克里格法在岩土工程勘察和地基处理与基础设计中的应用.doc

1、1克里格法在岩土工程勘察和地基处理与基础设计中的应用摘要：本文结合具体的工程项目，分析了克里格法在岩土工程勘察和地基处理与基础设计中的应用情况和应用效果。从目前来看，克里格法作为岩土工程勘察的辅助手段，能够减少建筑工程设计、施工中的盲目性与随意性，确保建筑工程的施工质量，也为岩土工程勘察提供了参考依据。 关键词：克里格法；岩土工程勘察；地基处理；基础设计；应用 中图分类号：TU47 文献标识码：A 文章编号： 一、引言 在工程建设中，应对建设场地的岩土工程条件、环境特征、地质特征进行分析，做好基础设计和地基处理，才能保证建筑工程的质量。根据建筑工程的实际情况来看，由于地质剖面图的随意性较大，导

2、致基础设计和地基处理中的盲目性较大，影响了工程施工的质量。因此，本文采用了一种新的地质统计学方法，对地质剖面图绘制方法进行了改进和完善，为工程基础设计和地基处理提供科学依据。 二、工程概况 以某商城工程为例，该工程场地地形由东南至西北向下倾斜，高差2达到了 4.5m。根据钻探结果可知，该工程场地的地质情况分为杂填土层、强风化页岩层、中风化页岩层。由于该工程位于两条主干道之间，周围有学校、大型商厦、交通干线等，地下人防工程、地下管网比较密集。根据建筑物的外边线范围进行开挖，埋深最大为 12m。在建筑工程基础设计时采用了筏型基础，主楼基础的深度为 12m。由于岩层厚度不均，在基坑开挖之后应填筑垫层

3、，以土夹石、粗砂、中砂为垫层材料，其厚度应控制在 300500mm 之间。 三、地质统计学应用及可行性分析 地质统计学是估计和研究区域变量空间二重性的重要方法，其关键为克里格法。克里格法能够用以描述区域化变量的变化特征及发展规律。地质统计学是根据区域化变量的变化规律及相关性假设，对地质变化情况进行分析和预测，从空间维度来看具有相关性。这种相关性就意味着在地质统计中，其中一个因素的变化会对整个地质统计的结果造成影响。根据地质统计学的要求，其区域化变量应具有很高的平稳性，以保证统计结果的准确性。 克里格法是一种误差较小的计算方法。近年来，在地质统计学中取得了很大进步，从早期的储量估计发展为化学元素

4、、地质体空间分布等内容。建筑场地的岩土层是一种简单的地质体结构，在岩土工程勘察时，不仅应观察其赋存量精度，还应该了解其分布特征和空间形态。就目前来看，克里格法可用于辅助岩土工程勘察和成果验证，特别是对于大规模建筑工程，应通过地质统计学方法对岩土工程勘察进行指导。 3四、场地岩土层克里格估计 由于地质剖面图是由人绘制的，存在很大的随意性，不能准确反映出岩土厚度变化情况。而克里格插值是建立在区域化变量的基础上，对样品值进行分析，能够准确反映出岩土厚度变化情况。场地勘察点的布置应遵循工程勘察规范的要求，以正交网格形状来合理分布。这与克里格法在测量样品分布的要求相符合，为克里格法在岩土工程勘察和地基处

5、理与基础设计的应用提供了便利。 （一）克里格估计的结果以及对工程地质勘查的意义 1.场地地形 根据工程设计图可知，场地地形的高差在 5m 左右。根据工程地质、地貌情况，场地标高拟合函数的曲线为围绕一条水平线上下波动。但是，场地标高数据并不会通过地形地貌而直观地反映出来，在场地地形的认识上，不能仅通过这些数据和图件。 2.软弱岩土厚度 从总体上来看，地面和地表的布行形态刚好相反，整个场地的南北差异明显，北部地区高且缓，由北至南地表起伏越大，高差达到了 18m。地质剖面图不能准确反映出场地变化特征及软弱土层厚度的变化情况，通过克里格估计对其空间位置进行分析，在定量分析中展示了工程的地质条件，重新进

6、行技术设计和地基处理，针对性、目的性也更强，施工单位也能够准确计算出工程量及工程成本，方便工程施工作业。 （二）克里格估计变异函数和拟合模型 41.变异图。克里格估计变异函数具有如下特征：一是块金系数和基台值是相同的，因此方差相等。由于软弱岩土厚度的变化较大，反映了南面场地的软弱岩土厚度。二是块金系数是 5.63，其块金效应比较明显，两点间的软弱岩土厚度距离较近，但差异很大，地面形态起伏较大。三是变程为 3040m，样本估算的可靠距离较充分。样本估算值与岩土勘察规范的要求一致，也反映了克里格法在岩土厚度估算中的适用性。四是变异函数的曲线呈现出周期性变化的特点，表现为空穴效应。在一般情况下，如果

7、存在空穴效应，则表明区域化变量的平稳性较差。五是变异差异的产生是由于软弱土层厚度的差异所引起的。结合克里格估算来分析，表明了各向异性在 NS、EW、NE-SW 方向上的差异性都比较明显。 2.拟合模拟。本文选用了球形模型作为拟合模型。通过拟合模型可知，假设变程 a 为 30，则最大预测半径也应该为 30m，块金效应比较显著。块金效应反映了一种类似于随机变化的情况，与两点间的距离没有关系。这种会计效应也反映了工程软弱土层厚度变化情况。 五、克里格估计应用的意义 （一）岩土工程勘察 通过三维块状图能够得出工程场地的地形地貌特征，也能够对岩土层的展布情况进行分析。在此基础上，工程设计人员可制定出基础

8、设计方案，选择地基处理的方法，还能够准确计算出土方工程的工程量以及工期，大大提高了工程施工的效率。 （二）地基处理 5本工程采用了筏型基础施工方案，因此应采用换填垫层方法对地基进行处理，或者将北面场地 18m 以上的风化岩层和填土清除，工程地基以中风化岩石为主。不管采用哪种方案，土方量都比较大。通过克里格法不仅能够对工程软土岩石层的厚度进行分析，还能准确计算出工程土方量及工时、费用等。再根据工程设计图来分析工程施工的效益，确定具体的施工方案。 （三）基础设计 在场地南半部分，由于中风化岩层起伏较大，地表凹凸不平，据推测应为岩溶。在基础设计过程中，应结合场地岩溶的情况，加强场地基础的强度，防止岩

9、溶变化造成地基变形，避免因基础沉降而引起的建筑物破坏。 六、结语 综上所述，岩土工程勘察对建筑工程设计、基础设计、地基处理有重要作用，由于地质剖面图的随意性较大，在基础设计和地基处理中可能会存在一些问题，增加工程隐患。克里格法是一种精度较高的计算方法，在建筑工程设计、基础设计、地基处理中，克里格法的应用能够减少甚至避免岩土工程勘察中的盲目性和随意性。同时，克里格法通过直观定性分析，能够对场地地形特征及软弱岩土层厚度的变化情况进行分析，结合定量分析结果，对工程设计提供科学的依据。将克里格法的定量和定性分析结果应用到岩土工程勘察对建筑工程设计、基础设计、地基处理中，能够起到合理施工、精确预算、优化

10、设计方案的目的。 6参考文献： 1郭奇峰,刘金辉.析取克里格法在可回采资源量的总体估算的应用J.中国矿业,2012,21(8):20-22. 2张晓庆,李苗,臧淑英等.扎龙湿地叶绿素 a 浓度的协同克里格插值J.中国农学通报,2013,29(8):160-164. 3李楠,徐东瑞,吴杨洁等.土壤养分含量的协同克里格法插值研究J.浙江农业学报,2011,23(5):1001-1006. 4李湘凌,白晓宇,袁峰等.基于多维分形的铜陵地区土壤中 Pb 元素空间分布J.农业工程学报,2008,24(11):193-196. 5郭熙,黄俊,谢文等.山地丘陵耕地土壤养分最优插值方法研究以江西省渝水区水北镇为例J.河南农业科学,2011,40(2):76-80. 6郭鑫.罗江县农田土壤全氮协同克里格插值和采样数量优化研究J.安徽农业科学,2012,(5):2756-2760.