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勘察报告中一些问题的讨论 作者：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。可能是大气降水下渗形茂，也可能是管道漏水等原因形成。但面积多大，厚度多厚，却没有明确的数量界定。有人把几平方公里面积，二三米厚的水体也称上层滞水，有人认为那已经是潜水了。 我觉得其实不必争论上层滞水有没有浮力，可以具体问题具体分析。不管上层滞水的水体多大、多厚，只要基础侧面和底面都有水体存在，那肯定有浮力，基础底面和侧面都有水压力；如果基础穿过上层滞水，则基础底面不存在水体，基础底面就不存在水压力，没有浮力，但基础侧面存在水压力；如果基础部分切入水体，那么切入水体的部分，无论侧面和底面都有水压力，不存在水体的部分当然没有水压力。 4 对设计的建议 这方面的问题很多，不胜枚举。归纳起来是三方面：一是过于简单粗略，对设计者没有什么帮助。譬如给出了地基承载力，如不能满足天然地基要求，则建议采用桩基或地基处理，并从规范中抄几段有关桩基和地基处理陊规定。所提的建议没有工程针对性，几乎放之四海而皆准。二是建议不切工程实际。譬如对天然地基进行了沉降分析，计算了沉降量，但所用的基础形式和基底压力与工程实际并不一致，设计所关心的可能不是沉降量，而是沉降差。如果不满足要求，又该如何处理。三是错误的建议。如某工程有一层自重湿陷性土，建议采用CFG桩进行地基处理，将荷载通过CFG桩传至湿陷性土下面的硬层。这位工程师显然不知道CFG桩不是真正的桩，只是地基中的增强体，一旦浸水，桩间土下沉，地基就会失效。 造成这些问题的原因可能是三方面：一是勘察报告编写者能力有限，对某些工程问题概念不清。二是勘察与设计分离，勘察报告编写者对工程设计的要求不深入了解，建议不到点子上。三是设计有个渐进过程，在资料不充分的情况下有多种选择，编写勘察报告时还不具备深入分析的条件。 因此，勘察报告对设计建议的深浅，应视主客观条件而定，有条件时深一些，条件不充分时浅一些，不必一律要求。这里涉及勘察与设计关系的大问题，长期困扰岩土工程界的大问题，已有很多讨论，这里就不展开了。由于现在的设计者一般不去勘察现场，有些问题必须在勘察报告中重点阐明并提出必要的建议：如地下有洞穴和塌陷的可能；整平场地造成地质条件特别是水文地腐条件改变可能带来的问题；场地及其附近岩土污染，包括工业污染和养殖污染及相关建议等等。 5 物探报告与岩土工程勘察报告 岩土工程勘察有时采用物探配合，有些问题采用物探方法的确能够发挥重要作用。但有不少项目，做了物探，单独形成一本物探报告，而在岩土工程勘察报告中，只简单交代了物探方法和结论，有的连结论都没有。到了设计人员手里，只关心岩土工程勘察报告的结论，物探报告被束之高阁。看来，不解决物探与岩土工程两张皮的问题，工程物探发挥不了应有的作用，甚至白做了。产生两张皮的原因，大概是因为地球物理博大精深，是一个独立的专业，一门深奥的学问，很复杂的技术方法，岩土工程师懂得不多。但既然岩土工程师要用物探，就不能不学习。至少应该知道这种方法的基本原理，能够解决什么问题，对场地条件有什么要求，有什么限制条件，探测成果能达到多少精度，与其他勘探测试手段如何配合等。只有这样，才能与物探专业人员商讨采用哪种物探方法，如何在场地上布置，如何应用物探成果，将物探发挥的作用在岩土工程勘察报告中体现出来。 |
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