张静

【摘 要】根据勘探钻孔获得工程地质性质绘制的地质剖面图，具有很大的人为随意性，导致地基处理的一定盲目性，建筑场地勘探点布置为较标准的正交网络状分布，是克里格法对样品点分布的基本要求，克里格法可给出直观的图形定性结果，如某目的岩土层三维块体图，能给出理论分析定量结果，理论变异函数模型及其相关参数。可使单纯依据勘探钻孔获得的定性成果进化为科学的定量成果。保证精确预算，科学优化设计。目前只能将克里格法作为岩土工程勘察成果分析的辅助手段，采用此方法可减少随意性，检验岩土工程勘察成果，为确保建筑物安全，可为岩土工程勘察规范制定提供参考依据。

【关键词】克里格法；岩土工程勘察；地基处理

工程建设首先进行场地岩土工程勘察，查明建设场地的地质及岩土工程条件，编制勘察文件，可采取人工处理地基，提高地基承载力。按岩土工程勘察规范，对勘探点间距有具体要求。

如控制性勘探点宜占勘探点总数的1/5-1/3.根据规定要求勘察所获得成果，以勘察工程平面图的形式提交给工程设计方，工程设计方结合建筑工程要求，进行地基处理。

根据勘探孔绘制工程地质剖面图具有很大的人为随意性，会导致地基处理的某种盲目性，造成工程质量的缺陷。很多建筑物完工不久出现不均匀沉降，很大程度上与此有关。本文对工程地质剖面图绘制进行合理的改进，给出工程场区范围内地基上岩土层三维厚度变化状态，探讨完善地基处理等相关问题【1】。

一、建筑工程概况

拟建场地地形东南略高，根据钻探揭露，场地岩土层自上而下分布为杂填土，强风化页岩，中风化页岩。杂填土杂色，松散，由碎石，碎混凝土等混少量粘性土组成，分布广泛。强风化页岩黄褐色，原岩结构可辨认，遇水易软化崩解，埋深0.3-3.8m.中风化页岩黄褐色-灰色，层状结构，弱风化，岩芯呈块状，长柱状，分布普遍，埋深3.7-21.5m.

拟建场地位于大连市某两条主要道路间，场地周边分布有学校街区与主要交通干线等，场地内地下管网，地下人防工程较密集。拟建工程总体呈弧形，地上四层，按建筑物外边线范围大开挖，最大埋深12m.根据测试结果与建筑规范，拟建工程采用筏形基础方案，中风化页岩岩层厚度分布不均，拟采取换填垫层法进行褥垫处理，褥垫可采用炉渣，粗砂等材料。厚度宜取300-500mm。

二、地质统计学的优点

地质统计学是研究区域变化量具有二重变化的统计方法，变异函数是其基本的工具。可描述区域变化的特征，描述迭加规律地质变量空间规律变化的随机变化，地质统计学基于区域变化量具有某种结构相关性假设上，如区域化变量z在空间上x与x+h样本值是与距离h相关的。所研究某种自然现象变量具有连续性。

区域变化具有平稳性，样本值为正态分布，可通过样本数据类型转化的调整得到满足。在某一確定方向区域化变量无系统性的变化，保证统计学意义上的估计结果不出现偏差。

克里格是一种无偏的最优化储量计算方法，地质统计学在研究方法上取得了很大的进展。从早期储量估计扩展到化学元素空间分布等多项研究对象。岩土工程勘察中只需了解空间形态，目前克里格法是一种辅助的岩土工程勘察手段，有必要应用地质统计学估计预算方法。

三、场地岩土层的克里格估计

根据勘探孔绘制工程地质剖面图不能真实反映地下岩土层厚度变化情况，克里格差值根据区域变化量具有空间位置相关性对样品值进行内插，场地勘探点布置遵循岩土工程勘察规范，为克里格法在岩土勘察工程中的应用提供了方便。

1.克里格估计结果及其地质勘察意义

本文应用系统软件Surfer7.0提供的克里格法对场地地形地貌特征等进行了克里格估计。采用一定的格网化法对原始数据进行插值，数学模型是绘制等值线的核心，每种数学模型有相关的参数设置，通过对模型选择可绘制各种类型的等值线图，是在许多领域很有用的地质统计格网化法。如高值点是沿脊连接，Surfer能对格网化后的数据进行圆滑，转化及进行残差分析，能自由旋转及进行体积计算。

纯块金效应存在说明变量在所有有效距离上完全缺失空间相关，表示变量间有极端变异或均匀，本文为变量极端均匀。场地勘察工程平面图不会将地形地貌特征直观的表现，如仅从图件看，工程设计人员不能对场地地形树立直观的概念。

软弱土层地面克里格估计的三维块状图，东西向场地中央凹洼，场地南北分异明显，向南部突然凹洼起伏不平，高差近18m，工程地质情况复杂，软弱土层厚度变化强烈，与勘探线各岩土层厚度变化情况吻合【2】。

场地地形特征仅通过工程地质剖面不能反映，克里格估计能够定量表示各点厚度变化值，给出与空间位置相关的样品值，是克里格估计的优越性，避免了人为的随意性，根据估计结果进行地基处理，依据更可靠，施工方可准确的计算土方工程量。

2.克里格估计的变异函数与理论拟合模型

估计方向为NS，在2个不同估计方向变异函数存在基台值与块金系数相同，方差相等，反映出场地软弱土层厚度变化波动强烈。块金系数为5.63，反映两点间软弱岩土层厚度在很近的距离内存在很大的差异，因场地南半部软弱土层厚度变化所致。

变程a给出2个样本间估算最大可靠距离，与勘察规范要求钻孔间距相当一致。反映克里格法对岩土层厚度估算的适用性。变异函数曲线呈现某种周期性变化，空穴效应存在反映区域化变量不具有稳定性，描述了场地软弱岩土层厚度NS方向上的变化。变异函数差异是场地软弱岩土层厚度不同方向的差异引起，各向异性在0°与90°方向存在明显。

本文选定理论拟合模型为球形模型，理论拟合模型为γ=5.63+10.386[1.5h/30-0.5h/303]式中h为滞后距m，最大预测半径为30m，块金效应显著，块金效应反映出非结构随机变化，块金效应体软弱岩土层厚度的变化特征。

四、克里格估计的应用意义

三维块状图可给出工程场地地形特征，或地面形态展布特征，可帮助工程设计人员选择地基处理设计方案，提高工程效益。采用筏形基础方案，必须采取换填垫层法进行褥垫处理，形成地基，或完全清除背半部场厚度达18m的上覆杂填土，工程以中风化岩层为地基，必须动用较大的土方量，未经克里格法对场地软弱土层地面形态估计，采用克里格法可获得对场地软土底面直观形态的认识，可精确的计算出土方量及相应费用等。可根据出的场地软土底面形态，结合工程要求，确定处置方案。

场地南部中风化岩层顶面起伏不平，推测为岩溶成因，进行基础设计时必须充分考虑潜伏岩溶现象，防止以后因潜伏岩溶现象出现局部地基变形，导致基础不均沉降。

五、结语

岩土工程勘察是为建筑工程设计服务，因根据勘探孔绘制的地质剖面图会导致地基处理的一定盲目性，克里格法能描述区域化变量的空间规律变化，是一种误差最小的最优化储量计算方法，在地基处理等方面应用克里格法可减少随意性。克里格法可给出直观的图形定性结果，客观的展示场地地形特征，是工程地质剖面图不能反应出的，能给出理论分析定量结果，理论拟合曲线及各相关参数。将克里格估计结果应用于工程勘察等方面，可达到科学优化设计的目的。

【参考文献】

[1]陈媛媛.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[J].中国新技术新产品，2016（03）：153-154.

[2]杨洪东，吴畅.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[J].科技资讯，2014，12（20）：41-42.