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摘要:作为工程建设的首要工作，岩石工程勘察其主要目的是为工程建设提供参数支持和设计依据，所以岩石工程勘察质量很大程度上影响着工程建设整体质量。而工程设计所需的地质参数的可靠性及置信度的优劣直接影响着岩土工程勘察质量乃至工程建设质量，本文将通过数据优选、确定最优样本及计算可靠度对岩土工程地质参数精度进行评价并对不同设计阶段给定的目标值评价其置信度。
0前言
我们在随机现象中通过观测或试验的方法探索事物的规律性，以此认识地质体。但这种方法很大程度上取决于工程经验，而试验数据的不相关性影响着地质参数的精确性。对于这个精度问题，样本多、精确性高，置信度就越高，其工作量和成本也随之增大。反而从有限的测试样本中统计出来的指标，其可靠性是不高的。因此，需要寻求一个合适的样本容量，来求得最优的精度标准。
1影响勘察质量可靠性的因素
1)布孔:不考虑地质条件实际情况和复杂程度，采用方格网布孔形式，或者只在建筑物中间布设，导致二排孔变成一排孔或变成一个梅花形或变成一个折线形，钻孔间距按照规范要求上限布设，导致勘察范围受限，无法准确查明暗藏的河道、河滨等不利的埋藏物的位置。2)钻探:采用不当的钻进方法。开孔采用送水钻进，而且钻进中水量过大，导致岩芯成泥或过于破碎;同时钻进过程中回次进尺过大:在主要持力层或重点部位控制回次进尺超过2m，淤泥质土中回次进尺甚至多达10多m;对于粉土、砂和卵石等地层，所用泥浆不达要求，致使出现坍孔、埋钻等现象造成岩芯采取率过小，不符合要求。3)取样:把不同成因的土层归为一层，导致原状土试样数量偏少;对于I、II级原状土试样，未采用薄壁取土器取土样而直接采用岩芯管中的岩芯作为原状土试样;土样保存过程中未按照要求及时贴标签或封蜡，导致土样严重失水;土样运输过程中未采用正规的土样箱，导致土样不同程度扰动和振动，致使土样实验室测得含水量、孔隙比、液性指数、压缩性系数等指标精确度下降。4)地下水的量测:未采取适当的止水措施，没有正确区分孔隙潜水和承压水，只测得一个混合水位作为孔隙潜水位，造成水位失真。5)原位测试:在标贯和动探过程中存在不规范行为:①没有清除孔底残渣;②试验中深度不到底，致使其结果偏低;③动探和标贯器破损严重，导致数据严重失真，进尺过大导致分层困难。6)室内岩土试验:试验人员不核对原始记录，对实验结果不进行分析对比核实，导致异常数据未及时剔除，给工程质量安全留下隐患。7)计算机成图:过多依赖计算机成图，导致剖面分层不合理，厚度大于0.5m的软弱夹层或透镜体没有单独画出，造成地层混乱不连续。综上所述，由于钻探、取样、原位测试、成图等环节的误差积累，使得实验室所得土体参数与工程实际存在较大差异。由于岩土性质复杂多变，加上取样、样品选择、试验、成果分析等环节误差，进一步增加了土体参数实验室结果的变异性，使其精度降低，而样本容量和数据本身的离散性很大程度上影响着参数精度，样本数量大，数据变异系数可能小，则参数的精度高，统计值无限趋近真值。因此，需要寻求一个合适的精度标准，岩土工程勘察最重要的工作就是正确的分析统计岩土特性参数，这直接影响着勘察成果的精度和水平，从而影响到工程设计的合理性与经济性。
2提高置信度的措施
为了提高岩土工程的可靠性和置信度，可采取下列措施。1)认真执行《岩土工程勘察规范》(GB50007—2011)《建筑地基基础设计规范》(GB50021—2017)，采用钻探和触探相结合的工艺。2)合理布孔:严格按照《岩土工程勘察规范》(GB50021—2017)执行:(1)对一级、二级建筑物，按建筑物周边线和主要构造柱分布线布置，三级建筑物可按建筑物或建筑群的范围布置。高层建筑角点和中心点应布设不少于5个的勘探孔;(2)勘探孔间距:勘察等级甲级为10～15m，乙级为15～30m，丙级为30～50m，当地层特别复杂、建筑物层数或荷载变化较大时，可适当加密勘探孔。(3)勘探孔深度:①勘探孔深度应同时符合基础设计和抗震设计规范要求，一般应不小于地基变形的计算深度或达到基岩顶层，高层建筑勘探深度应深入较完整基岩3～5m;②自基础底面算起，一般性孔深度应能控制地基主要受力层，且不应小于5m，控制性孔深度应超过地基沉降计算深度。3)取样、原位测试孔的布置。(1)取样及原位测试数量应达到总勘探孔的1/2～2/3，对甲级建筑物每幢不得少于3个且中心点应有一个勘探孔。(2)取样及原位测试点的竖向间距为主要受力层为1～2m，在同一场地或同一幢甲级建筑物中，要求每一主要地层不少于6组土样，不少于6次原位测试。(3)在主要地层中，对于夹层或透镜体厚度大于0.5m应加取土样或进行原位测试。4)钻探:认真执行《建筑工程地质钻探技术标准》(JGJ87—92)对钻探操作方法的明确规定。(1)对要求鉴别地层和取样的钻孔，应采用回转方式钻进，并取样。(2)地下水位以上钻进时不应注水，应干钻，但取样时可采用二重或三重管等能隔离冲洗液钻进方法。(3)钻进过程中如遇可能坍塌的地层，应采进行护壁。通常在浅部填土或松散土层中采用套管，以防塌孔;而对于饱和黏性土、粉土和砂土中可采用水泥浆或化学浆液护壁。(4)钻进中使孔内水压力不小于孔周水压，为防止孔底土层因管涌而扰动破坏，提钻时应尽可能通过钻头向孔底通气、通水。(5)在岩石钻进时，回次进尺应小于岩芯管长度，而在软质岩层中回次进尺应小于或等于2m。完整岩层采取率不宜小于80%，破碎岩层采取率不宜小于65%，对破碎带，滑动带宜进行定向连续取芯。5)取样:对I、II级原状样应严格按照《原状土取样技术标准》(JGJ89—92)执行。6)地下水的量测:严格执行勘察规范规定。初见水位可直接在钻孔量取，稳定水位量测时，不同地层因为渗透性不同间隔时间不尽相同，砂土和碎石土稳定水位量测间隔时间不少于0.5h，粉土和黏性土稳定水位量测间隔时间不少于8h，并在勘察工作结束后统一量测稳定水位，尽可能减少操作误差。7)原位测试:严格执行原位测试规范，将原位测试成果与试验参数和工程推算结果进行对比，校核其精确度和可靠性。原位测试仪器应定期检验和标定。8)室内土工试验:严格执行《土工试验方法标准》(GB/T50123—1999)《工程岩体试验方法标准》(GB/T50266—2013)，发现异常及时比对野外原始记录。
3结论
工程地质勘察数据的可靠性，对勘察成果的精度和水平影响巨大，从而进一步影响到工程建设合理性、经济性和安全性。因此，有必要对勘察数据的精确性和置信度进行深刻的研究。笔者认为，目前主要通过两种方法研究此问题，一是理论研究，通过概率论和数理统计建立数学模型，以此研究探讨样本容量最优值和数据的置信度;二是总结实际经验，通过汇总已有工程的设计参数和运行状况，总结出工程实际安全系数，以此反向推算出安全、经济、合理的设计参数，以提高工程的可靠度。通过理论结合实际的方法，总结出一套行之有效的方法，再结合有关技术标准推行，使地质勘察和室内试验有据可依，从而优化设计参数，进一步提高工程建设安全性、合理性和经济性。
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作者:李渭阳 单位:郑州中核岩土工程有限公司
