岩土工程师论文范文

关键词:工程物探技术岩土工程应用

中图分类号：TU198文献标识码：A

前言

近10年来,工程物探技术取得了飞速的发展,集中体现在根据弹性波理论、电磁波理论和电学原理发展而来的各种工程物探技术。主要有浅层地震反射波法、浅层地震折射波法与弹性波测井、层析成象技术(CT)、管波探测法、多道瞬态面波法、多波地震映象法、高密度电法、地质雷达技术、TEM法、桩基无损检测技术、地下管线探测等。这些新技术已被广泛应用于各行各业的工程建设项目上,解决了诸多以前用传统勘察方法无法解决的岩土工程技术难题。工程物探作为一种新的、有效勘探、检测手段被越来越多的岩土工程、设计人员所接受。但是,各种工程物探方法的有效性决定于它对探测对象物性的适用性,物性条件的适用性越强,解决问题的可靠性越大,因此,为了有效地解决某些岩土工程复杂的技术难题,必须采用多种工程物探手段联合使用,互相补充、互相验证,即综合工程物探技术。

10多年来,众多工程物探技术发展的成熟程度不尽相同。在岩土工程专业方面应用最广泛的主要是由弹性波理论发展而来的浅层地震反射波和折射波勘探技术、面波勘探技术、多波地震映像技术、层析成象技术(CT)、管波探测法、弹性波测井技术和弹性波无损检测技术,它们被广泛应用于岩土工程勘察、岩土工程治理和工程质量检测。

1工程物探技术在岩土工程中的应用

1.1岩土工程勘察

由于工程物探技术可以利用连续加密测点的资料从而获得连续的地质界面,因此能有效地解决传统钻探手段以点带面划分地质界面方法常带来的漏判、划分不准确等缺点,并且能有效地解决传统勘探手段难于解决的诸多岩土工程问题,如地下不明物体、洞穴、滑动面、软弱结构面、断层、破碎带等在地下的分布特征、形态、埋藏深度、位置。相对传统的钻探方法,工程物探技术的使用受场地、地形条件的限制较少,具有节省时间、节省费用、勘探精度高等特点。合理地选择、运用工程物探技术与传统勘探手段相结合,无疑是在激烈的勘察市场竞争中制胜的法宝之一。在岩土工程勘察工作中应用最为广泛、发展最快的是弹性波技术。由于它是利用介质传递弹性波的特点来揭示地下物体界面,当地下物体的界面物性差异较大时,弹性波就会从运动学和动力学两个方面表现出异常来；其次是电磁波技术和电法技术,其主要代表是地质雷达勘探方法和高密度电法。采用弹性波速度测井技术和场地常时微动测试可以获得建设工程抗震设计、建设场地和地基地震效应评价所需的岩土动力参数和设计地震动参数,如动剪切模量、剪切波速、动泊松比、动弹性模量、卓越周期、结构自振周期等。他们是建筑场地的类别划分、地震作用和结构抗震验算的主要依据。

1.2岩土工程检测

工程物探技术在岩土工程检测方面的主要作用是地基加固效果的质量检测、大坝的碾压密实度、路基的密实度、混凝土构件、基桩的质量检测和评价。常用的方法有瞬态面波法、地质雷达、弹性波速度测井等,主要通过弹性波速度和电磁波速度与原位测试试验值以及密实度之间建立相关关系,通过施工前后的检测结果进行对比分析。此外,根据弹性波和电磁波在介质中传递的速度变化可以对大坝及建（构）筑物等混凝土构件的裂缝进行检测,掌握裂缝状况和有关参数,判断对在建构筑物的危害程度及研究相应的补强措施。另外还可以检测混凝土路面、沥青路面、垫层的厚度等。桩基无损检测是工程物探技术在建设工程施工质量控制应用最为广泛的一种重要技术手段。主要的测桩方法分为动力试桩法和声波测桩法两种,它是根据弹性波传递速度变化来判断混凝土质量、桩身缺陷及缺陷的位置、桩的施工长度和桩的形状等,具有成本低、速度快,适合大面积检测,并且可以随机抽样,而在国内外被广泛采用。

2工程物探资料的分析和解释

工程物探数据的野外采集是工程物探工作的关键。如何把野外采集的有关数据通过内业的分析、计算、解释成工程地质资料对物探工程师来说更为重要。解释成果的正确与否直接影响到岩土工程师对岩土工程问题的分析、判断和处理方案的选择,事关工程的安全。这就需要物探工程师除了拥有深厚的本专业知识外,还要有丰富的岩土工程专业知识。工程物探资料的分析和解释,以弹性波勘探方法为例。首要的任务是分离和压制妨碍分辩有效波的干扰波,保留能够解决某一特定工程地质问题的有效波。从理论上说,可以通过硬件和软件来实现,但实际上分离和压制是有限度的,而干扰波的存在是永远的。物探工程师只有具有丰富的实践经验,才能在众多的测试数据中识别出干扰波和有效波,去伪存真,得到真实的解释成果。其次由于物探方法的多解性,因此,工程物探资料的分析、解释成果还必须与钻探、原位测试、室内试验成果等进行对比、验证。在对比中两者不一致的情况时有发生,对此要具体分析,关键是否做出正确解释,比如弹性波物探方法是根据弹性波在岩土体中的传播速度来划分地层界面。但是由于弹性波速度反映的是地层的力学性质,不同的地层可能具有不同的力学性质,也可能具有相同或相近的力学性质。当弹性波速度相同或相近,两个地层紧接在一起时,在解释上便可能出现同一速度层。出现这种情况并不可怕,怕的是由于其它干扰波的叠加、影响造成的假判、误判,造成解释成果出现较大的偏差。只有通过对比、验证、积累经验,才能促进分析、解释技术水平的提高。物探工程师对物探资料的解释、分析是借助岩土体力学性质变化特征去认识岩土体的内在本质,而岩土工程师是从地质学的角度、岩土体的外表特征去认识和判别岩土体的内在本质。

3工程物探与岩土工程的关系

工程物探从学科上讲是一个独立的学科,但在工程勘察领域它是一种为岩土工程服务的综合应用技术。岩土工程师解决岩土工程问题,就好比医生给患者看病一样,通过表面的病情了解、观察,初步判断其病因,然后选择必要的检查手段,如血液、尿液常规检查、CT、X光透视、B超等,根据检验技术人员提供的检查结果,综合分析,最终确定病因或病灶位置,根据诊断结果,采取必要的治疗措施,达到为病人治病的目的。而物探工程师就好比上述提供检查手段和检查结果的技术人员。两者之间是一种相辅相成的关系。岩土工程师需要物探工程师解决的岩土工程问题归纳有以下几个方面:

（1）界面问题:主要有岩土体的界面划分,地质构造和软弱结构面的判定,以及不良地质体的地质界面等。（2）形态问题:主要有不明地下物体、空洞,以及界面的分布形态、埋藏位置和埋藏深度等。（3）参数问题:岩土工程勘察、设计所需的各种参数,如动力参数、卓越周期、结构自振周期、剪切波速等。（4）施工质量检测:地基加固效果的对比、桩基检测、其它工程质量方面检测。岩土工程师在接受工程勘察任务后,应根据勘察技术要求、地场岩土条件、需要解决的问题等,确定是否采用工程物探技术手段,确定之后应向物探工程师提出明确的勘察任务,物探工程师则应根据目的层和目的物的性质,结合测区的地质构造、地形地貌特征、地震地质条件等因素,选择可行的工程物探方法,然后进行测线设计和工作前的各项试验工作,确定最佳的采集装置,再正式开展工作。

4结束语

（1）工程物探技术经过10多年的发展,已经从定性分析逐渐发展到目前的半定量分析及定量分析,许多物探成果可以提供定量的岩土力学参数,直接应用于岩土工程设计、施工,可以并且应该被岩土工程师和结构工程师所接受。（2）各种工程物探技术都有它的适用性与局限性,应根据被探测的目的层或目的物的埋深、规模及其与周边介质的物性差异,合理地选择一种或几种有效的工程物探方法。工程物探成果解释时应考虑其多解性,应区分有用信号与干扰信号。（3）正式开展工程物探工作之前,应认真做好前期试验工作,认真做好对比研究,选择最佳的采集方案和最佳的采集装置,这是保证勘探成果质量的前提条件。（4）工程物探成果应该通过与钻探、原位测试、试验成果进行对比、验证,并建立相对应的经验关系,从而建立起一系列定量分析、判断标准,使工程物探技术和成果更好地应用于岩土工程专业。

参考文献

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一、地质报告的主要内容

岩土工程勘察报告的内容，应根据任务要求、勘察阶段、地质条件、工程特点等情况确定。鉴于岩土工程勘察的类型、规模各不相同，目的、要求、工程特点和自然地质条件等差别很大，因此以下只提出一般岩土工程勘察报告的基本内容。

1、工程概况：本项内容主要由建设方和设计方提供，包括建筑总平面图、场地高程及座标引测点、建筑物的性质、规模、层数、荷载、结构特征（开间、柱间距等），拟采用的基础型式、埋深等；按岩土规范，本条为强制性条款，是开展勘察工作的前提，但由于开展勘察工作时往往有一些资料是不确定的，特别是需要设计方提供的资料如荷载、柱间距等此时往往不够准确，使得勘察报告中基础方案评价部分针对性不强。

2、勘察的目的、技术要求及依据的技术标准：其中技术要求有时由设计方提出，设计人员提技术要求时一定要有针对性，把你需要的特殊的要求提出来，比如抗浮设计水位、土的动力性质参数等。但一般的项目均可按照岩土规范的通常要求进行。

3、勘察方法和勘察工作量：勘察工作量的布置和上部结构条件、荷载、基础埋深以及场地地层条件密切相关，是整个勘察工作成功的前提。

4、场地的地形、地貌、地层结构、地层纵横向分布情况、地质构造：本条合起来称为场地工程地质条件，属场地及地层的基本资料。地层分层的原则：土层按地质时代、成因类型、岩性、状态和物理力学性质划分；岩层按岩性、风化程度、物理力学性质划分。厚度小、分布局限的可作夹层处理，厚度小而反复出现可作互层处理。对每一层岩土，要叙述如下的内容：①分布：通常有“普遍”、“较普遍”、“广泛”、“较广泛”、“局限”、“仅见于”等用语。对于分布较普遍和较广泛的层位，要说明缺失的孔段；对于分布局限的层位，则要说明其分布的孔段。②埋藏条件：包括层顶埋藏深度、标高、地层厚度。如场地较大，分层埋深和厚度变化较大，则应指出埋深和厚度最大、最小的孔段。③岩性和状态：土层，要叙述颜色、成分、饱和度、稠度、密实度、分选性等；岩层，要叙述颜色、矿物成分、结构、构造、节理裂隙发育情况、风化程度、岩石完整程度；裂隙的发育情况，要描述裂隙的产状、密度、张闭性质、充填情况；关于岩芯的完整程度，除区分完整、较完整、较破碎、破碎和极破碎外，还应描述岩芯的形状，即区分出长柱状、短柱状、饼状、碎块状等。

5、各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力：本条内容是整个地质报告最关键的部分，是设计人员直接使用的基本数据，也是设计人员最关心的部分。每一物理力学指标，应有区间值、一般值、平均值，最好还有最小平均值、最大平均值，以便设计部门选用。

6、场地水文地质条件：主要包括地下水类型，含水层分布状况、埋深、岩性、厚度，静止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度；含水层间和含水层与附近地表水体的水力联系；地下水的补给和排泄条件，水位季节变化，含水层渗透系数，以及地下水对混凝土的腐蚀性等。对于小场地或水文地质条件简单的勘察场地，论述的内容可以简化。有的内容，如水位季节变化，并非在较短的工程勘察期间能够查明，可通过调查访问和搜集区域水文资料获得。地下水对混凝土的腐蚀性，要结合场地的地质环境，根据水质分析资料判定。应列出据以判定的主要水质指标，及各种成分的分析结果。

7、不良地质作用以及对工程不利的不良地质现象：主要有岩溶、滑坡、崩塌、泥石流、地面沉陷、采空区、以及对工程不利的地下掩埋物等，这些在勘察现场必须查清，并在勘察报告中详加论述。场地稳定性评价主要是选址和初勘阶段的任务，但详勘报告中也有论述。主要包括以下几个方面内容：（1）场地所处的地质构造部位，有无活动断层通过，附近有无发震断层；（2）地震基本烈度，地震动峰值加速度；（3）场地所在地貌部位，地形平缓程度，是否临江河湖海，或临近陡崖深谷；（4）场地及其附近有无不良地质作用，其发展趋势如何。（5）地层产状，节理裂隙产状，地基土中有无软弱层或可液化砂土；（6）地下水对基础有无不良影响。报告对场地稳定性作出评价的同时，应对不良地质作用的防治，增强建筑物稳定性方面的措施提供建议，同时给出场地建筑的适宜性结论。

8、结论及建议

该部分是勘察报告的精华，它不是前文已论述的重复归纳，而是简明扼要的评价和建议。一般包括以下几点：（1）对场地条件和地基岩土条件的评价。（2）结合建筑物的类型及荷载要求，论述各层地基岩土作为基础持力层的可能性和适宜性。（3）选择持力层，建议基础形式和埋深。若采用桩基础，建议桩型、桩径、桩长、桩周土摩擦力和桩端土承载力标准值。（4）地下水对基础施工的影响和防护措施。（5）基础施工中应注意的有关问题。（6）建筑场地的地震地质情况。（7）其它需要专门说明的问题。

以上8条是一份合格的岩土工程勘察报告必须包括的内容，在岩土工程勘察规范中属强制性条文，也是设计人员应该关注的内容。

当然地质报告的内容不仅仅是以上各条，它还包括分析评价的部分，比如对岩土的利用、整治和改造的方案建议、对基础方案的分析评价、对基坑开挖、降水、支护的分析评价、对工程施工的方案建议等等，该部分的内容可以衡量出一份地质报告的水平，高水平的地质报告他给出的各种方案建议是经济合理的，具有施工可行性，设计人员可以拿来直接使用，但水平不高的地质报告他给出的各种方案建议就不一定合适，如果设计人员按照这样的基础方案进行设计就可能出现这样那样的问题。因此地质勘察报告中各种分析评价的内容不应成为设计人员关注的重点。设计人员应当重视地勘报告内容，才能设计出符合工程现场所在地的基础方案。

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注册岩土工程师正常需要通过基础考试，在基础考试合格并满足条件后，才可以申请参加专业考试。由于注册岩土工程师专业考试难度高，通过率极低。基础考试成绩会一直有效。

注册岩土工程师考试科目内容：

1、基础考试为闭卷考试

上午段主要测试考生对基础科学的掌握程度，设120道单选题，每题1分，分11个科目：高等数学、普通物理、普通化学、理论力学、材料力学、流体力学、电工电子技术、信号与信息技术、计算机应用基础、工程经济、法律法规。下午段主要测试考生对岩土工程直接有关专业理论知识的掌握程度，设60道题，每题2分，分8个科目：土木工程材料、工程测量、土木工程施工与管理、工程地质、结构力学、结构设计、土力学与基础工程、岩体力学与岩体工程。