第九章工程地質(zhì)勘察

1、在于以各種勘察手段和方在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。條件，為設(shè)計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。 地基勘察必須遵守地基勘察必須遵守巖土工程勘察規(guī)范巖土工程勘察規(guī)范（GB 5002194）的有關(guān)規(guī)定。的有關(guān)規(guī)定。：認識場地的地質(zhì)條件，：認識場地的地質(zhì)條件，分析它與建筑物之間的相互影響。地質(zhì)條件包括（分析它與建筑物之間的相互影響。地質(zhì)條件包括（巖巖土的類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文土的類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象和可資利用的天然

2、建筑材料地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象和可資利用的天然建筑材料等。等。）勘察任務工作內(nèi)容、工作量、工作方法應按下列四個因素確定：勘察任務工作內(nèi)容、工作量、工作方法應按下列四個因素確定：1、建筑場地的復雜程度。（場地、地基等級）、建筑場地的復雜程度。（場地、地基等級）2、建筑規(guī)模及建筑物等級（安全等級）。、建筑規(guī)模及建筑物等級（安全等級）。3、對建筑場地地質(zhì)條件的研究程度及當?shù)亟ㄖ?jīng)驗。、對建筑場地地質(zhì)條件的研究程度及當?shù)亟ㄖ?jīng)驗。4、地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工的特殊要求。、地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工的特殊要求。對應于工程設(shè)計中對應于工程設(shè)計中三階段，為了三階段，為了提供各設(shè)計階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應分為

3、提供各設(shè)計階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應分為和和三階段。對于地質(zhì)條件復雜或有三階段。對于地質(zhì)條件復雜或有特殊施工要求的重大建筑物地基，尚應進行特殊施工要求的重大建筑物地基，尚應進行。 選址勘察的目的是為了取得幾個場址方案的主要工選址勘察的目的是為了取得幾個場址方案的主要工程地質(zhì)資料，對擬選場地的程地質(zhì)資料，對擬選場地的和和作出工程地作出工程地質(zhì)評價和方案比較。質(zhì)評價和方案比較。 選擇場址時，應進行技術(shù)經(jīng)濟分析，避開不利地段。選擇場址時，應進行技術(shù)經(jīng)濟分析，避開不利地段?？尚行匝芯侩A段的勘察工作，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)可行性研究階段的勘察工作，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震

4、、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗。資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗。 初步勘察的任務是查明地層構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地初步勘察的任務是查明地層構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水埋藏條件、凍結(jié)深度、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分下水埋藏條件、凍結(jié)深度、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布及對場地穩(wěn)定性的影響以及地基土的地震效應等，布及對場地穩(wěn)定性的影響以及地基土的地震效應等，對場地內(nèi)對場地內(nèi)作出巖土工程評價，為確作出巖土工程評價，為確定建筑總平面布置，選擇主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計方定建筑總平面布置，選擇主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計方案和不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治對策提供工程地質(zhì)資料。案和不良地質(zhì)現(xiàn)象

5、的防治對策提供工程地質(zhì)資料。詳細勘察的任務在于針對具體建筑物地基或具體詳細勘察的任務在于針對具體建筑物地基或具體的地質(zhì)問題，為進行施工圖設(shè)計提供可靠的依據(jù)或設(shè)的地質(zhì)問題，為進行施工圖設(shè)計提供可靠的依據(jù)或設(shè)計計算參數(shù)。因此必須查明建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、計計算參數(shù)。因此必須查明建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖土的物理力學性質(zhì)，對地基的穩(wěn)定性及承載力作出巖土的物理力學性質(zhì)，對地基的穩(wěn)定性及承載力作出評價，并提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工作所需的計算指標評價，并提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工作所需的計算指標及資料，此外，還要查明有關(guān)地下水的埋藏條件和腐及資料，此外，還要查明有關(guān)地下水的埋藏條件和腐蝕性、地層的透水性和水位

6、變化規(guī)律等情況。蝕性、地層的透水性和水位變化規(guī)律等情況。 詳勘的詳勘的主要以勘探、原位測試和室內(nèi)土工試主要以勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗為主，必要時可補充一些物探和工程地質(zhì)測繪和調(diào)驗為主，必要時可補充一些物探和工程地質(zhì)測繪和調(diào)查工作。勘探點的布置應按巖土工程等級確定：對一查工作?？碧近c的布置應按巖土工程等級確定：對一二級建筑物，宜按主要柱列線或建筑物周邊線布置。二級建筑物，宜按主要柱列線或建筑物周邊線布置。詳勘勘探孔深度以能控制地基主要受力層為原則。詳勘勘探孔深度以能控制地基主要受力層為原則。對須進行變形驗算的地基，對須進行變形驗算的地基，深度應超深度應超過地基沉降計算深度。一般情況下按勘察規(guī)

7、范過地基沉降計算深度。一般情況下按勘察規(guī)范選定。選定。 取試樣和進行原位測試的井、孔數(shù)量，應按地取試樣和進行原位測試的井、孔數(shù)量，應按地基土層的均勻性、代表性和設(shè)計要求確定，一般占基土層的均勻性、代表性和設(shè)計要求確定，一般占勘探孔總數(shù)的勘探孔總數(shù)的1/22/3，對一級建筑物每棟不得少于，對一級建筑物每棟不得少于3個。試樣或進行原位測試部位的豎向間距為個。試樣或進行原位測試部位的豎向間距為12米，米，每一主要土層的試樣不少于每一主要土層的試樣不少于6個，原位測試數(shù)據(jù)不少個，原位測試數(shù)據(jù)不少于于6組。對于地基主要受力層內(nèi)厚度大于組。對于地基主要受力層內(nèi)厚度大于0.5m的夾層的夾層或透鏡體，一般均需

8、采取試樣或進行原位測試。或透鏡體，一般均需采取試樣或進行原位測試。工程重要性等級，場地復雜程度等級，地基復雜程度等級。工程重要性等級，場地復雜程度等級，地基復雜程度等級。甲級，乙級，丙級。甲級，乙級，丙級。在實際工程地質(zhì)勘察中，可采取測繪與調(diào)查、勘在實際工程地質(zhì)勘察中，可采取測繪與調(diào)查、勘探、原位測試與室內(nèi)試驗等勘察方法。探、原位測試與室內(nèi)試驗等勘察方法。測繪與調(diào)查的目的是通過對場地的地形地貌、地層測繪與調(diào)查的目的是通過對場地的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水與地表水、不良地質(zhì)現(xiàn)象進巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水與地表水、不良地質(zhì)現(xiàn)象進行調(diào)查研究與必要的測繪工作，為評價場地工程條件行調(diào)查研究與必要

9、的測繪工作，為評價場地工程條件及合理確定勘探工作提供依據(jù)。對建筑場地的穩(wěn)定性及合理確定勘探工作提供依據(jù)。對建筑場地的穩(wěn)定性進行研究是工程地質(zhì)調(diào)查和測繪的重點問題。進行研究是工程地質(zhì)調(diào)查和測繪的重點問題?？碧绞堑鼗辈爝^程中查明地質(zhì)情況的一種必要勘探是地基勘察過程中查明地質(zhì)情況的一種必要手段在測繪和調(diào)查的基礎(chǔ)上，進一步對場地的工程地手段在測繪和調(diào)查的基礎(chǔ)上，進一步對場地的工程地質(zhì)條件進行定量的評價。常用的勘探方法有坑探、鉆質(zhì)條件進行定量的評價。常用的勘探方法有坑探、鉆探、觸探和地球物理勘探等。探、觸探和地球物理勘探等?？犹绞窃诮ㄖ龅赝谏罹ú郏┮匀〉弥庇^資料坑探是在建筑場地挖深井（槽）以取得直

10、觀資料和原狀土樣，這是一種不必使用專門機具的一種常用和原狀土樣，這是一種不必使用專門機具的一種常用的勘探方法。當場地的地址條件比較復雜時，利用坑的勘探方法。當場地的地址條件比較復雜時，利用坑探能直接觀察地層的結(jié)構(gòu)變化，但坑探可達的深度較探能直接觀察地層的結(jié)構(gòu)變化，但坑探可達的深度較淺。探井的平面形狀為矩形或圓形，深度為淺。探井的平面形狀為矩形或圓形，深度為23米。米。較深時應支護坑壁以策安全。較深時應支護坑壁以策安全。鉆探是用鉆機在地層中鉆孔，以鑒別和劃分地層，鉆探是用鉆機在地層中鉆孔，以鑒別和劃分地層，并可沿孔深取樣，用以測定巖石和土層的物理力學性并可沿孔深取樣，用以測定巖石和土層的物理力學

11、性質(zhì)，此外，土的某些性質(zhì)也可直接在孔內(nèi)進行原位測質(zhì)，此外，土的某些性質(zhì)也可直接在孔內(nèi)進行原位測試。試。 鉆機一般分回轉(zhuǎn)式與沖擊式兩種?；剞D(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機是鉆機一般分回轉(zhuǎn)式與沖擊式兩種。回轉(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機是利用鉆機的回鉆器帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，磨削孔底地層而鉆利用鉆機的回鉆器帶動鉆具旋轉(zhuǎn)，磨削孔底地層而鉆進，通常使用管狀鉆具，能取柱狀巖芯標本。沖擊式進，通常使用管狀鉆具，能取柱狀巖芯標本。沖擊式鉆機則是利用卷揚機借綱絲繩帶動有一定重量的鉆具鉆機則是利用卷揚機借綱絲繩帶動有一定重量的鉆具上下反復沖擊，使鉆頭擊碎孔底地層形成鉆孔后以抽上下反復沖擊，使鉆頭擊碎孔底地層形成鉆孔后以抽筒提取巖石碎塊或擾動土樣。筒提取巖石碎塊或擾

12、動土樣。觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土中，并量測能表征土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標，中，并量測能表征土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標，從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位測試技術(shù)。作為勘探手段，觸探可用于劃分土層，了測試技術(shù)。作為勘探手段，觸探可用于劃分土層，了解地層的均勻性；作為測試技術(shù)，則可估計地基承載解地層的均勻性；作為測試技術(shù)，則可估計地基承載力和土的變形指標。力和土的變形指標。 。靜力觸探試驗借靜壓力將觸探頭壓入土中，利用電測技術(shù)靜力觸探試驗借靜壓力將觸探頭壓入土中，利用電測

13、技術(shù)測得貫入阻力來判定土的力學性質(zhì)。靜力觸探儀可分為機械式測得貫入阻力來判定土的力學性質(zhì)。靜力觸探儀可分為機械式和油壓式（如下圖）兩類。和油壓式（如下圖）兩類。靜力觸探設(shè)備中核心部分是觸探頭。觸探桿將探靜力觸探設(shè)備中核心部分是觸探頭。觸探桿將探頭勻速貫如土層時，觸探頭可以測得土層作用于探頭勻速貫如土層時，觸探頭可以測得土層作用于探頭的錐尖阻力和側(cè)壁阻力。探頭按結(jié)構(gòu)分為單橋和頭的錐尖阻力和側(cè)壁阻力。探頭按結(jié)構(gòu)分為單橋和雙橋兩類。雙橋兩類。 單橋探頭所測到的是包括錐尖阻力和側(cè)壁阻力單橋探頭所測到的是包括錐尖阻力和側(cè)壁阻力在內(nèi)的總貫入阻力在內(nèi)的總貫入阻力P（kN）。）。通常用比貫入阻力通常用比貫入阻

14、力PS（kPa ）表示，即表示，即 Ps=P/A雙橋探頭可測出錐尖總阻力雙橋探頭可測出錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總和側(cè)壁總摩阻力摩阻力Pt（kN）。）。通常以錐尖阻力通常以錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁和側(cè)壁阻力阻力fs（kPa）表示：表示： qc=Qc/A fs=Ps/Fs還可計算同一深度處的摩阻比還可計算同一深度處的摩阻比 Rs=fs/qc100% 在現(xiàn)場實測以后進行觸探資料整理，繪制有關(guān)在現(xiàn)場實測以后進行觸探資料整理，繪制有關(guān)的曲線的曲線(如下圖）。從而劃分土層，間接地估算土的如下圖）。從而劃分土層，間接地估算土的承載力、壓縮性指標和單樁承載力等。承載力、壓縮性指標和單樁承載力等。動力觸

15、探是將一定質(zhì)量的穿心錘，以一定高度自動力觸探是將一定質(zhì)量的穿心錘，以一定高度自由下落，將探頭貫入土中，然后記錄貫入一定深度的由下落，將探頭貫入土中，然后記錄貫入一定深度的錘擊次數(shù)，以此判別土的性質(zhì)。下面介紹標準貫入試錘擊次數(shù)，以此判別土的性質(zhì)。下面介紹標準貫入試驗和輕便觸探兩種動力觸探方法。驗和輕便觸探兩種動力觸探方法。標準貫入試驗應與鉆探工作相配合。其設(shè)備是在標準貫入試驗應與鉆探工作相配合。其設(shè)備是在鉆機的鉆桿下端聯(lián)結(jié)標準貫入器，將質(zhì)量為鉆機的鉆桿下端聯(lián)結(jié)標準貫入器，將質(zhì)量為63.5kg的的穿心錘套在鉆桿上端。試驗時，穿心錘以穿心錘套在鉆桿上端。試驗時，穿心錘以76cm的落的落距自由下落，將

16、貫入器垂直打入土層中距自由下落，將貫入器垂直打入土層中15cm（此時此時不計錘擊數(shù)），隨后打入土層不計錘擊數(shù)），隨后打入土層30cm的錘擊數(shù)，即為的錘擊數(shù)，即為實測的錘擊數(shù)實測的錘擊數(shù) 。N當鉆桿長度大于當鉆桿長度大于3m時，錘擊數(shù)應按下式校正：時，錘擊數(shù)應按下式校正：NN按按N的大小的大小,確定土確定土的承載力、估計土的承載力、估計土的抗剪強度和粘性的抗剪強度和粘性土的變形指標、判土的變形指標、判別粘性土的稠度和別粘性土的稠度和砂土的密實度以及砂土的密實度以及估計砂土液化的可估計砂土液化的可能性。能性。穿心錘穿心錘貫入器貫入器輕便觸探設(shè)備組成（如右圖）。輕便觸探設(shè)備組成（如右圖）。試驗時，先

17、用輕便鉆具開孔至被試試驗時，先用輕便鉆具開孔至被試土層，然后以手提高質(zhì)量為土層，然后以手提高質(zhì)量為10kg的的穿心錐，使其以穿心錐，使其以50cm的落距自由下的落距自由下落，將觸探桿垂直打入土中，記錄落，將觸探桿垂直打入土中，記錄每打入每打入30cm的錘擊數(shù)稱為的錘擊數(shù)稱為N10。 應用輕便觸探指標應用輕便觸探指標N10 ，可確定可確定粘性土和素填土的承載力，判別土粘性土和素填土的承載力，判別土層的均勻性。層的均勻性。穿心錘穿心錘觸探桿觸探桿尖錐頭尖錐頭錘墊錘墊旁壓試驗適用于原位測旁壓試驗適用于原位測定粘性土、粉土、砂土、定粘性土、粉土、砂土、軟質(zhì)巖石和風化巖石的承軟質(zhì)巖石和風化巖石的承載力、

18、旁壓模量和土的應載力、旁壓模量和土的應力應變關(guān)系。力應變關(guān)系。 它是由旁壓器、量測它是由旁壓器、量測與輸送系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)三與輸送系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)三部分組成。部分組成。量測所加的壓力大小以及引起的中腔壓力室體積變量測所加的壓力大小以及引起的中腔壓力室體積變化，得到壓力與體積變化的關(guān)系曲線。該曲線可劃分為化，得到壓力與體積變化的關(guān)系曲線。該曲線可劃分為三個階段。三個階段。第一階段第一階段是橡皮膜膨脹與孔壁接觸的階段，是橡皮膜膨脹與孔壁接觸的階段，最后與孔壁完全帖緊，帖緊時的壓力最后與孔壁完全帖緊，帖緊時的壓力P0相當于原位總的相當于原位總的水平應力。水平應力。第二階段第二階段相當于彈性變形階段，壓力

19、相當于彈性變形階段，壓力Pf為為開始屈服的壓力。開始屈服的壓力。第三階段第三階段發(fā)生局部縮性流動，最后達發(fā)生局部縮性流動，最后達到極限壓力到極限壓力Pl。利用旁壓結(jié)利用旁壓結(jié)果，可以區(qū)分土類及土的物果，可以區(qū)分土類及土的物理狀態(tài)，確定土的強度參數(shù)理狀態(tài)，確定土的強度參數(shù)及變形參數(shù)以及土的承載力及變形參數(shù)以及土的承載力地球物理勘探（簡稱物探）也是一種兼有勘探和地球物理勘探（簡稱物探）也是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術(shù)。物探之所以能夠用來研究和解測試雙重功能的技術(shù)。物探之所以能夠用來研究和解決各種地質(zhì)問題，主要是因為不同的巖石、土層和地決各種地質(zhì)問題，主要是因為不同的巖石、土層和地質(zhì)構(gòu)造往往具有

20、不同的物理性質(zhì)，利用其導電性、磁質(zhì)構(gòu)造往往具有不同的物理性質(zhì)，利用其導電性、磁性、彈性、濕度、密度、天然放射性等差異，通過專性、彈性、濕度、密度、天然放射性等差異，通過專門的物探儀器的量測，就可區(qū)別和推斷有關(guān)地址問題。門的物探儀器的量測，就可區(qū)別和推斷有關(guān)地址問題。 常用的物探方法主要有：電阻率法、電位法、地常用的物探方法主要有：電阻率法、電位法、地震、聲波、電視測井等。震、聲波、電視測井等。測試是地基勘察工作的重要內(nèi)容。在土工實驗室測試是地基勘察工作的重要內(nèi)容。在土工實驗室或現(xiàn)場原位進行測試工作，可以取得土和巖石的物理或現(xiàn)場原位進行測試工作，可以取得土和巖石的物理力學性質(zhì)和地下水的水質(zhì)等定量

21、指標。力學性質(zhì)和地下水的水質(zhì)等定量指標。 室內(nèi)試驗項目應根據(jù)巖土類別、工程類型、工程室內(nèi)試驗項目應根據(jù)巖土類別、工程類型、工程分析計算要求確定。如對一般粘性土、粉土應進行天分析計算要求確定。如對一般粘性土、粉土應進行天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮系數(shù)及抗剪強度（三軸或直剪）試驗。系數(shù)及抗剪強度（三軸或直剪）試驗。 原位測驗包括靜載荷試驗、旁壓試驗、土的現(xiàn)場原位測驗包括靜載荷試驗、旁壓試驗、土的現(xiàn)場剪切試驗、地基土的動參數(shù)測定、觸探試驗等。剪切試驗、地基土的動參數(shù)測定、觸探試驗等。由于巖（土）自身的不均勻性，取樣和運輸過程由于巖（土

22、）自身的不均勻性，取樣和運輸過程的擾動，試驗儀器及操作方法差異等原因，同類土層的擾動，試驗儀器及操作方法差異等原因，同類土層測得的土性指標值是離散的。在取得足夠多數(shù)據(jù)后，測得的土性指標值是離散的。在取得足夠多數(shù)據(jù)后，應選擇合理的數(shù)理統(tǒng)計方法。應選擇合理的數(shù)理統(tǒng)計方法。 地基勘察中所測得指標，一些是直接用以計算土地基勘察中所測得指標，一些是直接用以計算土體強度和變形的，如抗剪強度指標值體強度和變形的，如抗剪強度指標值c 、等，另一些等，另一些多用于從規(guī)范表格（表多用于從規(guī)范表格（表6-56-9）確定地基承載力值。）確定地基承載力值。當用室內(nèi)物理、力學指標查取地基承載力時，常用數(shù)當用室內(nèi)物理、力學

23、指標查取地基承載力時，常用數(shù)理統(tǒng)計方法、求取有關(guān)部門指標理統(tǒng)計方法、求取有關(guān)部門指標平均值平均值，從有關(guān)部門，從有關(guān)部門表格查取地基承載力基本值。而地基承載力標準值則表格查取地基承載力基本值。而地基承載力標準值則由基本值乘以由基本值乘以回歸修正系數(shù)回歸修正系數(shù)求得。求得。根據(jù)試驗樣品數(shù)量、指標的離散程度、要求的根據(jù)試驗樣品數(shù)量、指標的離散程度、要求的置信度等，可用下式計算置信度等，可用下式計算回歸修正系數(shù)回歸修正系數(shù)：2918. 7884. 21nnf變異系數(shù)。變異系數(shù)。按下式計算：按下式計算：nnii11212nnnii為標準差。為標準差。2112例題例題5-1 已測得該粘土層力學指標，確定

24、其承載力標準值。已測得該粘土層力學指標，確定其承載力標準值。0.707 0.708 0.709 0.710 0.711 0.712 0.7130.21 0.22 0.22 0.23 0.24 0.24 0.25LI e地基勘察的最終成果是以報告書的形式提出的。地基勘察的最終成果是以報告書的形式提出的?？辈旃ぷ鹘Y(jié)束后，把取得的野外工作和室內(nèi)試驗記勘察工作結(jié)束后，把取得的野外工作和室內(nèi)試驗記錄和數(shù)據(jù)以及收集到的各種直接間接資料分析整理、錄和數(shù)據(jù)以及收集到的各種直接間接資料分析整理、檢查校對、歸納總結(jié)后作出建筑場地的工程地質(zhì)評檢查校對、歸納總結(jié)后作出建筑場地的工程地質(zhì)評價。最后以簡要明確的文字和圖表編成報告書。價。最后以簡要明確的文字和圖表編成報告書。（1）任務要求及勘察工作概況；）任務要求及勘