文/徐峻峰
顧寶和，現(xiàn)為建設(shè)部綜合勘察研究設(shè)計院顧問總工程師，研究員，中國工程勘察大師，中國建筑學(xué)會工程勘察分會巖土工程專業(yè)委員會主任、中國地質(zhì)學(xué)會工程地質(zhì)專業(yè)委員會副主任委員、全國注冊巖土工程師考試考題專家組成員、中國土力學(xué)基礎(chǔ)工程學(xué)會樁基委員會委員、全國超高層建筑抗震設(shè)防審查專家委員會委員等。完成了多項(xiàng)國家和部級重點(diǎn)攻關(guān)項(xiàng)目，如主持《中央彩電中心勘察與基礎(chǔ)工程》1986年獲國家優(yōu)秀工程勘察銀質(zhì)獎、《丹東華能電廠地基處理》獲1998年國家優(yōu)秀工程勘察銀質(zhì)獎，其他還有多個項(xiàng)目分獲建設(shè)部科技進(jìn)步一等獎、二等獎（兩次）和三等獎。發(fā)表論文100余篇，主編、合著了《巖土工程手冊》、《中國工程地質(zhì)學(xué)》等多部著作，并主編了國家《巖土工程勘察規(guī)范》，參編《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》等多項(xiàng)國家和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。）
電阻應(yīng)變式靜力觸探的研究
新中國成立 66 年來，巖土工程勘察行業(yè)從無到有，從小到大，從弱到強(qiáng)，凝聚了幾代精英的智慧與辛勞，建立了一座座豐碑。為國家建設(shè)留下了不可磨滅的重要一筆，在社會學(xué)術(shù)上提供了有效的科學(xué)依據(jù)，為國家培養(yǎng)巖土專才做出了重要貢獻(xiàn)。
這一路來，許多工程師夜以繼日的研究各項(xiàng)專業(yè)技術(shù)，解決各種行業(yè)難題，最為之喝彩的應(yīng)該是電阻應(yīng)變式靜力觸探的研究，這為提高我國國力寫下光輝一筆，靜力觸探始于瑞典、荷蘭等歐洲國家，初期由于采用機(jī)械式量測，需雙層探桿輪番貫入，效率極低，未能大面積推廣。終于在1965年由建工部綜合勘察院王鍾琦率領(lǐng)的團(tuán)隊研制成功國際上第一個電阻應(yīng)變式探頭，（國外 1970 年才有電測靜力觸探應(yīng)用的報導(dǎo)），直接在孔內(nèi)原位量測貫入阻力，不再使用雙層探桿，這一發(fā)明使靜力觸探技術(shù)得到了飛躍。由于數(shù)據(jù)連續(xù)、精度高、工期短，既是勘探手段，又是測試手段。
在1965年全國土力學(xué)與基礎(chǔ)工程會議上展示后，得到了建工、冶金、機(jī)械、鐵道等部門勘察單位的熱烈響應(yīng)，形成了普及靜力觸探的熱潮?；叵氘?dāng)時的研制團(tuán)隊，從探頭設(shè)計、粘貼電阻片、防水防潮、率定到現(xiàn)場試驗(yàn)，選擇不同土質(zhì)條件的場地，與載荷試驗(yàn)進(jìn)行了 100 多次的對比，在統(tǒng)計分析的基礎(chǔ)上建立回歸方程，到工程中應(yīng)用，僅僅用了兩年時間。雖然由干“文革”期間的中斷，直到 1977 年才列入規(guī)范，但此前已在各行業(yè)工程勘察中大量應(yīng)用。這種型式的探頭，直到今天仍在繼續(xù)沿用，是工程勘察不可或缺的工具和手段，也是世界上探測數(shù)量最多，積累經(jīng)驗(yàn)最多的探頭。
提出了全新活動斷裂新概念
工程場地如有斷裂通過，預(yù)測工程使用期限內(nèi)斷裂會不會活動，會不會因淺表巖層錯動而破壞工程，這一技術(shù)掌控難度極大，曾長期困擾著工程界。雖爭論不休，莫衷一是，但誰也不敢作出負(fù)責(zé)任的決策。1984 年建設(shè)部綜合勘察研究院以王鍾琦為首的團(tuán)隊，結(jié)合位于北京八寶山斷裂的正負(fù)電子對撞機(jī)工程，進(jìn)行深入研究。當(dāng)時地質(zhì)界對八寶山斷裂做出了已有活動斷裂的定論，但團(tuán)隊力排眾議，用大量確鑿的證據(jù)說明原有證據(jù)的暇疵，作出了在工程使用期間不會發(fā)生淺表巖層錯動的結(jié)論。不僅為工程的興建贏得了時間，節(jié)省了投資，更為全新活動斷裂新概念提供了工程范例，打下了理論基礎(chǔ)。
全新活動斷裂新概念既豎持以地質(zhì)歷史觀為分析判斷的依據(jù)，又注意到地質(zhì)年代尺度與工程年代尺度的巨大差別，判斷活動與否是對工程而言。斷裂己經(jīng)一萬年不活動，今后一百年也可判斷為不活動。即“回顧一萬年，展望一百年”。新概念隨即得到業(yè)內(nèi)專家的普遍贊同，并列入《巖土工程勘察規(guī)范》，不久又被《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》采用(稱全新世活動斷裂)，結(jié)束了在斷裂活動性面前束手無策的被動局面。
多道瞬態(tài)面波法的問世
在這之后多道瞬態(tài)面波法相繼問世地球物理勘探是一門內(nèi)容豐富而艱深的專業(yè)，是石油、天然氣及其他礦產(chǎn)資源勘探不可或缺的重要手段。用于工程雖已 60 多年，但效果長期不盡人意。原因主要在于工程物探的探測深度淺，探測目的物小，干擾因素多而復(fù)雜，多解性很強(qiáng)，原來用于深層探測的物探技術(shù)很難適應(yīng)，因而長期不能在工程勘察中發(fā)揮重要作用。
20 世紀(jì) 90年代，北京市水電物探研究所所長劉云禎面向工程需要，首創(chuàng)多道瞬態(tài)面波法新技術(shù)，使工程物探取得突破性進(jìn)展，令人鼓舞！面波本是物探過程中強(qiáng)大的干擾波，很難壓制。但其傳播特性與覆蓋層性質(zhì)關(guān)系密切，劉云禎抓住這一特點(diǎn)，變害為利，實(shí)現(xiàn)了適用于淺層，分辨率高，能有效解決工程問題的多道瞬態(tài)面波法。后又研發(fā)高密度地震映象法，利用多波列面波和計算機(jī)軟件，實(shí)時直觀地在屏幕上展示地質(zhì)體的彩色映象?，F(xiàn)已廣泛應(yīng)用于第四紀(jì)土分層、巖石風(fēng)化帶劃分、巖洞和土洞探測、滑坡面探測、地基處埋效果檢測、填土密實(shí)度檢測等巖土工程領(lǐng)域。并已輸出國外，在日本、新加坡、阿聯(lián)酋等國成功應(yīng)用。
第一部工程勘察報告編制商業(yè)軟件的研發(fā)
工程勘察報告計算機(jī)軟件起步較晚，1997 年前，僅有少數(shù)實(shí)力較強(qiáng)的勘察單位研發(fā)制圖軟件，自制自用，技術(shù)起點(diǎn)也較低，對行業(yè)影響不大。1997 年，北京理正軟件設(shè)計研究所（北京理正軟件設(shè)計股份有限公司前身，簡稱理正公司），以高曉軍為總工程師的團(tuán)隊率先研發(fā)我國第一部巖土工程勘察報告編制的商業(yè)軟件，推向市場，開啟了勘察報告編制商業(yè)軟件的先河，奠定了理正引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展方向的目標(biāo)。
理正公司以其強(qiáng)大的軟件開發(fā)實(shí)力，在巖土工程專家的協(xié)助下，以《巖土工程勘察報告編制標(biāo)準(zhǔn)》（CECS99：98）為依據(jù)，首次在我國采用 Windows 操作系統(tǒng)和 Access數(shù)據(jù)庫，開發(fā)面向?qū)ο蟮纳虡I(yè)軟件，集數(shù)據(jù)輸入(勘探與試驗(yàn))、成果圖形 (平面圖、剖面圖、柱狀圖)、測試成果(室內(nèi)試驗(yàn)與原位測試)、數(shù)理統(tǒng)計、成果表格、文字報告為一體，使勘察報告的編制標(biāo)準(zhǔn)化，質(zhì)量和效率顯著提高，并迅速在全行業(yè)普及。此后，理正公司又不斷推出新版本，研發(fā)了“勘察數(shù)據(jù)與圖檔管理系統(tǒng) GDM”，促進(jìn)各單位圖檔管理的有序化和標(biāo)準(zhǔn)化；研發(fā)三維模型，實(shí)現(xiàn)地質(zhì)體的三維展示；研發(fā)手機(jī)錄入現(xiàn)場數(shù)據(jù)，無線網(wǎng)傳至計算機(jī)的快速數(shù)據(jù)傳遞方法等等。并在建工行業(yè)軟件的基礎(chǔ)上，陸續(xù)開發(fā)面向公路、鐵道、水利、電力、油氣、港工、地鐵、核電等行業(yè)的相關(guān)軟件，將勘察報告編制的商業(yè)軟件推向全國,全面改變了手工操作的局面?？芍^是在巖土勘察行業(yè)邁出了一大步。
鉆探、管波、地震波 CT 聯(lián)合探測巖溶等作出重要研究
除此之外，因?yàn)榈刭|(zhì)結(jié)構(gòu)復(fù)雜，施工困難，進(jìn)而給巖土勘察帶來了不利影響，為此專家團(tuán)隊又對鉆探、管波、地震波 CT 聯(lián)合探測巖溶等作出重要研究，巖溶（喀斯特）的溶洞和溶隙，形態(tài)奇特，分布無序，極為復(fù)雜多變，對巖土工程師充滿著變數(shù)和危險，打再多鉆孔也難以查清。對淺基礎(chǔ)尚可開挖后酌情處理；對樁基礎(chǔ)就難上加難了。鐵道部第三設(shè)計院集團(tuán)有限公司李志華率領(lǐng)的團(tuán)隊，在立項(xiàng)專題研究的基礎(chǔ)上，于 2010~2012 年率先在長昆客專高速鐵路采用鉆探、管波、地震波CT 聯(lián)合探測，為樁基施工圖設(shè)計提供了可靠依據(jù)。該線路所經(jīng)地段巖溶強(qiáng)烈發(fā)育，以懷化南站為例，溶洞深度為 3.7~79.0m，洞高為0.2~24m，鉆孔遇洞率達(dá)70.9%，多呈串珠狀。線路支墩采用樁基，難題就是查清可以作為樁端持力層的穩(wěn)定基巖的深度。
聯(lián)合探測的實(shí)施分案為：以 4 樁×4 樁（共 16 根樁）的支墩為例，在 4 根角樁的位置上各布置一個鉆孔，取芯鑒定，兼做管波探測，并作為地震波 CT 的發(fā)射孔和接收孔，根據(jù)巖芯鑒定、管波探測和地震波 CT 綜合分析，確定探測深度內(nèi)的溶洞、溶隙、破碎帶、軟弱層還是完整基巖。巖芯鑒定是直接感知，“眼見為實(shí)，”缺點(diǎn)是“一孔之見”，代表不了全面；地震波 CT 可以了解孔間的全面情況，但效果雖好，卻仍是一種推斷；管波是一種沿孔壁傳播的面波，可以準(zhǔn)確判斷孔周 1m 左右的地質(zhì)條件并檢核鉆探，相當(dāng)于擴(kuò)大了鉆孔直徑，范圍雖然不大，卻是地震波 CT 建模和樁基工程的關(guān)鍵。三種技術(shù)各有優(yōu)勢，取長補(bǔ)短，相輔相成，不僅節(jié)約了大量鉆探工作，圖像化成果更使巖溶探測的精度和可信度大大提高，解決了復(fù)雜多變巖溶地區(qū)基礎(chǔ)設(shè)計的難題，具有里程碑意義。
上述巖土工程勘察的幾座豐碑，凝聚了業(yè)內(nèi)精英們的智慧、勇氣、奮力進(jìn)取的敬業(yè)精神，值得我們銘記，值得年輕一代繼承和發(fā)揚(yáng)。
現(xiàn)在，巖工工程的計算和預(yù)測還很粗糙，原因雖然復(fù)雜，但地質(zhì)條件的不確知性，計算參數(shù)的不確定性，即信息的不完善性無疑是最主要的問題。勘察是為巖土工程決策提供信息的產(chǎn)業(yè)，任重而道遠(yuǎn)。
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