勘察报告中一些问题的讨论顾宝和前几年参与勘察报告的审查,看到一些值得思考的问题,今天拿出来讨论。
这些基本上都是无足轻重的小问题,不涉及施工图审查,不涉及规范,只是就事论事,谈些个人看法。
读者如有兴趣,也可用参与讨论。
1 地质和岩土描述方面(1)半成岩与凤化这里的“半成岩”指的是古近纪、新近纪及第四纪早期沉积的似岩非岩、似土非土,介于岩和土之间的岩土。
由于沉积年代很短,划分风化带的意义不大。
有的地方将比较坚硬的划为中等风化,比较松软的划为强风化、全风化,㪚体状的称残积土,恐怕是有问题的。
半成岩的坚硬程度主要取决于胶结程度,主要取决于成岩作用时间的长短。
成岩作用与风化作用是完全不同的两个概念,前者随时间越来越硬,后者随时间越来越软。
风化程度分为微风化、中等风化、强风化、全风化,最适用于岩漿岩、变质岩,不一定适用于所有岩石。
石灰岩、砂岩、泥岩等,有的地方就很难按四级划分。
(2)残积土的地质年代目前通常的做法是,将残积土定为第四纪;㣲风化、中等风化、强风化、全风化按原岩的地质年代确定。
这样做法似乎有一定道理:风化岩是“岩”,按原岩;残积土是“土”,是第四纪。
但还是有点不协调:风化岩和残积土都是原岩风化的产物,全凤化与残积土之间并无客观存在的实际界限,划分的标准是人为主观规定的。
所以总觉得有点牵强。
有些国家对残积土不确定其地质年代,或与风化岩一样,按原岩确定。
(3)黏性上的描述黏性土描述的内容,规范已有规定。
我觉得最重要的是状态(坚硬、硬塑、可塑、流塑)。
因为黏性土的状态与土的强度、变形,与地基承载力相关性最强,务必准确鉴定和记录。
野外记录的是“天然状态”,在一定程度上反映了土的结构性,比试验室测定的“重塑土状态”更重要。
对野外记录的状态与试验室测定的状态对比,既可互相校核,还可估计土的灵敏度。
有的勘察报告还描述干强度、韧性、摇震反应。
其实,这些都是鉴别粉土、粉质黏土、黏土的方法,不必在报告中叙述。
(4)不应遗漏的记录事项有一次参加勘察报告审查,口头介绍吋说,钻探过程中曾发生掉钻,但柱状图上没有反映。
钻探过程中掉钻,说明地下可能有洞穴,是非常重要的现象,钻探记录绝对不能遗漏,柱状图上必须有反映。
还有漏浆,说明地下可能有溶洞或破碎带,必须记录。
再有如发现土中混有砖瓦等非天然物质,对判断上层土的成因和年代有重要意义,也不能遗漏。
2 岩土特性指标方面(1)更新统的欠固结土更新统到今天至少已经一万年以上了,但某工程的勘察报告中竟然还存在欠固结土,并称经多次勘察进行高压固结试验,结果都是如此。
更新统的土为欠固结土,并非完全不可能。
譬如说,浅表有较厚的新沉积土,在覆盖压力作用下,使本已固结的更新统土重新压缩,超孔隙水尚未完全排出,又回到欠固结状态,但极少见。
遇这种情况,应反复推敲后再做结论。
现在确定固结状态的方法是,用先期固结压力与上覆有效压力比较,确定欠固结、正常固结还是超固结。
但先期固结压力不易准确测定,卡萨格兰德的作图法是经验方法,人为因素不小,不能对由此确定的固结状态寄过高期望。
应结合浅表新沉积土的厚度、年代和“欠固结土”的排水条件进行综合分析。
(2)反常数据有经验的工程师都注意试验数据与野外记录比对,分析试验数据与野外描述是否一致;注意物理性指标、力学性指标之间是否匹配,室内试验成果与原位测试成果是否匹配。
如有反常数据,一定要找出原因,予以解决。
如野外描述为硬塑,室内试验为软塑:静力触探阻力不小,标贯锤击数很低;淤泥质土的含水量并不太高,抗剪强度指标却非常低等等。
不固结不排水剪的内摩擦角应接近于0,试验报告却在七八度以上;纯砂的天然休止角是内摩擦角的最小值,试验结果却明显高于内摩擦角的经验值等等,都是反常数值。
数据反常的原因,或是某项试验操作上出了问题;或是野外记录不准;或是岩土自身特性而致。
土粒比重常采用估值,不实测。
对于砂粒以石英为主、黏粒以黏土矿物为主的通常情况,误差很小。
但当砂粒以云母、碳酸钙为主的特殊情况,则必须实测,不能估计。
(3)不易准确测定的指标土工指标中,有些指标很易准确测定,如土的含水量,有些指标则不易准确测定。
不易准确测定的原因很复杂:首先是有的试验项目对原状土的质量要求高,如先期固结压力、三轴压缩试验、无侧限强度试验等;其次是有的试验项目对试验过程中的操作要求高,如三轴压缩试验、水位以下的载荷试验等;再次是有的试验项目环境条件恶劣,如海上钻孔十字板试验等。
而这些试验项目的成果,往往都非常重要,被设计者直接用于计算,因而使用勘察报告时应特别注意审阅。
标准贯入试验极为常用,但成果比较粗糙,且操作不当极易造成成果失真,使用时应予注意。
(4)应附曲线图的指标有些试验指标一定要附曲线图,否则,信息是不完整的。
如土的抗剪强度试验,无论直剪还是三轴剪,有了曲线图才能看清楚强度包线是否准确,黏聚力和内摩擦角的数据误差多大,数据的可靠性如何。
再如高压固结试验,有了曲线图才能知道先期固结压力的作图是否正常,先期固结压力点之前、之后的曲线形态如何,试验数据的可靠性如何。
再如载荷试验,有了曲线图才能知道随压力、随时间的沉降变化过程,是否存在直线段,是否加载到破坏,试验过程中是否有异常。
还有十字板剪切试验,有了强度与深度的关系曲线,才能知道同一层土十字板强度随深度的变化,并可推算土的内摩擦角和土的固结状态,也利于判断测试数据的可靠性。
(5)三轴试验和直剪试验现在勘察报告提供的抗剪强度指标,大多基于三轴试验,这与规范要求有关,设计者也普遍知道,三轴试验优于直剪试验。
与三轴试验相比,直剪试验的缺陷是明显的。
首先是直剪限定在固定的剪切面上剪切,与理论剪损面并不一致,试样中的应力分布也比较复杂。
最重要的是直剪不能控制排水,因而既不能测定土的有效应力强度指标,也不能真正测定总应力强度指标。
所谓快剪、固结快剪、慢剪,只是粗略的强度指标而已。
三轴试验可以测定土的有效应力和总应力两种强度指标。
但由于很难估计实际工程剪切时的孔隙水压力,故有效应力强度很少应用;总应力法的不固结不排水剪(UU) 、固结不排水剪(CU),都是特定固结条件和特定排水条件下的指标,必须充分理解其特定条件,结合经验使用。
不过,怎样应用总应力法强度指标?何种情况用何种指标?是个相当复杂的问题,专家之间也有不同意见。
三轴试验的优势是显然的,但是,不是有了好的仪器、好的方法,就一定能做出好的成果。
没有高素质的试验人员,做出好的试验成果是不可能的。
同时,没有高质量的不扰动试样,再好的仪器,再高明的试验人员,也做不出高质量的成果,巧妇难做无米之炊。
直剪试验虽然不理想,但操作简易,经验较多,挡次较低的勘察单位容易掌握。
现在就全国来说,勘察设计界真正理解三轴压缩力学原理的似乎并不多,多数只知道UU指标偏低,CU指标偏高,CD试验一般不用。
有些设计人员甚至连这个简单概念也不请楚,勘察报告给什么数据就用什么数据。
殊不知不同的固结排水条件,试验成果差别非常大。
用得不恰当,会得到完全错误的结果。
有个工程,设计要求提供固结排水剪(CD)指标,也就是有效强度指标,我很担心,说不定会做出危险的判断。
所以,当我审阅三轴试验抗剪强度指标数据时,我要先要了解提供数据单位的技术实力,实力较强的可信度高一些,反之可信度就低。
目前就全国而言,可信度一般不高,有些试验成果很不靠谱。
有份勘察报告,粉砂UU试验的黏聚力为25kPa,内摩擦角为20o。
粉砂为什么还要做UU试验?这两个数据能代表粉砂的抗剪强度指标吗?只能误导设计。
也就是说,虽然从试验方法本身来说,三轴优于直剪,但从当前情况来看,普遍要求做三轴试验似乎未必现实。
3 地下水(1)初见水位和稳定水位从上世纪50年代学习苏联开始,就有“初见水位”“稳定水位”两个术语,并列入规范,一直应用到今天。
稳定水位的意义很明确,就是勘探点所在位置地下水的水位标高(或深度)。
对于潜水,就是潜水面标高(或深度);对于承压水,就是承压水的水头标高(或深度)。
但对于初见水位,在我的脑子里长期觉得很困惑。
顾名思义,初见水位是钻探时初始见到的水位。
如果稳定水位与初见水位齐平,就是潜水;如果稳定水位高于初见水位,就是承压水。
但初见水位怎样量測?如在钻探过程中见水立即测量,对于砂层中的潜水,可以得到初见水位与稳定水位相等的正确结论;但对于黏性土中的潜水,由于渗水延迟,稳定水位会略高于初见水位,出现误判。
对于砂卵石层的承压水,一旦钻穿覆盖层,水位立即上升,真正的初见水位是测不到的。
其实,是潜水还是承压水,根据稳定水位标高(或深度)和含水层顶面的标高(或深度),是很容易判定的。
在一次修订规范的会议上,我提出取消“初见水位”这个术语,不要求钻探时量测初见水位。
由于因他事请假,未能参加接下来的讨论。
会后会议主持者告诉我,多数代表不接受我的建议,仍旧保留初见水位这个术语。
理由是几十年都是这样规定的,没有听到执行中有什么问题,也没有要求修改的意见。
但并未解除我心中的疑问,我实在不知道初见水位该怎么量测。
(2)稳定水位的规律性天然情况下,不论潜水还是承压水,稳定水位都是有规律的。
钻孔数量较多时,能勾划出等水位线图。
但现在,相当多的勘察报告,稳定水位忽高忽低,没有规律。
有时,即使两个钻孔距离很近,水位差别却不小。
原因很明显,稳定水位不准确。
现在的工程地质钻探几乎都是泥浆钻进,有泥浆护壁的情况下是无法测定水位的。
有人说可以在旁边专设一个测水位的钻孔。
这当然可以,但报告中并未说明,我也怀是否真正做到。
地下水位是十分重要的工程地质信息,我年轻时大家都非常重视,确保测得准确。
野外工作时间长的工程,完工后还要统一测一次稳定水位。
哪时工程地质钻探都是干钻,不用泥浆,严禁向钻孔内加水。
现在有的工程专门打几个钻孔,实测地下水的流速流向。
其实,测试结果只代表这几个钻孔位置的局部情况。
如果稳定水位測得准,有了等水位线图,全场区的地下水流向就一目了然,流速也可以大致估算出来。
(3)潜水和承压水场地有地下水时,勘察报告总要明确是潜水还是承压水。
但是,实际工程遇到的地下水,并非透水层、不透水层黑白分明,而是强透水、中等透水、弱透水连续过渡。
譬如上下各有一层粉细砂,中间夹一层粉土,三层均有一定透水性,就很难明确说,是两个含水层还是一个含水层,下层粉细砂是潜水还是承压水。
还有,如果砂上与黏性土以薄层状交互成层,也很难说得清楚是潜水还是承压水。
这时,应针对具体问题具体分析,不宜套用潜水承压水的概念。
(4)上层滞水是否有水浮力关于上层滞水是否有浮力的问题,有人说有,有人说没有,各持己见,有时争得脸红脖子粗。
有没有浮力,本来是个极为简单的物理问题,连小学生都知道,为什么专家之间还在争论呢?问题可能在于对上层滞水的概念有不同的理解。
一般认为,所谓上层滞水,就是在潜水位以上,局部相对不透水层上面存在的地下水体,是局部存在,厚度和面积都很小。