探讨与分析GEOTECHNICAL ENG INEERI NGWORLD VOL . 9 No . 1收稿日期 2005 -10 - 14水利水电工程地质勘察 与建筑岩土工程勘察比较付大庆1孙宏伟1张世欣2(1. 潍坊市水利建筑设计研究院 2. 山东浩博水利建设有限公司)摘 要 通过阐述工程地质与岩土工程学科研究对象与内容的异同, 论述水利水电工程与建筑工程在土的分类、岩土 / 地质标准的制定、勘察报告的编写以及水利水电工程地质的特殊性与复杂性、实践性与经验性。 说明水利水电工程地质勘察与建筑岩土工程勘察有本质区别。关键词 水利水电工程地质勘察 建筑岩土工程勘察上世纪 50年代初我国全面引进苏联工程地质 学理论和方法,走过了我们自己的工程实践和理论创新的辉煌历程 ,形成了有自己特色的工程地质学 体系。特别是在水利水电行业 1, 使我国工程地质 学进入世界先进行列, 并逐渐成为国际工程地质界 的重要成员之一 2。岩土工程是上世纪 60 70年代随我国大规模 “三线建设 ”发展起来的。岩土工 程的发展将围绕现代土木工程建设中出现的岩土工 程问题并将融入其他学科取得的新成果 3。本文通过工程地质与岩土工程在研究对象与内 容 ,水利水电工程与建筑工程在土的分类 、岩土 / 地质标准 、 勘察报告的编制及水利水电工程地质特点 , 揭示水利水电工程地质勘察与建筑岩土工程勘察有 本质区别。1 工程地质与岩土工程研究对象与内容的异同工程地质学是研究人类工程活动与地质环境相互作用的科学,主要是应用地质学尤其是构造地质 学理论解决工程建设中的地质问题 4。研究对象 是地质环境与工程、 人与地球相互制约、 相互作用的关系, 以及由此而产生的地质问题。岩土工程是土 木工程中涉及岩石、 土的利用、处理或改良的科学技 术 ,研究对象为边坡、基础、洞室 。三者的稳定、变形 、 渗流就是岩土工程的基本问题。工程地质学的 研究对象大大超过岩土工程的研究对象。工程地质学的任务是为各类工程的规划、设计 、 施工提供地质依据, 以便从地质上保证工程的安全 可靠、经济合理、使用方便、运行顺利。为此必须为工程选择地质上较好的场址 ,对于存在的地质问题 还应在深入分析的基础上提出处理措施直至地基加固工程的设计和施工。同时还要研究工程兴建引起 的环境地质问题,可能引起的地质灾害对工程本身及周围环境的影响, 以及采取措施消除灾害。岩土 工程的研究内容涉及岩土体的性状和力学行为 , 岩 土体对建筑工程的响应, 岩土体性状改善及创造和改善人类生存的环境等 。从某种意义上说, 二者研 究内容有相似之处 。 由此可见 ,工程地质是地质学的分支学科,其本质是一门应用科学 ,已经成为比较成熟的现代地球 科学的分支。岩土工程是土木工程的分支学科 , 其本质是一种工程技术 。岩土工程的科学定义、内涵 和外延、 范围和内容、理论与技术 、 责任和风险等都 处于发展和创新阶段。从事工程地质工作的是地质师,侧重于地质现象 、 地质成因或演化、地质规律 、 地 质与工程相互作用的研究。通过工程地质勘察查明工程地质条件 、 论证工程地质问题 、 选择地质条件优 良的建筑场地 、 研究工程兴建后对地质环境的影响 等。从事岩土工程的是岩土师 , 关心的是如何根据工程目标和地质条件, 建造满足使用要求和安全要 求的工程或工程的一部分, 解决工程建设中的岩土 技术问题 5。因此 ,无论研究对象还是研究内容 ,工程地质与 岩土工程虽然有相似之处 ,但也有天地之别。岩土 工程可界定为工程地质学科的一个分支学科, 反过来用岩土工程代替工程地质, 则实在有些牵强附会。 但是 ,近年来工程地质学科却经历着前所未有的挑战,工程地质学被易名为岩土工程学,工程地质勘察 被称之为岩土工程勘察 6。2 水利水电与建筑行业土的分类国标 土的分类标准 ( GBJ145 1990) 以美国32岩土工程界 第 9卷 第 1期探讨与分析的统一土质分类法(USCS) 为基础 ,结合我国国情作了具体修正 ,是我国土的分类与国际接轨的标志,并 已得到大多数行业的认可 7。2 . 1 水利水电行业水利水电工程土的分类共执行三本标准。 土 工试验规程 (SL2371999) 中土的分类以国标GBJ145为基础 。 水闸设计规范 (SL265 2001) 中土的分类以 SL237为基础 ,同时参照 岩土工程勘察规范 ( GB500212001)。砂类土按 GB50021 分类, 细粒土则采用三种分类方法, 一是沿用 土工试验规程 (SD128 84) 的三角分类法, 二是采用塑 性指数分类, 三是采用 SL237的塑性图分类 。 堤防工程地质勘察规程 (SL1882005) 中土的分类 同样以 SL237为基础, 属低液限粉土或低液限粘土的细粒土进一步用三角分类法划分。2 . 2 建筑行业国标 GB50021适用于除水利等工程以外的建设工程。 虽然有国标土的分类方法 GBJ145, 但 GB50021中土的分类方法过于简单 , 有时确实不合理 ,值得进一步探讨 8。尤其关于粉土的划分, 使 本来就存在的矛盾更矛盾 。无法真正反映土的工程性质, 同时对与国内外土质 、 土力学技术情报的交流 阻碍极大。SL265和 SL188中土的分类以 SL237为基础 , 结合不同水利水电工程的地理分布及利用土作为建筑材料或地基的特点, 引进主要发达国家通用的塑性图分类法并做适当修正而制定的。运用具有明确 含义的文字符号的组合来表示土的名称 , 这不仅可以望文生义, 而且为运用计算机进行检索带来方 便 9。虽然行标 SL237以国标 GBJ145为基础, 但发布与施行日期均早于后者。3 水利水电与建筑行业的岩土 / 地质标准我国岩土 / 地质标准种类繁多, 内容丰富, 分为建筑、冶金、水利水电 、 电力 ( 火电 )、铁道 、公路、水运七大体系 。3 . 1 建筑工程岩土标准建筑工程岩土标准是岩土 / 地质标准中最大的 一个体系, 包括 GB、GBJ、JGJ、CECS和 DB, 共 130多册, 其中地方标准 60册 ,国家标准 18册 , 约占岩 土工程标准总量的 40%。主要有以下特点 : (1) 适用范围广,包括民用建筑、通用工业建筑、市政建设 , 影响面广。 (2) 标准规范配套, 包括勘察 、设计、施工 、 验收、 检测监测, 内容广泛。 (3) 主要由建设部属科研院 、 勘察设计院主编,水平高 ,具有先进性 、 实用性 10。但建筑工程岩土标准相当一部分与混凝 土钢筋混凝土有关 。3 . 2 水利水电工程岩土 / 地质标准水利水电工程岩土 / 地质标准虽然在数量上不 及建筑工程 , 共 41本, 但国标数量仅次于建筑 11,达 9本,而且大部分都与岩石 、 土有关。主要有以下 特点 : (1) 我国水利水电工程建设已走在世界前列 ,在建的三峡、 南水北调已是全球闻名,还有正在进行 前期工作的多项工程 , 都将成为世界之最。如此重大的工程 ,对岩土、地质条件要求极高 ,对坝基坝体 变形 、 稳定 、 渗透变形,高边坡 、 地下围岩都提出了新 的课题,促使水利水电工程岩土 / 地质标准规范必须总结工程实践经验和大量科学研究成果, 因此水利 水电工程的岩土 / 地质标准具有整体先进性 、 整体水平高 。 (2) 水利水电系统最早将土工合成材料应用 于水利岩土工程,为推广新技术,编制了一系列国标行标规范 ; 最早引进标准贯入试验 ,现在已是各类工 程勘察所必做的、最基本的、最重要的原位测试工 作; 最早引入菲迪克条款 ,现在该条款已是我国基本建设项目或重大工程的建设管理标准 ; 最早引入美 国的 ASTM 土的分类标准等, 现已全面执行 。 (3)岩土分类和岩土室内试验规程规范配套 ,具权威性, 如国标的土的分类标准 、 工程岩体分级标准 、 土工试验方法标准、 工程岩体试验方法标准、 土工仪器标准 等,都指导了全国各行业规程的编制。在水利水电行业标准中还有更详细的土工试验规程、岩石试验 规程 、 土工仪器的检验和离心模型试验规程 。 (4) 由于水利水电工程对地质条件要求的特殊性, 编制了一套有自己特色的规程规范 ,如钻探 、 坑探 、 物探、 地质观测 、 地质测绘 、 岩体测试造孔 、 压水抽水试验、施工地质 、 施工地质勘察 ,天然建筑材料有勘察和砂 石骨料试验,施工有地下开挖 、 岩石基础开挖、水泥灌浆 、 地下喷锚技术等。 (5) 自 1998年长江 、松花 江发生大洪水后,大江大河堤防工程已是水利工程工作的重点, 为保证防洪工程质量 , 1998年以来编 制了行标堤防工程勘察 、 施工规程规范等。 建筑工程岩土标准虽然数量多 、 体系大 ,但遇到的岩土地质条件较简单 , 所涉及的仅是一个点 。水 利水电工程几乎全部位于河谷峡谷 ,所涉及的通常是枢纽( 一个面 ),包括库区 、 大坝 、 水电站、溢洪道 、 放水洞、 引水渠 、 尾水渠及各种水闸等。建筑工程岩土勘察所要查明和解决的工程地质问题不外乎地 层、 不良地质现象、地下水、 承载力 、 液化 、 沉降、 水土 腐蚀评价 、 基础形式等。采用的勘探方法仅仅是钻33探讨与分析GEOTECHNICAL ENG INEERI NGWORLD VOL . 9 No . 1探 ,很少使用物探。通过钻探 、触探 、 静探 、 测波速 、十字板剪切等提供设计标准值 , 水利水电工程所要查明和解决的工程地质问题包括库区地层岩性、地质构造、地貌及物理地质现 象 、 水文地质条件 ,水库渗漏、 浸没、 淤积、库岸稳定 ,坝基稳定、 渗流、渗透变形 、沉陷、渗漏、坝头边坡稳 定 ,岩体工程地质分类 、 承载力 、 允许渗透水力坡度 、 液化、基坑涌水量 、 建筑材料等 。采用的勘探方法包括钻探 、 物探 、 坑探, 三种勘探方法均有规程规范遵 循 。通过钻探 、 物探 、坑探 、触探 、静探 、十字板剪切 、岩体应力测试 、岩体地质描述 、渗透变形试 验 、压水 、高压压水 、注水 、抽水试验 、地下水动态观测等 , 在充分的工程地质分析与论证的基础上 提交设计建议值 。4 水利水电与建筑行业的勘察报告水利水电工程地质勘察报告与建筑岩土工程勘 察报告有本质区别。岩土工程勘察报告在建设主管部门在全国各地实行勘察报告审查后, 各省区市都 编制了规定的比较详细的岩土工程勘察报告 、 文件 编制标准,已比较规范化标准化 ,甚至已有软件写报告 ,已成半机械化生产态势 。 水利水电工程地质勘察报告的编写只有一本水利水电工程地质勘察资料内业整理规程 , 没有标准 的编写格式 ,只有大致轮廓的章节顺序 。因为不同工程区域工程地质条件和问题差异太大 , 分析论证 的过程需要根据工程的复杂程度安排大量文字章节 ,辅以若干插图插表 ,以及分析计算成果等。一本 勘察报告完全可以从字里行间读出报告编写者的工 作态度 、 业务水平 、学术思想和工作能力 ; 更可以体验那些报告的校核人、技术把关的总工程师的工作 态度; 也可以从一张普通的工程地质图上去感悟制图者的专业境界 。每本报告都凝聚着地质人员的心 血与汗水。5 水利水电工程地质特点水利水电工程地质勘察是所有行业中涉及面最 广 、 问题最复杂、任务最艰巨、 声望最高、 最具权威性的业界龙头 。5 . 1 特殊性与复杂性 1水利水电工程建设的特殊性首先表现在工程建 筑物的特殊性。建筑工程到处可以见到基本相同甚至完全相同的建筑物, 可以部分或全部套用标准设 计图纸 。而水工建筑物则不然, 世界上有成千上万 座水库大坝 ,就很难找到两座完全相同的大坝 。决定大坝的规模 、 坝型 、 结构等工程要素的自然条件很复杂 ,而工程地质条件则是最主要的自然条件之一。水工建筑物的第二个特殊性是与水打交道, 包括地下水与地表水 ,所承受的荷载主要是水荷载。水利水电工程不允许