巖土工程勘察復(fù)習(xí)要點

1、學(xué)習(xí)好資料歡迎下載不良地質(zhì)現(xiàn)象：對工程建設(shè)不利或有不良影響的動力地質(zhì)現(xiàn)象按巖土工程勘察規(guī)范GB50021-02(以下簡稱規(guī)范)規(guī)定，巖土工程勘察的等級，是由工程安全等級、場地和地基的復(fù)雜程度三項因素決定的。地基復(fù)雜程度也劃分為三級：一級地基、二級地基、三級地基1、:一如也但符合卜創(chuàng)條件之一桿即為假地居：(1)巖土種類多，性質(zhì)變化大，地下水對工程影響大，且需特殊處理；(2)多年凍土及濕陷、膨脹、鹽漬、污染嚴重的特殊性巖土，對工程影響大，需作專門處理的；變化復(fù)雜，同一場地上存在多種的或強烈程度不同的特殊性巖土也屬之。2)確地基：符卜列條件上一行即為就斯基(1)巖土種類較多，性質(zhì)變化較大，地下水對工

2、程有不利影響；(2)除上述規(guī)定之外的特殊性巖土。3)3基(1)巖土種類單一，性質(zhì)變化不大，地下水對工程無影響；(2)無特殊性巖土。巖土工程勘察規(guī)范明確規(guī)定勘察工作劃分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細勘察三個階段。詳細勘察的目的，是對巖土工程設(shè)計、巖土體處理與加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程進行計算與評價，以滿足施工圖設(shè)計的要求。巖土工程勘察的方法或技術(shù)手段，有以下幾種：(1)工程地質(zhì)測繪；(2)勘探與取樣；(3)原位測試與室內(nèi)試驗；(4)現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測。工程地質(zhì)測繪是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進行觀察和描述，初步查明擬建場地或各建筑地段的工程地質(zhì)條件。根據(jù)研究內(nèi)容的不同

3、，工程地質(zhì)測繪可分為綜合性測繪和專門性測繪兩種。工程地質(zhì)測繪具有如下特點：(1)工程地質(zhì)測繪對地質(zhì)現(xiàn)象的研究，應(yīng)圍繞建筑物的要求而進行。(2)工程地質(zhì)測繪要求的精度較高。(3)為了滿足工程設(shè)計和施工的要求，工程地質(zhì)測繪經(jīng)常采用大比例尺專門性測繪。工程地質(zhì)測繪對地質(zhì)構(gòu)造研究的內(nèi)容包括：巖層的產(chǎn)狀及各種構(gòu)造型式的分布、形態(tài)和規(guī)模；軟弱結(jié)構(gòu)面(帶)的產(chǎn)狀及其性質(zhì)，包括斷層的位置、類型、產(chǎn)狀、斷距、破碎帶寬度及充填膠結(jié)情況；巖土層各種接觸面及各類構(gòu)造巖的工程特性；挽近期構(gòu)造活動的形跡、特點及與地震活動的關(guān)系等。工程地質(zhì)測繪中地貌研究的內(nèi)容有：地貌形態(tài)特征、分布和成因；劃分地貌單元，地貌單元形成與巖性、

4、地質(zhì)構(gòu)造及不良地質(zhì)現(xiàn)象等的關(guān)系；各種地貌形態(tài)和地貌單元的發(fā)展演化歷史。不良地質(zhì)現(xiàn)象研究的目的，是為了評價建筑場地的穩(wěn)定性，并預(yù)測其對各類巖土工程的不良影響。巖土工程勘探的任務(wù)詳細研究建筑場地或建筑地段的巖土體和地質(zhì)構(gòu)造。研究水文地質(zhì)條件。研究地貌和不良地質(zhì)現(xiàn)象。取樣及提供野外試驗條件。提供檢驗與監(jiān)測的條件。其他。如進行孔中攝影及孔中電視，噴錨支護灌漿處理鉆孔，基坑施工降水鉆孔，灌注樁鉆孔，施工廊道和導(dǎo)坑等。巖土工程勘探的特點（1）勘探范圍取決于場地評價和工程影響所涉及的空間，除了深埋隧道和為了解專門地質(zhì)問題而進行的勘探外，通常限定于地表以下較淺的深度范圍內(nèi)。（2）大多數(shù)工程都坐落于第四系土層或

5、基巖風(fēng)化殼上，應(yīng)給予特別注意和研究。（3）為了準確查明巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，在勘探過程中必須注意保持巖土的天然結(jié)構(gòu)和天然濕度，盡量減少人為的擾動破壞。（4）為了實現(xiàn)地質(zhì)、水文地質(zhì)、巖土工程性質(zhì)的綜合研究，以及與現(xiàn)場試驗、監(jiān)測等緊密結(jié)合，要求巖土工程勘探發(fā)揮綜合效益，對勘探工程的結(jié)構(gòu)、布置和施工順序也有特殊的要求。巖土工程勘探常用的手段有鉆探工程、坑探工程及地球物理勘探三類。巖土工程鉆探有如下特點：（1）鉆探工程的布置，不僅要考慮自然地質(zhì)條件，還需結(jié)合工程類型及其結(jié)構(gòu)特點。如房屋建筑與構(gòu)筑物一般應(yīng)按建筑物的輪廓線布孔。（2）除了深埋隧道以及為了解專門地質(zhì)問題而進行的鉆探外，孔深一般十余米至數(shù)十米，

6、所以經(jīng)常采用小型、輕便的鉆機。（3）鉆孔多具綜合目的，除了查明地質(zhì)條件外，還要取樣、作原位測試和監(jiān)測等；有些原位測試往往與鉆進同步進行，所以不能盲目追求進尺。（4）在鉆進方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進過程中的觀測編錄等方面，均有特殊的要求。我國巖土工程勘探常采用的鉆探方法及設(shè)備：常采用的方法：沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探和振動鉆探等；按動力來源又將它們分為人力的和機械的兩種。機械回轉(zhuǎn)鉆探的鉆進效率高，孔深大，又能采取巖心，所以在巖土工程鉆探中使用最廣泛。雙層巖心管鉆進雙層巖心管鉆進是復(fù)雜地層中最普遍采用的一種鉆進技術(shù)。一般巖心鉆采用的是單層巖心管，其主要的缺點是鉆進時沖洗液直接沖刷巖心，致使軟弱、破碎巖層的巖心被

7、破壞。而雙層巖心管鉆進時，巖心進入內(nèi)管，沖洗液自鉆桿流下后，在內(nèi)、外兩管壁間隙循環(huán)，并不進入內(nèi)管沖刷巖心，所以能有效地提高巖心采取率。雙層巖心管有雙層單動和雙層雙動兩類結(jié)構(gòu)，以前者為優(yōu)。鉆孔設(shè)計書的內(nèi)容要點包括：（1）鉆孔附近的地形、地質(zhì)概況及鉆孔目的。鉆孔的目的一定要充分說明，使施鉆人員和觀測、編錄人員都明確該孔的意義及鉆進中應(yīng)注意的問題。這對于保證鉆進、觀測和編錄工作的質(zhì)量，是至關(guān)重要的。（2）鉆孔的類型、深度及孔身結(jié)構(gòu)。根據(jù)已掌握的資料，繪制鉆孔設(shè)計柱狀剖面圖，說明孔中將要遇到的地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)情況等，據(jù)以確定鉆進方法、鉆孔類型、孔深、開孔和終孔直徑以及換徑深度、鉆進速度及保

8、護孔壁的方法等。（3）巖土工程要求。包括巖心采取率、取樣、試驗、觀測、止水及編錄等各方面的要求。編錄的項目及應(yīng)取得的成果資料有：鉆孔柱狀剖面圖、巖心素描（或照相）、鉆進觀測、試驗記錄圖及水文地質(zhì)日志等。（4）說明鉆探結(jié)束后對鉆孔的處理意見。土體原位測試技術(shù)的種類土體原位測試一般是指在巖土工程勘察現(xiàn)場，在不擾動或基本不擾動土層的情況下對土層進行測試以獲得所測土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標及劃分土層的一種土工勘測技術(shù)?？梢詺w納為下列兩類：（1）土層剖面測試法。它主要包括靜力觸探、動力觸探、扁鏟松脹儀試驗及波速法等。（2）專門測試法。它主要包括載荷試驗、旁壓試驗、標準貫入實驗、抽水和注水試驗、十字板剪切試驗

9、等。靜力觸探試驗（英文縮寫CPT）,是把具有一定規(guī)格的圓錐形探頭借助機械勻速壓入土中，以測定探頭阻力等參數(shù)的一種原位測試方法。靜力觸探成果應(yīng)用（1）劃分土層；（2）求取各土層工程性質(zhì)指標；（3）確定樁基參數(shù)。動力觸探試驗成果的應(yīng)用：（1）劃分土類或土層剖面（2）確定地基土承載力（3）求樁基承載力和確定樁基持力層（4）確定砂土密實度及液化勢（5）確定粘性土稠度及c、。值。旁壓試驗床果整理及其應(yīng)用試驗成果整理旁壓試驗的主要成果是旁壓p-S或p-V曲線，可從曲線上求出一些和土的性質(zhì)有關(guān)的參數(shù)。1）數(shù)據(jù)校正（1）壓力校正（2）測管水位下降值2）繪制p-S曲線根據(jù)預(yù)鉆式旁壓p-S曲線的特征，可以求取三個

10、特征值：（1）靜止側(cè)壓力p0（2）臨塑壓力pf極限壓力pl試驗成果應(yīng)用旁壓試驗與載荷試驗在加壓方式、變形觀測、曲線形狀等方面都有類似之處，其用途也基本相同1,確定地基承載力標準值（1）臨塑壓力法。（2）極限壓力法。2,計算地基土的旁壓模量十字板剪切試驗成果應(yīng)用1）估算地基允許承載力2）預(yù)估極限端阻力和極限側(cè)摩阻力3）其他將十字板抗剪強度用于軟土地基及其他軟土填挖方斜坡工程的穩(wěn)定性分析與核算，是尤為普遍的。用十字板剪切儀可以測定軟土中地基及邊坡遭受破壞后的滑動面附近土的抗剪強度，反算滑動面上土的強度參數(shù)，可為地基與邊坡穩(wěn)定性分析確定合理的安全系數(shù)提供依據(jù)。在軟土地基堆載預(yù)壓處理過程中，可用十字板

11、剪切試驗測定地基強度的變化，用于控制施工速率及檢驗地基加固程度。據(jù)其方法不同，靜力法又可分為承壓板法、狹縫法、鉆孔變形法及水壓法等。原位巖體強度試驗主要有直剪試驗、單軸和三軸抗壓試驗等。常用的應(yīng)力量測方法主要有：應(yīng)力解除法、應(yīng)力恢復(fù)法和水壓致裂法等。這些方法的理論基礎(chǔ)是彈性力學(xué)。應(yīng)力恢復(fù)法基本原理應(yīng)力恢復(fù)法一般在平胴壁面（也可在地表露頭面）上進行。在巖面上切槽，巖體應(yīng)力被解除，應(yīng)變也隨之恢復(fù)；然后在槽中再埋入液壓枕，對巖體施加壓力，使巖體的應(yīng)變恢復(fù)至應(yīng)力解除前的狀態(tài)；此時，液壓枕施加的壓力即為應(yīng)力解除前巖體受到的應(yīng)力，這一應(yīng)力值實際上是平胴開挖后壁面處的環(huán)向應(yīng)力。通過量測應(yīng)力恢復(fù)后的應(yīng)力和應(yīng)變

12、值，利用彈性力學(xué)公式即可求解出測點巖體中的應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)所采用應(yīng)變計的類型不同，應(yīng)力恢復(fù)法可分為鋼弦應(yīng)變計法、電阻片法和光彈應(yīng)變計法。應(yīng)力恢復(fù)法適應(yīng)于堅硬、半堅硬完整巖體。水壓致裂法（一）基本原理水壓致裂法是利用橡膠栓塞封堵一段鉆孔，然后通過水泵將高壓水壓入其中，使孔壁巖體產(chǎn)生拉破裂。假定鉛直鉆孔孔軸平行于某一巖體應(yīng)力分量時，典型情況下的水泵壓力隨時間變化的關(guān)系如圖5-18所示。壓力從p0開始增加，到峰值pci時，孔壁某特定部位將產(chǎn)生拉破裂，壓力也隨之降低，并穩(wěn)定于ps,這一壓力稱為封井壓力（或稱關(guān)閉壓力）。這時若人為地降低水壓力，則孔壁拉裂隙在巖體應(yīng)力作用下將閉合。當(dāng)再次升壓時，裂隙將再次張

13、開，壓力達到峰值pc2后再次降低并穩(wěn)定在ps值附近。利用測得白幾個特征壓力pci、pc2、ps及拉裂隙方位等數(shù)據(jù)，根據(jù)彈性力學(xué)中圓形孔洞周邊應(yīng)力公式即可求得巖體中的兩個水平應(yīng)力值，而鉛直應(yīng)力可大致等于pgh。另外，大量的試驗資料表明，孔壁的初始破裂通常是鉛直的，且沿最大水平主應(yīng)力方向發(fā)展，借此可判斷巖體中水平應(yīng)力的方向。水壓致裂法的主要優(yōu)點是：量測深度不受限制、代表性好。試驗設(shè)備簡單，操作方便，測量結(jié)果直觀，精度高。主要缺點是主應(yīng)力方向難以準確確定。巖體聲波測試分為單孔法、跨孔法、和表面測試法、基本原理當(dāng)巖體受到振動、沖擊或爆破作用時，將激發(fā)不同動力特性的應(yīng)力波，根楣波動理論可以求得巖體的動力

14、學(xué)參數(shù)。成果整理與應(yīng)用（1）按公式計算巖體的縱、橫波速度（2）按公式計算巖體動彈性參數(shù)（3）按公式計算巖體的聲學(xué)參數(shù)利用以上各種指標可以評價巖體的力學(xué)性質(zhì)、巖體質(zhì)量、風(fēng)化程度及其各向異性特征。此外，還可以波速指標進行巖體風(fēng)化分帶、巖體分類和確定地下胴室圍巖松弛帶等。點荷載試驗是將巖塊試件置于點荷載儀的兩個球面圓錐壓頭間，對試件施加集中荷載直至破壞，然后根據(jù)破壞荷載求巖石的點荷載強度。此項測試技術(shù)的優(yōu)點是，可以測試不規(guī)則巖石試件以及低強度和嚴重風(fēng)化巖石的強度。巖體回彈錘擊試驗基本原理根據(jù)剛性材料的抗壓強度與沖擊回彈高度在一定條件下存在著某種函數(shù)關(guān)系的原理，利用巖體受沖擊后的反作用，使彈擊錘回跳的

15、數(shù)值即為回彈值（R）。此值愈大，表明巖體愈富彈性、愈堅硬，反之，說明巖體軟弱，強度低。水平收斂計目前常用的是帶式收斂計和鋼尺式收斂計。巖土體內(nèi)部的應(yīng)力可分為初始應(yīng)力和二次應(yīng)力。那么在什么條件下應(yīng)進行地下水監(jiān)測呢？根據(jù)規(guī)范規(guī)定，大致有以下幾種情況：當(dāng)?shù)叵滤坏纳涤绊憥r土體穩(wěn)定，以致產(chǎn)生不良地質(zhì)現(xiàn)象時；當(dāng)?shù)叵滤簧仙龑?gòu)筑物產(chǎn)生浮托力或?qū)Φ叵率液偷叵聵?gòu)筑物的防潮、防水產(chǎn)生較大影響時；當(dāng)施工排水對工程有較大影響時；當(dāng)施工或環(huán)境條件改變造成的孔隙水壓力、地下水壓力的變化對巖土工程有較大影響時。地下水監(jiān)測的內(nèi)容包括：地下水位的升降、變化幅度及其與地表水、大氣降水的關(guān)系；工程降水對地質(zhì)環(huán)境及附近建筑物的

16、影響；深基、洞室施工，評價斜坡、岸邊工程穩(wěn)定和加固軟土地基等進行孔隙水壓力和地下水壓力的監(jiān)控；管涌和流土現(xiàn)象對動水壓力的監(jiān)控；當(dāng)工程可能受腐蝕時，對地下水水質(zhì)的監(jiān)測等。巖土參數(shù)可分為兩類：一類是評價指標，用以評價巖土的性狀，作為劃分地層鑒定類別的主要依據(jù)；另一類是計算指標，用以設(shè)計巖土工程，預(yù)測巖土體在荷載和自然因素作用下的力學(xué)行為和變化趨勢，并指導(dǎo)施工和監(jiān)測。常用的特征值可分為兩大類：前一類是反映數(shù)據(jù)分布的集中情況或中心趨勢，它們被作為某批數(shù)據(jù)的的典型代表；后一類是反映數(shù)據(jù)的離散程度按規(guī)范規(guī)定，表征巖土工程性質(zhì)的主要參數(shù)的特征值，前一類為算術(shù)平均值fm,后一類為標準差bf和變異系數(shù)8。巖土工

17、程分析評價的內(nèi)容主要包括：（1）場地的穩(wěn)定性和適宜性。（2）為巖土工程設(shè)計提供場地地層結(jié)構(gòu)和地下水空間分布的參數(shù)、巖土體工程性質(zhì)和狀態(tài)的設(shè)計參數(shù)。（3）預(yù)測擬建工程施工和運營過程中可能出現(xiàn)的巖土工程問題，并提出相應(yīng)的防治對策和措施以及合理的施工方法。（4）提出地基與基礎(chǔ)、邊坡工程、地下洞室等各項巖土工程方案設(shè)計的建議。（5）預(yù)測擬建工程對現(xiàn)有工程的影響、工程建設(shè)產(chǎn)生的環(huán)境變化，以及環(huán)境變化對工程的影響。按規(guī)范規(guī)定，巖土工程計算應(yīng)按極限狀態(tài)進行。所謂“極限狀態(tài)”指的是：整個工程或工程的一部分，超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計規(guī)定的功能要求。這一特定狀態(tài)即稱為該功能的極限狀態(tài)。按工程使用功能，可將極限狀態(tài)分為承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)二類。承載能力極限狀態(tài)或稱破壞極限狀態(tài)。它又可分為兩種情況：巖土體中形成破壞機制；巖土體的過量變形