,保证建筑工程地基的安全。
2.3进行深基坑支护参数计算
根据地基勘察的结果,做好深基坑开挖之前的各种技术参数的准备,为建筑物深基坑的开挖提供准确的计算和支护技术参数调查,进而能够为基坑开挖对周边工程的影响予以准确的评价和论证。通过对工程承载力和形变的参数计算,结合计算结果找到解决问题的合理措施。
3岩土工程的施工技术特点
3.1区域性
我国幅员辽阔,不同地区之间的岩土结构、地质情况以及水文特征都存在较大程度的差异,因此在具体的建筑工程施工时,要结合当地的岩土勘察,确定工程本身的设计规划、抗剪强度标准以及施工材料等。例如在沿海或南方地区,地下水丰富,岩土结构相对松散,在建筑工程施工时要注意加强抗剪强度、选用刚性较强的建筑材料,防止建筑工程发生沉降和倾斜问题;在西北地区,岩土相对干燥,孔隙发育,垂直结构刚度较大,但是一旦遇到降水,岩土结构容易出现坍塌,因此建筑施工时还要做好地基岩土的加固和防水工作。总之,建筑工程施工要因地制宜,只有做好岩土勘察工作,才能保证建筑地基安全。
3.2隐蔽性
从建筑工程的工作方式上看,岩土勘察属于前期地下施工,包括岩土取样、桩基施工、地基开挖等,都需要通过地下岩土施工来完成。与后期的建筑框架搭建、混凝土填充、墙面抹灰等工程操作相比,岩土勘察和岩土施工具有一定的隐蔽性,也间接地增加了岩土施工的难度系数。除此之外,由于岩土工程属于建筑前期施工,因此如果施工中留下了安全隐患或质量问题,很难在短时间内发现,即使是在建筑过程中发现了问题,也往往由于工程进度的需要而不能及时得到解决。
3.3不确定性
岩土本身的结构特点、土体性质并不是一成不变的,在各种自然因素和建筑施工因素的影响下,岩土性质会发生一定程度的变化。但是从现有的建筑技术和岩土勘察技术来看,对岩土性质的变化很难做到准确预测,因此也就不能以此为依据制定科学的、标准的施工参考依据。为了最大程度地降低岩土性质变化给建筑工程造成的不利影响,必须要加强岩土勘察和岩土成分分析,并结合施工经验,采取一系列的防范措施,提高建筑工程的安全程度。
4改善建筑工程岩土勘察施工技术的措施
4.1培养和选拔技术人员
建筑工程岩土勘察工作对于作业人员的专业技术水平要求较高,部分地区因技术人员不足而阻碍了自身发展,因此应加强培养和选拔勘察技术人员。不仅要丰富其专业知识,还应培养技术人员的攻关精神与敬业态度,丰富其实践经验,组织交流学习,促进其进步。另外应坚持定期培训勘察人员的技术水平,及时学习和掌握最新的勘察技术方法,提高勘察人员的专业知识和技能。
4.2加强管理与市场规范力度
应重点调查部分单位雇佣的勘察人员技术不合格的现象,并及时严肃处理。对于法律制度进行建立、健全,加强监督用人单位,安全、规范作业,提高勘察效率与质量,认真分析、审查勘察报告与结论等。对市场进行规范与加强管理,监督勘察作业,减少合作纠纷,使消费者权益得到保证,改革方式和方法,促进岩土勘察的健康发展。
4.3利用先进的测试技术
岩土测试技术中应用比较广泛的一项就是室外原位测试技术,包括监测技术、施工检测、波速测试、静荷载试验等。应用这些技术能有效避免数据资料不详细、单一的缺点,因此应认真处理与整理资料,并深入分析对比和有效利用,使岩土工程的设计参数更加可靠、安全。
4.4引入现代化的技术手段
现阶段我国的工程物探技术引入了电学原理、电磁波理论和弹性波等知识,在很大程度上推动了岩土勘察钻探、采样与数据处理等建筑工程岩土勘察的各项工作。另外,在更新先进设备与使用先进技术手段后能够逐渐细化与解决岩土工程中暗洞、不明体等在地下的深度、位置、形态和分布特征的测定。
4.5做好相关参数的调查统计
在施工之前,要做好相关的预备工作,对岩土相关的参数情况进行准确的调查统计,对于特殊地基要进行特殊的勘察分析,同时要制定出科学合理的施工设计方案,采用恰当的地基处理方法。常用的地基处理方法主要包括以下种类:置换垫层法、桩基础法、密实法等。密实法包括振冲法和强夯法。
5结语
岩土勘察不仅是建筑工程施工的重要组成部分,也是保证建筑工程地基安全的必要前提。当前的岩土勘察和施工处理技术仍然有很大的进步和优化空间,建筑企业的管理人员要加强对岩土勘察工作的重视,引进新的勘测设备和管理理念,加强勘察人员的专业技能素养,提高岩土勘察的准确性,从而为工程建设提供必要的参考依据,为建筑行业的高效、安全发展提供技术支持,满足我国城市建筑的需要。
参考文献
[1]葛振宽.建筑工程中的地基勘察及地基处理技术探讨[J].现代物业(上旬刊),2012,(6).
[2]周亚明,吕才能.岩土工程勘察中常见问题的分析与解决方法[J].中国西部科技,2011,(3).
关键词:防治水管理;安全生产;护航
中图分类号:O353.5文献标识码:A
随着矿井生产地区向深部和边部的延伸以及下组煤的开采,矿井地质和水文地质条件变的越来越复杂,尤其是东庞矿2003年4月12日在2903工作面下巷的掘进时遭遇了罕见的隐伏强导含水陷落柱特大突水灾害,使东庞矿上组煤层开采的水文地质条件急剧复杂化。其次是三水平地区,该地区经地面三维地震勘探依然发现了陷落柱的踪迹。更值得关注的是北翼下组煤层的开采、2903工作面突水陷落柱治理工程以及与之相关的一系列技术工作的展开,均给地测防治水工作提出了更加艰巨任务和新的课题。
1科学地锁定目标,强化深层次的技术管理
东庞矿矿井地质和水文地质乃至瓦斯地质特征,经采勘对比均发生了质的变化;矿井水平的延伸、边部和下组煤的开采所带来的诸多水害隐患,均是构成地质灾害的重要因素,因此,锁定住上述目标及时升级地测防治水工作版本,构筑新的防御体系,是强化深层次技术管理的重要步骤。
1.1在完善制度建设方面,我们建立健全了水害防治岗位责任制、水害防治技术管理制度、水害预测预报制度和水害隐患排查治理制度,规范了周分析制度和每月由总工程师参加的分析制度,增加了定期杨矿组织的技术例会,完善了地测相关规章制度。
1.2注重了矿井生产过程中包括物探、钻探乃至化探在内的全方位的综合勘探工作,按公司规定补充了煤巷掘进和回采工作面煤层钻的钻探工作,杜绝了采掘工作面误揭露无水陷落柱,加强了对综合勘探资料的综合分析和规律的研究工作。
1.3强化了地测技术人员的培训工作,从科长到组长均承担了专业知识和实际工作应知、应会的传、帮、带的责任,制定了全矿和专业技术人员的地测防治水技术培训计划,使全矿职工掌握了矿井防治水知识,增强了职工防治水意识,通过培训也使地测专业技术人员较好地掌握了基本专业知识和工作方法,满足了地测工作的需求,指导了安全生产。
2加强地测防治水基础工作
矿井地测防治水工作既是一项实用性很强的工作,也是矿井生产过程中的一项致关重要的基础工作,因此,我们继续加强了地测信息保障集成系统建设,满足了各专业数据库的建立、图纸编辑和自动成图的需求,在此基础上我们对各类勘探成果及时与实际揭露资料对比分析、进行修正,为应对各种突况提供了一个真正意义上的地测信息保障系统。
2.1地质基础工作
在矿井生产勘探方法和手段上,坚持了井上、下综合探测,必要时采用巷探的原则,同时随着勘探技术的发展也针对性地积极采用先进的勘探技术来满足生产对地质勘探成果的需求。
通过多年经验积累及先进技术的应用,我矿总结出五条地质预测预报保障措施:⑴加强基础地质资料的综合分析,进行地质预测预报;⑵利用综合物探技术的应用进行地质预测预报;⑶应用层位对比法进行地质预测预报;⑷利用井下钻探资料进行地质预测预报;⑸应用作图分析法进行地质预测预报。五条地质预测预报保障措施的认真实施,较好地对地质复杂区地质构造、煤层赋存形态进行了超前预测预报,指导了安全生产。
2.2矿井测量基础工作
在矿井测量工作方面,积极推广应用先进的仪器设备,积极进行资料管理方面的探索;全站仪、防爆全站仪的引进,大大提高了我矿测量工作效率和施测精度。同时,在井下执行导线点挂牌制度,方便了生产区队及其他相关人员使用。资料管理上,编制电子成果台帐,打印成册,按采区分册,美观整齐,便于查找。
2.3矿井水文地质基础工作
矿井水文地质工作是建立在矿井地质和测量基础工作之上的一项十分重要的基础工作,它既汇集了地质和测量成果的优势,同时又有它自身的特点,因此我们在努力做强地质和测量基础工作的同时,把矿井水文地质工作尤其是涉及矿井重大危险源的重大水害防治基础工作纳入主攻方向,确定了严密的防治水技术路线,建立了完整的防治水体系。
2.4矿井储量基础工作
根据《储量》、《三量》规程和公司质量标准化达标要求,规范了台帐、图纸的编制工作,加强了工作面回采过程中地质构造、煤层夹矸的超前预测预报工作,为矿井正规生产提供了准确可靠的数据和资料。同时,为了加大资源回收力度,对回采工作面采高、机头、机尾三角煤回收严格考核,严格要求区队在上巷利用机组直接将巷道底煤割出,下巷全部超前卧底,提高资源回收率。
3转变思路,做实、做强地测防治水工作
3.1改变生产格局,促进防治水工作的落实
在采掘战场布置方面,为了适应目前全程勘探的防治水技术思路,结合矿井生产特点,对采掘设计进行优化、合理摆布生产地区,满足了一队两头的生产格局,在严格完成各项防治水工作的同时提高了单进水平。
3.2全面转变工作思路,由技术向生产延伸
为了切实把防治水工作落到实处,我矿及时提出了技术向生产延伸的工作思路:即地测防治水工作不单纯是技术部门的直属工作,也是生产部门密不可分的工作任务;防治水工作没有完成,要直接问责生产单位;思路的改变,使生产单位时刻把协助运输钻机、排水系统完善。
3.3实行技术例会制度,力促各项地测防治水工作的落实
为做好矿井防治水工作,我矿定期组织技术部门进行实地工作调研,定期组织技术专题会,对技术工作尤其防治水工作进行周密部署和安排,每次调研和技术例会后,及时下发工作纪要,每项工作都确定负责人、完成时间,并追踪考核。
3.4逐步探索行之有效的地质技术路线
随着矿井生产水平的延伸,矿井地质条件及瓦斯地质条件变得复杂,严重影响了采掘生产及安全;通过现场经验积累及先进技术的应用,我们及时总结出五条地质预测预报保障措施,并广泛应用,较好地对地质复杂区地质构造、煤层赋存形态进行了超前预测预报,指导了安全生产。
3.5多措并举,提升职工防治水技能和意识
为了加强职工防治水教育培训工作,教育科、地测部门每年联合制定年度地测防治水培训计划,矿领导、专业科长、技术骨干亲自担任教师授课,提高职工现场防治水意识。
4今后努力方向
加强与大专院校、科研院所和勘探单位的协作,实现优势互补,提高技术创新和技术水平。提高钻探队伍素质,建设一支现代化高素质的井下钻探队伍。进一步强化管理,加强技术人员培训教育、知识更新,提高地测队伍综合业务水平,完善地测防治水体制,使地测防治水工作再上新台阶。
参考文献
【关键词】岩土工程,勘查,市场化
1岩土工程勘查任务特点
岩土工程勘查是工程建设中必不可少的环节,其主要目的为:如实弄清拟建场区水文地质和工程地质条件提供准确的岩土工程特性指标和地基基础设计参数,对建筑场地进行稳定性和适宜性评价,并提出经济合理的岩土利用、整治、改造的建议和方案。其具体任务特点归纳如下:
1.1阐述建筑场地的工程地质条件,指出场地内不良地质现象的发育情况及其对工程建设的影响,对场地稳定性作出评价。
1.2查明工程范围内岩土体的分布、性状和地下水活动条件,提供设计、施工和整治所需的地质资料和岩土技术参数。
1.3分析、研究有关的岩土工程问题,并作出评价结论。
1.4对场地内建筑总平面布置、各类岩土工程设汁、岩土体加固处理、不良地质现象整治等具体方案作出论证和建议。
1.5预测工程施工和运行过程中对地质环境和周围建筑物的影响,并提出保护措施的建议。
2岩土工程勘查中常见问题
解放以来,我国的岩土工程勘查设计工作取得了长足的进步,但是在发展的同时也应该看到,岩土工程勘查仍有许多问题期待完善:
2.1勘探工作量及测试取样分布不合理
对所取试样不及时封蜡、标识、送检;在取样数量上钻规范空子,不论场地范围多大,不管地基土状态如何,只求满足取样或测试6件(次)的低层次要求,对数据的变异性不作检验、剔除。这样勘查结果的合理性自然值得推敲,对设计的影响显而易见的。
2.2勘查测试手段、方法的采用不够合适
勘查测试手段、方法使用不当的主要原因是对勘探装备、取土器规格、勘探手段以及取样方法等的适用性、合理性缺乏深入的了解。在岩土工程勘查工作中出现诸如对静力触探装备未定期标定、贯入速率未严格控制,甚至仅仅使用静力触探来替代全部的勘查工作;还有在碎石土层中做标准贯入试验,圆锥动力触探试验未连续进行;在未清除孔底废土的情况下就进行标准贯入试验等情况不时地出现。
2.3市场混乱无序
尽管国家对勘查市场的收费和承揽业务的规范法三令五申,但目前勘查市场依然混乱,竟相压价、转包、分包、高额回扣、挂靠或出卖图章甚至伪造图章的现象仍然存在。许多勘查单位外包、分包业务较多,勘查劳务人员没有接受任何行业培训,对相关勘查技术馈乏,必然导致勘查工作粗劣、记录质量低下。令人担心的是如果不加强对劳务市场地的管理、培训,劳务市场越是繁荣,产生问题的机会就越多。市场中充斥着低层次的无序竞争,互相压价现象严重,致使勘查工作的随意性较大,勘查手段和技术落后。目前,岩土工程勘查的地位和作用与国家和政府给予岩土工程的定位和期望仍有一定的差距。
2.4专业人才匮乏
由于专业人才的匮乏,大量未经过专业教育培训的非专业人员正活跃在勘查基础性工作岗位,甚至是重要工作岗位上,这就难以避免会出现勘查操作的不规范,从而导致勘查工作准确性大受影响。即使在岩土工程勘查专业人员队伍中,也较为普遍的存在着知识的广度和深度不够,结构陈旧,缺乏对先进勘查技术的掌握,再加之技术交流与内部沟通严重不足,最终表现为勘查人员整体素质不高,能力有限,无法对原始资料进行高质量的收集、辨别、分析、整理、总结和利用,面对重大项目和复杂工程常常束手无策。
3有效解决岩土工程勘查中存在问题的对策
3.1增加地方性的地质勘查,加强勘查现场规范性
目前所使用的岩土工程勘查规范是全国统一的勘查准则,由于我国幅员辽阔,地质环境条件各种各样,同一名称的地基土,在不同的成因环境下其物理力学性质,特别是力学性质都有差异。比如地基土的承载力,有的地区高,有的地区低,建议的指标可运用于大多数地区,但对有的地区可能偏于保守。因此。加强地区性研究,制定出地方性规范很有必要。加强勘查现场规范性,重视勘查现场的岩土取样和原位测试工作。岩土取样和原位测试是岩土工程勘探结果的重要数据来源,也成为解决岩土工程勘探技术问题的重点。这首先是由于测试数据是分析评价的基础,没有完整、可靠、适用的测试数据,一切分析评价都是空中楼阁。岩土工程设计计算的准确性和可靠性决定于计算模式和计算参数,计算参数比计算模式更重要。其次,岩土工程测试有较大难度,在钻探取样、样品制备过程中,总会有一定程度的扰动和受力环境差异,对测试结果影响较大。岩土体是非均质体,具有明显的各向异性,测试结果应具有代表性。
3.2运用高科技,提高勘查的技术水平
目前岩土工程中最主要问题是勘查与设计分离、设计软件功能不够完善。要解决目前存在的问题,迫切需要建立一体化的体系。一体化作业的主要特点是勘查、设计各环节使用计算机作业。勘查阶段为设计阶段,上道工序为下道工序以及各专业工种间提供接口数据文件以使数据传递流畅,达到数据共享。这样,作业速度快,缩短了勘查设计周期,文件资料一致、整洁、质量高,从而提高岩土工程勘查设计的效率,节省人力,提升经济效益。要实现岩土工程勘查设计的一体化,应该实现岩土工程勘查设计流程的数字化。掌握先进的地理信息系统技术(GIS)、空间数据管理技术、岩土工程建模技术、计算机图形学技术、地质统计技术和随机场理论,这一些技术与理论应该是实现岩土工程勘查设计数字化的基础。
3.3明确勘查对象,规范市场行为
岩土工程看擦汗工作的主要对象就是研究地基和基础以及地下工程的关系。任何一项岩土工程勘查工作开始之前都要明确本工程勘查中需要解决的技术问题,在勘查的过程中要严格的按照工程的实际情况,找出问题的主要症结,抓住主要矛盾,根据问题来针对性的提出解决问题的方法和手段,在勘查的过程中需要的测试项目,实验工作的开展方案等都要弄清楚,然后就针对基础及地下工程的设计、施工中可能出现的问题进行论证与分析,为勘查工作的开展奠定良好的基础。
针对当前市场中存在的不规范行为,不仅需要勘查单位的内部自觉,而且还要不断的完善勘查行业的机制体制,以约束、制约行业中的不法行为。因此,这就需要政府部门制定相关的法律、法规,以保证勘查市场的规范性,另外监管部门要严格的按照相关的法律、法规对勘查单位的实施过程进行监督与引导,保证勘查过程的顺利开展。另外还需要对勘查工程进行全程监管,做好勘查的事前、事中和事后的控制,避免实际勘查中的规范行为的产生,以提高勘查的质量和投资效益的最大化实现。
3.4加强勘查人员专业技能,提高培训标准
勘查人员的专业知识与技能不仅关系着勘查结果的准确性,同时也影响着岩土工程的体制完善。因此,加强勘查人员专业技能,是保证勘查质量的重要环节。勘查单位应按时对勘查人员进行专业知识与专业技能的培训,并要适时提高培训的标准。加强勘查技术人员的再教育和技术培训并形成定期制度,促进其知识的更新换代。勘查单位施行内部岗位轮换制度,促成勘查各专业的技术交流、知识渗透,尽可能组织技术人员参加各种有关的学术活动和讲座,达到扩大勘查技术人员的知识广度和深度的目的。这样,不仅能提高勘查工作的技术水平,同时也加快了勘查工作的效率。
4结论
对当前岩土工程勘查中的常见问题加以归纳、分析,对其产生的根源进行了深层次的探讨,并提出相应的措施,旨在纠正岩土勘查中的不规范行为,提高岩土工程勘查的质量,为地基处理和施工提供准确、详细的工程地质资料和技术参数。
参考文献:
[1]岩土勘察工程中存在的问题及解决措施陈耀武科技创新与应用2012/03
[2]关于岩土工程勘察工作中存在问题的思考吕宏科黑龙江科技信息2012/01
[3]建筑工程岩土勘察存在的问题与措施探讨沈圆科技创新导报2012/07
[4]当前岩土工程勘察中存在的问题分析陈志芳建筑设计管理2011/12
关键词:重力与磁法勘探;生产教学实习;勘查技术与工程
中图分类号:G642.0文献标识码:A文章编号:1002-4107(2016)10-0019-03
重力与磁法勘探是历史悠久的物探方法,广泛地应用于金属、非金属固体矿产、石油和天然气的勘查。另外,在工程地质、地震预报、水文、考古等领域,这两种勘探方法也有诸多应用。它们具有勘探效率高、成本低、横向分辨率高的特点[1-2]。作为一门课程,其又是地球物理学、勘查技术与工程等专业本科生的必修课程。其理论教学改革一直是高校相关领域教师关注的重点[3-7]。勘查技术与工程等专业对地球物理课程的要求是理论与实践教学同等重要。其中,生产教学实习是衔接理论教学与生产实践之间的重要环节,是多数学生走向生产单位之前的最后一次野外实地教学演练。如何利用这一次机会培养学生发现问题、解决问题的能力也是值得物探方法实习指导教师思索和探究的问题。结合近年来吉林大学地球探测科学与技术学院在辽宁省兴城市夹山工区以及吉林大学兴城教学实习基地开展的重力与磁法勘探生产教学实习活动,对我们取得的一些经验进行了总结。
一、大胆使用新仪器
长期以来,吉林大学地球探测科学与技术学院的重力与磁法勘探生产教学实习都是使用国产仪器。其原因是参与实习的学生人数众多,只有国产仪器的台套数才能满足生产教学的需求。另外,因学生对仪器操作不当或保护不到位等原因造成仪器故障的情况也偶尔发生。相比之下,进口物探仪器非常昂贵,例如:加拿大生产的石英弹簧重力仪(CG-5)一台仪器售价超过一百万人民币,其售价高、维修成本高和维修周期长的特点阻碍了它在野外生产教学活动中的应用。
近年来,学校在物探教学仪器与设备上的投入有所增加,新购进了CG-5以及GSM-19T、GSM-19TG等重力与磁法勘探进口仪器,为我们将先进的仪器设备应用于生产教学实习提供了条件。尽管进口仪器的数量有限,还不能完全满足教学的需求,但也为开拓学生视野、激发学生学习兴趣、培养学生实际动手操作能力打下了基础。在实际教学中,为了让更多的学生接触到先进的仪器设备,我们将学生分成多个小组,每个小组在保障国产仪器配给的前提下,轮流使用进口仪器。以CG-5为例,每个小组只使用它完成1条测线的重力测量。多个小组的测量结果综合到一起可以实现测区(多条测线)的全覆盖。
引进了贵重的新仪器,还需要有相应的配套措施才能让参加实习的师生放心使用。为此,我们在以下几个方面采取了措施:加强对师生规范操作的培训,严格按照用户手册的要求执行;与厂家商密切联系,了解其他用户在使用该类仪器时的常见故障,并制定相应的防范措施;加强仪器的日常保养与维护;培训教师掌握处理一些小的硬件、软件问题的技能,例如:焊接GSM-19T断裂的探头缆线;自制CG-5背包,便于在陡峭山地运输;及时升级仪器的系统软件;对于使用CG-5的学生小组,教师在野外实习过程中全程陪同,帮助学生选择安全的上、下山路线,及时制止学生不规范的操作或危险的搬运动作,降低重力仪发生故障的风险等等。
针对岩石密度测量,我们引进了台湾产的MH-600Z密度仪。与我们学校以前自制的电子密度仪相比,尽管同样是使用排水法测量岩石标本密度,但是新仪器在小型化和自动化方面有很大的优势。自制的电子密度仪外包装有行李箱大小,使用时需要配备一个水桶作为盛水容器,而且只能外接交流电源;相比之下,进口仪器的体积只有自制仪器的四分之一左右,自带小型水箱及防风罩。新仪器不仅可以在室内使用交流电供电,还可以依靠其内置电池,在野外岩石标本采集现场也可以工作。经过岩石标本的对比测试,新仪器具有方便快捷、精度高、重复性好的优点,因此我们用它替换了自制的仪器。
磁化率测量方面,我们引进了捷克产的SM-30磁化率仪。这种仪器只有普通手机大小,采用纽扣电池供电。其优势是方便携带,可以直接在野外测量岩石的磁性参数(磁化率),而且测量效率高。缺陷是有效测试深度很有限,一般不超过30cm。但是它可以作为地表磁化率填图的工具使用。在野外的每个测点,学生在不到一分钟的时间内就可以完成磁化率测量,其结果还可以辅助GSM-19T的测量结果进行地球物理――地质解释[8]。所以,在磁法勘探生产教学实习中,我们也尝试将它列入了实习内容。
关于定向标本的磁性参数测量,我们既有本学院教师自制的纯塑料以及纯铜的岩石标本测量架,也有新购置的铝合金测量架;有的适用于高斯第一位置测量,有的适用于高斯第二位置测量。为了拓展学生的知识面,两套装置都用于实践教学,使学生掌握不同的测量方法。通过不同测量装置、不同测量方式的对比,学生可以体会到磁性参数测量过程中的误差大小,理解标本统计分析的必要性。
经过这几年的探索与实践,在师生的爱惜使用和精心维护下,新仪器(包括进口仪器)的返厂率为零。它们凭借其高精度、高可靠性,获得了师生们的一致好评。它们在野外生产教学实习中发挥了重要作用。
二、巧妙设计勘探任务
我们的重力与磁法生产教学实习的主场地位于辽宁省兴城市的夹山,工区布设有范围为400m×400m的测网,网度为40m×20m。测区最高海拔为133m,地形起伏高达80m。在夹山山脚有一条北西向的深沟横切多条重、磁测线,山顶还有走向呈“L”形的含铁石英砂岩岩脉出露。重力与磁法勘探任务是查明断层性质、走向;查明含铁石英砂岩岩脉的展布情况,并估算其埋深。
教师通过设置以上的地质问题,的确能锻炼学生学习和掌握多种重、磁数据处理方法的能力。但是由于物探领域中广泛存在的多解性,学生对他们的数据处理和解释成果并没有信心。特别是对勘探目标在地下埋藏深度的估算,不同学生的计算结果出入较大。我们也没有条件在夹山布设钻孔来逐一验证。然而转换一下思路,我们可以通过巧妙设计其他勘探任务来验证我们数据处理方法的有效性。
例如:在杨家杖子镇上黑鱼沟地质剖面下方有一处铅锌矿的矿洞,它的走向与地质剖面的方位正交。矿洞入口的上顶到地质剖面所在的那条小路路面的距离大约4m,矿洞的中心深度约5.5m。我们在矿洞上方的路面上,以矿洞为中心布设长60m的重力精测剖面,点距1m。利用CG-5进行高精度重力测量,以路边基岩为重力基点,获得相对布格重力异常。学生根据这条剖面的重力数据估算出矿洞的中心埋深,这样就能将他们的解释成果与测量到的矿洞中心埋深进行直观的对照,从而验证所采用数据处理、解释方法的有效性。
再例如异常分离的问题。在重磁勘探领域中,由于位场天然的叠加性,观测到的异常是不同尺度不同深度场源的综合反映。因此通常需要先在总的观测异常中分离出代表埋藏浅、规模小的地质体引起的局部异常和代表埋藏深、规模大的地质体引起的区域异常。然后,再根据不同的勘探目标,选取分离后的异常数据进行后期处理和解释。而传统教学活动中都是通过理论模型进行讲解演示,学生并没有对实际勘探工作中不同规模、不同深度的场源产生异常的感性认识。在夹山工区,根据实测重、磁异常进行区域与局部异常分离也会出现多种结果。为了让学生直观地了解区域异常与局部异常,我们在吉林大学兴城教学实习基地院内的一片小树林里,用测绳布设了一个范围为2.1m×2.1m的磁法勘探小工区,网度为0.3m×0.3m。勘探目标是一把学生随意扔在测区中央内的斧头。由于斧头的磁性较弱,采用四节探杆的质子旋进磁力仪已经无法观测到斧头引起的磁异常。因此,我们只用一节探杆,以增强有效信号的强度。我们先测试一遍包含斧头在内的总磁异常,以此作为区域异常和局部异常的叠加场。然后将斧头从工区内移走,再测试一次不含斧头的磁异常,这就是区域背景场。最后叠加场减去区域背景场,即可获得仅由斧头引起的局部磁异常。通过这个实验,学生对区域与局部异常的不同幅值、不同规模及不同形态有了深刻的认识。
理论课上已经学习过重力或磁异常的垂直梯度具有突出浅部异常、压制深部异常的作用,即对背景场的干扰有抑制作用。学生们也知道实测的梯度数据与通过实测的总场转换而成的梯度数据之间会有差异。这些理论知识在实际勘探过程中也是可以得到验证的。因此,我们依托加拿大GEM公司生产的质子梯度仪GSM-19TG,设计了相应的验证试验。同样利用“寻找斧头”的磁法工作测网,在前一次利用质子磁力仪GSM-19T进行总场测量的基础上,再用磁梯度仪进行一次测量。将实际观测到的磁梯度(垂直梯度)数据与通过将总场数据求垂向一阶导数计算而得到的数据进行对比,可以加深学生对二者差异的印象。此外,将测量的磁梯度数据与通过异常分离获得的剩余异常的形态进行对比,也可以突出梯度测量的优势。借此“显而易见”的勘探试验,我们引导学生去分析这些实验数据相似或存在差异的原因,从理论和实践两方面去深化认识。
诸如以上的新的实践教学内容,不但巩固了学生对理论知识的理解,还加深了他们对重磁勘探方法解决实际问题的效果的认识。重磁的近地表勘探任务和夹山工区的地质勘探任务,使学生体会到重磁方法在解决不同规模、不同尺度的工程和地质问题中发挥的作用。
三、鼓励应用新技术
随着时代的发展,重磁领域也不断有新技术涌现。以重磁成果的图件表达为例,我们最开始是采用手工绘制剖面图、平面剖面图和平面等值线图。现在随着计算机技术的发展,绘制三维图形已经不再困难。应用学院购买的Oasismontaj教学软件,不但可以快速绘制出彩色的平面等值线图,还可以绘制立体阴影图等。当然,部分图件的手工绘制仍然是我们教学的内容。因为它可以加深学生对成图过程的理解,体会到在绘制图件过程中需要考虑的各种因素。坚持手工与计算机绘制图件相结合,既可以巩固学生绘图的基础知识,也可以使重磁测量成果的表现形式满足现代勘探行业的需求。在编制图件的过程中,我们也注意到了多种行业规范以及不同项目的要求,鼓励学生用MapGIS或ArcGIS专业软件绘制规范图件。
同样以地质体埋深的计算为例,鼓励学生们在掌握基本方法(切线法、特征点法、欧拉反褶积法)的前提下,应用更多的方法进行实践。部分同学经过大学生创新计划或开放性实验的训练,已经掌握了一些新的算法,例如各种成像技术、反演方法等。我们鼓励学生用自己亲自测量到的数据对新的算法加以验证。通过新旧方法的对比,学生才能对各个方法的优劣进行综合评判。
物探数据采集精度的提升是一个相对漫长的过程,它依赖于软、硬件技术的发展。因此,在比较长的一段时期内,数据本身的精度是不会过时的。学生们在野外生产教学实习中采集到的数据是一笔宝贵财富,它不仅可以用于实习报告的编写,还可以用于后续的学习当中。但是,不同的数据处理方法和解释技术从相同的数据中获取到的有用信息却大有不同。在大四的重力与磁法相关的专业选修课中,甚至是一些毕业设计中,我们也要求学生用实习的实测数据去验证新的方法技术、或者对数据进行重新加工再利用,从而获得新的信息。
四、坚持进行综合解释
我们在夹山工区开展的野外测量项目有地形、重力、磁法和电法测量。对于同一个地质目标,如果满足开展多种物探工作的勘探条件,那么进行多种物探方法的综合解释是减少多解性的有效手段。
例如:夹山工区的含铁石英岩脉的磁异常和电性异常都非常明显,而且它们在两幅异常图上的空间展布形态是一致的;测区西南角的断裂构造在布格异常图和高精度磁异常图上都有显著的特征,呈北西向的异常梯级带等等。所以,在兴城生产教学实习中,不仅要求学生对每一种物探方法单独编写实习报告,还要求提交一份综合解释报告。针对特定的勘探目标,要求学生综合分析它的重力异常、磁异常和电性异常。根据其重、磁、电的物性参数,分析其理论异常与实测异常的对应关系,从而训练学生利用综合物探来降低多解性、提高解释成果可靠性的能力,以及培养学生对问题进行综合分析、结合地质与地球物理进行解释的能力。
尽管学生对工区的地质认识相同,他们以小组为单位开展测量,而这一小组获得的地球物理数据也是完全相同,但是每个学生对同一套数据的处理方法和解释方法各不相同。因此,综合解释之后的成果也存在着差异。由于每一项实习内容的勘探目标是客观存在的,基于地球物理勘探方法本身的局限性以及学生对知识的掌握程度不同,学生之间不同的解释成果反映的是它们对这一客观事实的逼近程度不同。所以,我们也教育学生正确看待这些差异,在报告编写过程中切忌弄虚作假,要实事求是。
教学活动是一个逐步积累经验的过程,也是持续完善的过程。伴随着重磁勘探领域的软件和硬件的发展,工业界对本专业学生能力的期望以及当代学生自身的特点,重力与磁法勘探生产教学实习内容也应该有相应的调整。其根本目的是让学生完成从理论知识到生产实践的顺利过渡,为走向工作岗位打好基础。此外,教学本身也是富有创造性的活动,需要师生共同努力持续不断地探索和总结一些更好的经验与方法,推动教育事业向前发展。
参考文献:
[1]焦新华,吴燕冈.重力与磁法勘探[M].北京:地质出版
社,2009.
[2]孟令顺,杜晓娟.勘探重力学与地磁学[M].北京:地质出
版社,2008.
[3]李淑林,姚长利,孟小红.“应用地磁学”课程建设与改革
[J].中国地质教育,2009,(1).
[4]张恒磊,胡祥云,张世晖.“磁法勘探”理论与实践相结合
的教学方法研究[J].教育教学论坛,2014,(51).
[5]崔燕丽.《重磁勘探》课程教学改革的探索与实践[J].长
沙铁道学院学报:社会科学版,2010,(1).
[6]梁锦文.能力培养初探――改进磁法勘探教学的几点尝
试[J].有色金属高教研究,1986,(1).
[7]陈载林,王建飞,于秋莲.基于“项目引领、任务驱动”的
“磁法勘探”教学模式研究[J].中国地质教育,2013,(1).