久久亚洲第一网站av,久久91一区二区不卡日本,麻豆精品人妻系列无码专区,亚洲欧洲精品成人久久曰

重慶市土木建筑學會

當前位置: 首頁 » 學術交流 » 建筑論文 » 正文

巖土工程專業(yè)特點淺顯認識

發(fā)布日期:2014-11-19  瀏覽次數(shù):2358
 1.引言

地上、地下和水中的各類工程統(tǒng)稱土木工程,而涉及巖石和土的部分稱巖土工程。巖土工程是以工程地質(zhì)學、土力學、巖體力學及地基基礎等為理論基礎,運用地質(zhì)測繪、勘探、室外原位測試和室內(nèi)測試技術等綜合手段解決在工程建設中出現(xiàn)的與巖土體有關的工程技術問題。

目前我國新一輪經(jīng)濟大潮已經(jīng)開啟,“先勘察,后設計,再施工”是工程建設必須遵守的程序,而目前國內(nèi)外各大工程建設的特點是:起點高、投資緊、工期短,這就要求在工程建設中既要確保工程按期、按質(zhì)、按量完成,又要保證工程勘察的準確定、全面性。在工程建設中,場地工程地質(zhì)問題、地基基礎問題等都成為投資和工期的主要制約因素,一旦處理不當都將會造成嚴重的后果。與鋼筋、混凝土等形成鮮明對比的是巖土體屬于自然產(chǎn)物,受自然條件的影響較大,加之我國的工程地質(zhì)條件十分復雜,尤其是西南山區(qū)一帶更是地質(zhì)災害多發(fā)地區(qū),又是地震多發(fā)地帶,這些綜合因素都給巖土工程提出了大量的難題。

為了適應新形勢下巖土工程模式,提高巖土工程在工程建設中的地位,筆者從巖土工程的定義與研究范圍出發(fā),分析其與工程地質(zhì)及及結構工程等相鄰專業(yè)之間關系密切,并對巖土工程特點進行了深入剖析提出了一些看法,旨在與同行們共同探討。

2.巖土工程的定義

關于巖土工程的定義在不同的規(guī)范及學術研究報告中表述方法存在一定的差異。在《巖土工程基本術語標準》(GB/T50279-98)中表述為 “土木工程中涉及巖石、土的利用、處理或改良的科學技術”;而《中國大百科全書》中則將巖土工程視為土木工程的學科分支,其理論基礎為巖石力學、工程地質(zhì)學和土力學基礎工程,技術研究的內(nèi)容表現(xiàn)為巖石與土的處理和整治。除此之外也有專家將巖土工程定義為巖土體的支承體或是荷載材料,并有針對性地對其進行改良與整治。

巖土工程的業(yè)務范圍很廣,涉及土木工程建設中所有與巖體和土體的工程技術問題,筆者認為巖土工程還可表述為:巖土工程是土木工程中研究巖石、土及巖土中的水的一門工程技術或技術科學。

3.巖土工程的研究范圍

巖土工程涉及的范圍是很廣的,不僅涉及天然巖土,還包括各種人工土,包括對天然土的加固和改良,利用排水、壓實、加筋、改性、注漿、錨定、設置增強體等方法,改變巖土體的強度、變形和滲透性能。從巖土工程的最顯具特征--工程實踐方面分析,巖土工程研究主要涉及以下五個方面內(nèi)容:

第一,支承體。建(構)筑物都建造在巖土體上,巖土作為地基支撐體,需要重點研究的巖土工程問題為承載力和變形問題。

第二,荷載或自承體。類似于基坑工程、邊坡工程這樣的地面開挖工程以及隧道工程一類的地下開挖工程,需要考慮邊坡的穩(wěn)定與變形問題。這一過程中巖土體既表現(xiàn)為荷載,同時也表現(xiàn)為自承體,且地下水對其的影響較大。

第三,巖土材料。在填方工程中需要大量的巖土作為回填材料。除此之外,水利工程中大壩及圍堰或是路堤中也會用到巖土材料。巖土作為材料不僅需要解決其穩(wěn)定及變形問題,還需要控制其天然回填材料的選用及施工質(zhì)量的控制。

第四,地質(zhì)災害防范;、崩塌、泥石流、地面塌陷、地裂縫、地面沉降、潛在不穩(wěn)定斜坡等地質(zhì)災害,對工程影響極大,工程防治設計需要結合具體的工程地質(zhì)條件以及地質(zhì)演化規(guī)律等方面綜合考慮進行設計和施工,場地和地基還需要考慮地震效應的影響。

第五,環(huán)境巖土工程問題。巖土工程中的環(huán)境問題涉及廢棄物填埋、地質(zhì)水文條件評估以及土石文物保護等方面的問題,隨著環(huán)保理念的不斷滲透,人地和諧與可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略逐漸得到落實,關于巖土工程中的環(huán)境保護也日漸成為一種社會共識。

4.巖土工程與臨近專業(yè)之間的關系

巖土工程與工程地質(zhì)、結構工程、水利水電工程、道路橋梁和隧道工程、港口和航道工程、采礦工程等專業(yè)關系密切,且相互搭接,邊界模糊。這里僅從巖土工程與工程地質(zhì)的關系以及巖土工程與結構工程的關系方面談點個人的認識:

4.1 與工程地質(zhì)之間的關系

工程地質(zhì)是一門應用地質(zhì)學的原理研究與工程建設有關地質(zhì)問題的學科,主要研究內(nèi)容涉及地質(zhì)災害、巖石與第四紀沉積物、巖土體穩(wěn)定性和地震等。貫穿于工程規(guī)劃,勘察,設計,施工與維護等各個階段。從事工程地質(zhì)的地質(zhì)師側重于研究地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)成因和演化、地質(zhì)規(guī)律、地質(zhì)與工程的相互協(xié)調(diào),既要保證工程的安全可靠,又要保證不會誘發(fā)和加劇工程地質(zhì)災害,造成工程建設遭受地質(zhì)災害的危害。

巖土工程是屬于地質(zhì)與工程緊密結合的專業(yè)學科,是運用工程地質(zhì)學、土力學、巖石力學、結構力學、土工試驗等多學科知識研究巖土體(包括其中的水)作為支承體、荷載、介質(zhì)或材料、必要時對其改良或治理的一門工程技術。它包括巖土工程勘察、設計、試驗、施工和監(jiān)測,涉及工程建設的全過程。從事巖土工程的工程師是根據(jù)工程目標和地質(zhì)條件,建造滿足使用要求和安全要求的工程或工程的一部分,解決工程建設中的巖土技術問題。

工程地質(zhì)和巖土工程分別屬于地質(zhì)學和土木工程決定了它們之間的既有區(qū)別又有聯(lián)系的關系,業(yè)界流傳的“工程地質(zhì)是巖土工程的基礎,巖土工程是工程地質(zhì)的延伸”是有一定道理的。巖土是自然歷史的產(chǎn)物,具有獨特性和顯著地時空變異性,無論何種力學模型都難以全面而準確的描述它的性狀,在復雜地質(zhì)條件下,再細致的勘查測試也難以完全查明巖土性狀的時空分布;巖土又有很強的地區(qū)特點,各種地區(qū)往往形成各種各樣的特殊巖土。因此,單純的理論計算和試驗分析與實際之間存在很多不一致,需要巖土工程師根據(jù)工程特點及其所處的工程地質(zhì)環(huán)境,憑借經(jīng)驗對關鍵技術問題的把握,進行臨場處置。尤其是在地質(zhì)構造復雜的山區(qū),有經(jīng)驗的工程地質(zhì)學家,通過地面地質(zhì)調(diào)查測繪,就可大致定性推斷出工程的基本模型,利用多種勘探測試技術獲得相應的原始數(shù)據(jù),逐漸構造出工程地質(zhì)模型。沒有地質(zhì)學基礎,對滑坡、崩塌、泥石流等自然災害,斷層、褶皺以及結構面的空間分布、地下水的賦存和運動規(guī)律等的識別根本無從說起,尤其在地質(zhì)復雜的山區(qū),巖土工程師必須具有扎實的地質(zhì)學知識才能順利的開展工作。

4.2 與結構工程之間的關系

結構工程與巖土工程的區(qū)別是顯而易見的。結構工程師面臨的是自己選定或設計的、可控的鋼筋、混凝土等材質(zhì)相對均勻的人造材料,計算條件建立在材料力學、結構力學的基礎上,條件十分明確,計算結果是可信的。巖土工程師單純的計算是不可靠的,原因就在于工程地質(zhì)條件的不確知性和巖土參數(shù)的不確定性,不同程度地存在計算條件的模糊性和信息的不完全性。

結構工程與巖土工程關系密切,互相搭接。建造在地基上的建(構)筑物都受地基的穩(wěn)定和變形制約,而結構和地基又相互作用、相互影響,地基的穩(wěn)定和過量變形直接影響結構的安危和功能,同時結構的荷載分布和不同剛度又會產(chǎn)生地基變形。在工程建設中,結構工程師和巖土工程師雖然有所分工,有所側重,但相互配合的居多,比如關于地基設計均需要結構工程師進行統(tǒng)一規(guī)劃,遇到較為復雜的基地問題時則需要巖土工程師共同參與討論。巖土工程師吃透工程地質(zhì)和設計需求是非常重要的,地基勘察與設計需要先對結構型式、分布及荷載等問題進行進一步了解,明確地基結構的剛度及限制要求,這對于地基設計至關重要。因此,結構工程師應當具備必要的巖土知識,巖土工程師也必須具備必要的結構知識。

5.巖土工程的特點

前面已經(jīng)提到巖土工程研究對象是巖石和土。巖土是一種最復雜的材料,巖石的裂隙性和土的孔隙性決定了巖土工程的特點。

巖石發(fā)育有裂隙是其區(qū)別于混凝土的主要特點,裂隙概化為“結構面”,巖石和結構面統(tǒng)稱為巖體,巖石、結構面和巖體力學性能差異很大。同樣,土是一種散粒材料,存在孔隙,土的三相決定了土的物理力學性質(zhì),孔隙的存在導致土壓力分為有效壓力和孔隙壓力,在土木工程計算中便有了總應力法和有效應力法兩種原理和方法。搞清結構面的產(chǎn)狀、參數(shù)和分布,把握好孔隙壓力是巖土工程的重點,也是難點。

巖土參數(shù)的獲得往往需要靠試驗作為支撐,由于測試方法的多樣性以及同一巖土體測試數(shù)據(jù)的離散型,決定了巖土參數(shù)的不確定性。因為巖土體在取樣、運輸和實驗操作中極易受到外界的干擾,同時樣品位置也會對巖土體測試數(shù)據(jù)產(chǎn)生一定影響,這也是巖土體的獨有特點。自然界的巖土無論何種力學模型都難以全面而準確的描述它的性狀;巖土具有顯著的時空變異性,在復雜地質(zhì)條件下,再細致的勘查測試也難以完全查明巖土性狀的時空分布;巖土又有很強的地區(qū)特點,不同地區(qū)往往形成各種各樣的特殊巖土。土樣分層的合理性、土樣均勻性以及試驗操作水平都會對試驗結果造成很大的影響,必須通過對一定數(shù)量樣品進行統(tǒng)計分析才能得到代表值。巖土工程測試包括野外原位測試、室內(nèi)試驗和監(jiān)測三大類,還有各種模型試驗,特點和用途均不相同。同一種參數(shù),又因測試方法不同而得出不同的成果數(shù)據(jù)。選用合理的測試方法成為巖土工程計算能否達到預期效果的重要環(huán)節(jié)。這種測試方法的多樣性,是巖土工程區(qū)別于其他工程技術一個重要特點。

由于條件的不確定性和參數(shù)的不確定性,導致信息的不完全性,使單純的計算結果不僅不精確,也不一定可靠,因而“不求計算精確,只求判斷正確,強調(diào)概念設計”已是當今巖土界的一種共識。概念設計是一種設計理念,早年顧寶和大師就較為系統(tǒng)的闡述過概念設計的精髓,強調(diào)地質(zhì)學的定性分析與力學的定量分析相結合,強調(diào)分析成因演化,宏觀把握,綜合判斷。概念設計必須貫穿工程的始終。

6.結束語

綜上所述,巖土材料種類繁多,組合多樣,又有各種地質(zhì)背景和水文地質(zhì)條件;在與工程的相互作用中,所處的地位和承擔的角色又各不相同。巖土體屬自然界產(chǎn)物,主要受自然條件的影響,不確定、不穩(wěn)定性很強,不能由工程師選定和控制,只能通過勘察查明而又不能完全查明;巖土參數(shù)因土樣分層的合理性、土樣均勻性以及試驗操作水平不同也具有不確定性。雖然目前土力學、巖石力學、計算機水平都具有很高的水平,由于計算假定、計算模型、計算方法、計算參數(shù)等與實際之間的很多不一致,使單純的計算結果與工程實際有很大的差別,需要靠工程師的理論基礎和豐富的工程經(jīng)驗進行綜合判斷。 “經(jīng)驗+理論方能比翼雙飛”,沒有經(jīng)驗的人肯定解決不了復雜的工程問題,忽視理論也極易將局部經(jīng)驗誤為普遍真理,犯概念性錯誤。在合理的工程地質(zhì)分析基礎之上,進行信息化施工和動態(tài)設計,利用監(jiān)測成果積累科學數(shù)據(jù),使得巖土工程概念設計越來越向可靠度設計發(fā)展是巖土工程今后的發(fā)展方向。因此,巖土工程迄今還是一門不嚴謹、不完善、不夠成熟的技術科學,處在“發(fā)展中”的一門科學技術,存在相當大的風險性,困難很大,當然潛力也很大!

參考文獻

[l]顧寶和.淺談巖土工程的專業(yè)特點[J].巖土工程界,2007.

[2]劉小梅.巖土工程勘察的研究[J].時代報告,2010.

[3]殷宗澤等.土工原理[M].中國水利水電出版社,2007.

[4]龔曉南.地基處理手冊(第三版)[M].中國建筑工業(yè)出版社,2008.

 
關鍵詞: 巖土工程
[ 文章搜索 ]  [ [ 打印本文 ]  [ 關閉窗口 ]