杨洪东++吴畅
摘 要：本文结合工程项目，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
中图分类号：P2 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2014）07（b）-0041-02
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。
1 工程概况
1.1 场地工程地质概况
拟建工程的场地在地势上呈东南高西北低，地形高低落差最大值大约为4.5米，工程的基本地貌结构为剥蚀低丘结构。按照钻探揭露，建筑场地的岩土层基本分布如图1所示。
场地岩土层最上面一层为杂填土，其土层颜色为杂色，质地干燥，相对比较松散。杂填土一般由碎石、碎砖以及碎混凝土等混少量粘性土构成，其局部地段的表层0.04 m是柏油路面。杂填土的分布相对广泛，土层厚度在0.30～3.80 m之间。杂填土的下面是-1强风化页岩，该岩层呈黄褐色，风化相对较强但是不均匀，其原本的结构构造具有可辨认性，岩芯表现为土状或碎块状，碰到水很容易会出现软化，进而崩解，该岩层的分布也比较广泛，产状80°∠65°，埋深在0.30～3.8 m之间，岩层厚度在1.70～18.40 m之间[1]。最下方的是-2中风化页岩，该岩层的颜色呈现为黄褐色、灰褐色或者灰色，土层结构为泥质结构，基本构造表现为层状，其节理裂隙较发育，风化相对较弱且不均匀。-2中风化页岩的岩芯多表现为块状、短柱状或者长柱状，强度有轻微不同，在分布上比较广泛，其产状与-1强风化页岩一样都是80°∠65°，埋深在3.70～21.50 m之间，最大揭露厚度为12.10 m。
1.2 建筑工程概况
拟建场地的位置坐落在两条主干道之间，建筑场地的四周有大型商场、学校、市场等，城市的主要交通干线也分布在该区域内。建筑场地分布着大量的地下管网以及地下人防工程，其中地下管网的埋深大约在0.5～1.8 m之间，地下人防工程的埋深在3.0～4.0 m之间。工程在总体上呈弧形形状，有两层在地下，4层在地上，工程高度大概为20 m。根据建筑外边线的区域进行大开挖，埋深的最大值为12 m。根据岩土工程勘察规范，勘探孔深度的具体要求如表1所示。
综合考虑岩土勘测的具体结果以及建筑工程的建设规范和相关施工要求，对各种地质状况和建筑因素进行全面分析，建筑工程使用的是筏形基础方案，建筑的主楼基础埋深大概为12 m，该拟建建筑工程的基础持力层是中风化页岩。因为中风化页岩在厚度上的分布并不是很均匀，所以应该选用换填垫层法开展地基的褥垫处理工作，工程基坑开挖完毕之后马上要进行垫层的铺筑工作，可以选择炉渣、中砂、粗砂以及土夹石等作为褥垫的制作材料，将褥垫的厚度控制在300～500 m之间[2]。
2 地质统计学应用及可行性分析
地质统计学方法通常是用来对区域化变量在空间内的二重性变化进行研究和估计，一般以克里格法作为核心，该方法最基础的使用工具是变异函数，通过使用变异函数我们可以对表征区域化变量的具体特性进行有效描述，不但描述了区域化变量在空间上的变化规律，还描述了迭加与空间变化规律上的随机变化。在地质统计中经常会使用到的变异函数模型是球形模型。
地质统计学的应用是以地质变量具有某种结构关联性为假设前提的，即认为区域化变量具有空间位置上的相关性。举个例子，地质变量z在空间y以及y+h的样本值（z y）以及（z y+h）和空间距离h之间是具备相关性的。该关联性意味着，研究分析的某个自然现象的变量在一定空间范围内是连续的。
根据地质统计学的要求，地质变化必须要具备较突出的平稳性，也就是说，在某一个明确的方向上，区域化地质变量不会出现系统性的增减现象。空间样本值呈现出正态分布，进而确保地质统计学基础上的估计结果具有较高的准确性。为了满足这种要求，可以对空间样本的数据类型进行有效转化，或者对其估计方向进行科学调整，尽可能保证减少估计结果上的偏差。
大多数时候我们都认为，克里格作为一种有效的储量计算方法，其误差是最小的，甚至可以认为这是一种无偏差的最优化储量计算手段。这几年来，地质统计学不仅在研究手段上取得了较大的进度，其在研究对象上也有了不容忽略的进展，地质统计学的研究手段已经慢慢地由原来的参数地质统计法上升为非参数地质统计学法，这就改变了以往对储量的单纯估计，其研究对象逐渐发展到地质空间展布、化学元素空间等多个领域。事实上，建筑工程的场地的某个岩土层只是一个较为简单的地质体，在进行岩土勘测工作时并不是要了解和分析其在赋存量上的精度，而是要对其空间形态和具体展布特征、工程性质等进行全面了解和分析。现阶段，克里格法对岩土勘测工作和成果质量的验证工作有着十分重要的辅助作用，是岩土工程勘察工作的重要辅助手段，必须要不断在岩土工程勘察工作和地基处理工作中推广克里格法的应用，充分发挥其积极作用。
3 场地岩土层克里格估计
传统的工程地质剖面图都是依靠勘探孔进行绘制的，其人为随意性相对比较突出，如图1中显示的震旦系页岩强风化岩以及中风化岩之间钻孔的分界线，这种地质剖面图通常无法真实对地下岩土层在厚度上的变化情况进行真实反映。克里格插值依据区域化地质变量具备空间位置上的关联性这一特点，对空间样品值实行内插，这就可以更为真实地反映出建筑场地地下岩土层在厚度上的具体变化情况。场地勘探位置的布置是根据岩土工程勘察规范来进行的，其分布呈现出相对标准的正交网格状。这也正好满足了克里格估计对空间样品分布的基本条件，为克里格法在建筑工程岩土勘测工作及地基处理工作中的有效应用创造了条件。
文中主要采用由美国Gold Software公司开发的系统软件Surfer7.0提供的克里格法对建筑场地的地形结构和地貌特点以及软弱岩土层，即杂填土以及强风化震旦系页岩的厚度开展克里格估计工作。Surfer通过使用一定的格网化方法，也就是数学模型针对分布不规则的原始数据点开展插值工作，形成基于原始数据分布范围之内的规则距离的数据点分布。格网化方法是进行等值线绘制工作的核心手段。Surfer使用了7类数学模型，差不多包含了现阶段全部的模型类型，每一种数学模型都具备其各自的相关参数设置。可以科学选择数学模型并对其相关参数进行灵活地设置，实现对不同类型的等值线图的绘制。克里格方法就是一种比较有效的地质统计格网化手段，在很多的领域都得到了广泛的应用，该方法较隐蔽地反映了数据中的大概趋势。
4 克里格估计应用的意义
首先，在岩土工程勘察工作上，利用三维块状图能够使建筑工程场地的地貌特征显示得更加直观，更加全面地给出某岩土层顶部或底部的形态分布特点，这在为工程设计人员进行地基处理方案和基础设计方案的选择工作提供便利的同时，也促进了土方工程量以及施工任务量、工程用时的计算工作的准确性的提高，大幅度提升了建筑工程的总体经济效益。其次，在地基处理工作上，由于建筑工作已经明确使用的是筏形基础方案，必须通过使用换填垫层法针对地基开展褥垫处理，软弱层的换填垫层具体如图2所示。
地基的褥垫处理完毕之后，将其彻底夯实，生成地基，也就是图2中的土层；也可以将北半部场地厚度到达18米的表层杂填土以及强风化岩层和中风化岩层彻底清除，也就是图2中的软弱层清除法。不管使用哪一种处理方案，都要使用到较大的土方量，然而，没有使用克里格法进行建筑场地软弱岩土层地面形态的估计，就只能进行相对粗略的估算。而使用克里格法进行地基处理不但可以较好地对工程场地的软弱岩土层的地面形态进行直观地认识，而且还可以提高动用土方量的计算工作的精确性，准确计算其所用的资金以及工程耗时。由于使用软弱层换填法比使用软弱层清除法所耗的工作量和时间相对较少，综合考虑建筑场地软弱岩土层的地面形态状况，有效分析建筑工程的具体要求，从工程的总体经济效益出发，进行地基处置方案的最终确定。
最后，在岩土工程的基础设计工作上，工程场地南部的中风化岩层顶面，也就是强化风岩层地面总体上呈现出起伏不平的态势，存在很多凹陷坑或者出现岩层凸起的现象，推测为岩溶形成的原因。综合分析岩土工程的具体地质条件，在开展基础设计工作时，一定要对潜伏的岩溶现象进行全面分析，视具体情况对工程场地南部的地基强度进行适当地加强，避免潜伏岩溶现象在以后的时间里造成地基的局部变形，使工程基础出现不均匀的沉降现象，给构造物带来了严重的损坏[3]。
5 结语
岩土工程勘察是建筑工程设计、基础设计、地基处理的重要基础性资料（设计输入条件），但由于勘察工作是以点代面的，地质剖面图的随意性较大，很难精准反映出整个场地的所有工程地质条件，因此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。
参考文献
[1] 鲍鹏，苏彩丽，张利伟.基于时程分析法的刚性桩复合地基地震响应分析[J].岩土工程学报，2011，11（2）：52-53.
[2] 韩晓雷，张辉，水伟厚，等.强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究[J].工程勘察，2011，14（6）：103-104.
[3] 胡长明，梅源，刘增荣，等.湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析[J].岩石力学与工程学报，2012，7（12）：88-89.
文中主要采用由美国Gold Software公司开发的系统软件Surfer7.0提供的克里格法对建筑场地的地形结构和地貌特点以及软弱岩土层，即杂填土以及强风化震旦系页岩的厚度开展克里格估计工作。Surfer通过使用一定的格网化方法，也就是数学模型针对分布不规则的原始数据点开展插值工作，形成基于原始数据分布范围之内的规则距离的数据点分布。格网化方法是进行等值线绘制工作的核心手段。Surfer使用了7类数学模型，差不多包含了现阶段全部的模型类型，每一种数学模型都具备其各自的相关参数设置。可以科学选择数学模型并对其相关参数进行灵活地设置，实现对不同类型的等值线图的绘制。克里格方法就是一种比较有效的地质统计格网化手段，在很多的领域都得到了广泛的应用，该方法较隐蔽地反映了数据中的大概趋势。
4 克里格估计应用的意义
首先，在岩土工程勘察工作上，利用三维块状图能够使建筑工程场地的地貌特征显示得更加直观，更加全面地给出某岩土层顶部或底部的形态分布特点，这在为工程设计人员进行地基处理方案和基础设计方案的选择工作提供便利的同时，也促进了土方工程量以及施工任务量、工程用时的计算工作的准确性的提高，大幅度提升了建筑工程的总体经济效益。其次，在地基处理工作上，由于建筑工作已经明确使用的是筏形基础方案，必须通过使用换填垫层法针对地基开展褥垫处理，软弱层的换填垫层具体如图2所示。
地基的褥垫处理完毕之后，将其彻底夯实，生成地基，也就是图2中的土层；也可以将北半部场地厚度到达18米的表层杂填土以及强风化岩层和中风化岩层彻底清除，也就是图2中的软弱层清除法。不管使用哪一种处理方案，都要使用到较大的土方量，然而，没有使用克里格法进行建筑场地软弱岩土层地面形态的估计，就只能进行相对粗略的估算。而使用克里格法进行地基处理不但可以较好地对工程场地的软弱岩土层的地面形态进行直观地认识，而且还可以提高动用土方量的计算工作的精确性，准确计算其所用的资金以及工程耗时。由于使用软弱层换填法比使用软弱层清除法所耗的工作量和时间相对较少，综合考虑建筑场地软弱岩土层的地面形态状况，有效分析建筑工程的具体要求，从工程的总体经济效益出发，进行地基处置方案的最终确定。
最后，在岩土工程的基础设计工作上，工程场地南部的中风化岩层顶面，也就是强化风岩层地面总体上呈现出起伏不平的态势，存在很多凹陷坑或者出现岩层凸起的现象，推测为岩溶形成的原因。综合分析岩土工程的具体地质条件，在开展基础设计工作时，一定要对潜伏的岩溶现象进行全面分析，视具体情况对工程场地南部的地基强度进行适当地加强，避免潜伏岩溶现象在以后的时间里造成地基的局部变形，使工程基础出现不均匀的沉降现象，给构造物带来了严重的损坏[3]。
5 结语
岩土工程勘察是建筑工程设计、基础设计、地基处理的重要基础性资料（设计输入条件），但由于勘察工作是以点代面的，地质剖面图的随意性较大，很难精准反映出整个场地的所有工程地质条件，因此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。
参考文献
[1] 鲍鹏，苏彩丽，张利伟.基于时程分析法的刚性桩复合地基地震响应分析[J].岩土工程学报，2011，11（2）：52-53.
[2] 韩晓雷，张辉，水伟厚，等.强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究[J].工程勘察，2011，14（6）：103-104.
[3] 胡长明，梅源，刘增荣，等.湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析[J].岩石力学与工程学报，2012，7（12）：88-89.
文中主要采用由美国Gold Software公司开发的系统软件Surfer7.0提供的克里格法对建筑场地的地形结构和地貌特点以及软弱岩土层，即杂填土以及强风化震旦系页岩的厚度开展克里格估计工作。Surfer通过使用一定的格网化方法，也就是数学模型针对分布不规则的原始数据点开展插值工作，形成基于原始数据分布范围之内的规则距离的数据点分布。格网化方法是进行等值线绘制工作的核心手段。Surfer使用了7类数学模型，差不多包含了现阶段全部的模型类型，每一种数学模型都具备其各自的相关参数设置。可以科学选择数学模型并对其相关参数进行灵活地设置，实现对不同类型的等值线图的绘制。克里格方法就是一种比较有效的地质统计格网化手段，在很多的领域都得到了广泛的应用，该方法较隐蔽地反映了数据中的大概趋势。
4 克里格估计应用的意义
首先，在岩土工程勘察工作上，利用三维块状图能够使建筑工程场地的地貌特征显示得更加直观，更加全面地给出某岩土层顶部或底部的形态分布特点，这在为工程设计人员进行地基处理方案和基础设计方案的选择工作提供便利的同时，也促进了土方工程量以及施工任务量、工程用时的计算工作的准确性的提高，大幅度提升了建筑工程的总体经济效益。其次，在地基处理工作上，由于建筑工作已经明确使用的是筏形基础方案，必须通过使用换填垫层法针对地基开展褥垫处理，软弱层的换填垫层具体如图2所示。
地基的褥垫处理完毕之后，将其彻底夯实，生成地基，也就是图2中的土层；也可以将北半部场地厚度到达18米的表层杂填土以及强风化岩层和中风化岩层彻底清除，也就是图2中的软弱层清除法。不管使用哪一种处理方案，都要使用到较大的土方量，然而，没有使用克里格法进行建筑场地软弱岩土层地面形态的估计，就只能进行相对粗略的估算。而使用克里格法进行地基处理不但可以较好地对工程场地的软弱岩土层的地面形态进行直观地认识，而且还可以提高动用土方量的计算工作的精确性，准确计算其所用的资金以及工程耗时。由于使用软弱层换填法比使用软弱层清除法所耗的工作量和时间相对较少，综合考虑建筑场地软弱岩土层的地面形态状况，有效分析建筑工程的具体要求，从工程的总体经济效益出发，进行地基处置方案的最终确定。
最后，在岩土工程的基础设计工作上，工程场地南部的中风化岩层顶面，也就是强化风岩层地面总体上呈现出起伏不平的态势，存在很多凹陷坑或者出现岩层凸起的现象，推测为岩溶形成的原因。综合分析岩土工程的具体地质条件，在开展基础设计工作时，一定要对潜伏的岩溶现象进行全面分析，视具体情况对工程场地南部的地基强度进行适当地加强，避免潜伏岩溶现象在以后的时间里造成地基的局部变形，使工程基础出现不均匀的沉降现象，给构造物带来了严重的损坏[3]。
5 结语
岩土工程勘察是建筑工程设计、基础设计、地基处理的重要基础性资料（设计输入条件），但由于勘察工作是以点代面的，地质剖面图的随意性较大，很难精准反映出整个场地的所有工程地质条件，因此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。
参考文献
[1] 鲍鹏，苏彩丽，张利伟.基于时程分析法的刚性桩复合地基地震响应分析[J].岩土工程学报，2011，11（2）：52-53.
[2] 韩晓雷，张辉，水伟厚，等.强夯法处理沙漠地基的载荷试验尺寸效应研究[J].工程勘察，2011，14（6）：103-104.
[3] 胡长明，梅源，刘增荣，等.湿陷性黄土高贴坡变形模式和稳定性分析[J].岩石力学与工程学报，2012，7（12）：88-89.
