第十二章工程地質(zhì)勘察

第十二章工程地質(zhì)勘察第一頁，共六十三頁。第一節(jié)工程地質(zhì)勘察

的目的、內(nèi)容、要求一、工程地質(zhì)勘察的目的就在于用各種勘察手段和方法、調(diào)查研究和評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料，以保證工程的技術(shù)可能、經(jīng)濟合理和安全可靠。第二頁，共六十三頁。工程地質(zhì)條件：就是和工程建設有關(guān)的地質(zhì)條件，它包括：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土石特征、水丈地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、工程地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料等七方面條件。第三頁，共六十三頁。工程地質(zhì)性質(zhì)：指工程建筑的設計、施工和保證正常使用可能產(chǎn)生影響的那些性質(zhì)，一般掐培土體的容重、比重、孔隙性、壓縮性、抗剪性等五方面內(nèi)容。規(guī)定，所有建筑必須先要有工程勘察設計資料，否則視為無證施工。其程序為：可行性勘察、初步勘察、詳細勘察。第四頁，共六十三頁。（—）可行性勘察

可行性研究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，并對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價。選址階段勘察的內(nèi)容，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形、地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)曲工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗，并在搜集和分析已有資料的基礎上，通過工程地質(zhì)工作去了解場地的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、地下水狀態(tài)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等問題。第五頁，共六十三頁。選擇場址的原則之一是避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)：1、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育且對建筑物構(gòu)成直接危害或潛在威脅的場地；2、設計地震烈度為8度或9度的發(fā)震斷裂帶；3、受洪水或地下水不利影響的場地。4、在可開采的地下礦床或礦區(qū)的未穩(wěn)定的采空區(qū)上的場地。第六頁，共六十三頁。工程地質(zhì)條件：就是和工程建設有關(guān)的地質(zhì)條件，它包括：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土石特征、水丈地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、工程地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料等七方面條件。第七頁，共六十三頁。工程地質(zhì)性質(zhì)：指工程建筑的設計、施工和保證正常使用可能產(chǎn)生影響的那些性質(zhì)，一般掐培土體的容重、比重、孔隙性、壓縮性、抗剪性等五方面內(nèi)容。規(guī)定，所有建筑必須先要有工程勘察設計資料，否則視為無證施工。其程序為：可行性勘察、初步勘察、詳細勘察。第八頁，共六十三頁。（—）可行性勘察可行性研究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，并對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價。第九頁，共六十三頁。

選址階段勘察的內(nèi)容，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形、地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)曲工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗，并在搜集和分析已有資料的基礎上，通過工程地質(zhì)工作去了解場地的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、地下水狀態(tài)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等問題。第十頁，共六十三頁。選擇場址的原則之一是避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)：1、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育且對建筑物構(gòu)成直接危害或潛在威脅的場地；2、設計地震烈度為8度或9度的發(fā)震斷裂帶；3、受洪水或地下水不利影響的場地。4、在可開采的地下礦床或礦區(qū)的未穩(wěn)定的采空區(qū)上的場地。第十一頁，共六十三頁。（二）初步勘察初步勘察內(nèi)容應符合初步設計或擴大初步設計階段的要求。初步勘察階段應對場地內(nèi)各建筑地段的穩(wěn)定性作出局部評價，從而對工程建筑提供地質(zhì)資料。同時還對不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治方案提供資料和建議。第十二頁，共六十三頁。初步勘察的任務：1、地層及構(gòu)造2、巖石和土的物理力學性質(zhì)3、地下水埋藏條件。4、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布范圍、對場地穩(wěn)定性的影響及其發(fā)展趨勢。5、對地震設防烈度為7°及7°以上建筑物，應判定場地和地震效應。第十三頁，共六十三頁。（三）詳細勘察1、詳細勘察的目的是對建筑地基作出工程地質(zhì)評價，為地基基礎設計地基處理和加固以及不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治提供工程地質(zhì)資料。詳細勘察的任務就在于針對具體建筑地基或具體地質(zhì)問題，為進行施工圖設計和施工提供依據(jù)第十四頁，共六十三頁。必須查明：1、建筑物范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、巖石和土的物理力學性質(zhì)；2、對地基的穩(wěn)定性、承載力作出評價。3、有關(guān)地下水的埋藏條件、侵蝕性、地層和透水性和水位變化。4、地基土及地下水在建筑物施工和使用中可能產(chǎn)生的變化及影響。5、基坑發(fā)生涌水和流砂的可能性，并提供防治建議。第十五頁，共六十三頁。二、工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容及要求：（一）查明建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖石和土的物理力學性質(zhì)，并對地基的穩(wěn)定性及承載能力作出評價。（二）提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防止工作所需的計算指標及資料。（三）查明地下水的埋藏條件，滲透性、水位變化。要求：工程地質(zhì)勘察的點線布置按勘察規(guī)范進行。第十六頁，共六十三頁。第二節(jié)工程地質(zhì)勘察的準備工作及勘探方法第十七頁，共六十三頁。一、工程地質(zhì)勘察的準備工作（一）收集資料收集資料工作十分重要，對可能出現(xiàn)的地層情況及工作方法起到關(guān)鍵性的指導作用。對現(xiàn)場的地層組合、特點須認真分析，收集曾工作過的施工人員工作資料。（二）現(xiàn)場踏看在進場前踏看，對地形、地貌特征有充分了解，為鉆探工作做好準備，避免誤工。第十八頁，共六十三頁。一、工程地質(zhì)勘察的準備工作（三）氣象資料以野外工作為主，氣象資料收集工作很重要，氣候條件對工作能否順利非常重要。（四）后勤工作：勘察場地的條件，后勤材料的提供是否及時，能高效、經(jīng)濟地完成勘察工作很重要。第十九頁，共六十三頁。二、工程地質(zhì)勘探方法目前，我國國內(nèi)在工程地質(zhì)勘察中普遍采用掘探法、鉆探法和觸探法。（—）掘探法掘探法是一種不必使用專門機具的常用勘探方法。采用現(xiàn)場開挖探槽或探井，直觀地了解地層情況。該方法一般只能了解3米深度內(nèi)的地層情況，在開挖時還須進行必要的支護。（二）鉆探法第二十頁，共六十三頁。（二）鉆探法1、鉆探工作簡述在工程地質(zhì)勘察中，鉆探是目前最廣泛使用和最有效的勘探手段之一，它是利用機械動力設備，使鉆具回轉(zhuǎn)或沖擊，在地殼中鉆進直徑小、深度大的圓柱形空間的鉆孔，在鉆孔內(nèi)進行原位測試，取出巖芯進行分析，直達到預計深度為止。目的是查明擬建場地內(nèi)地基土層的特征、土層劃分、厚度及其分布情況。并測定其物理力學性質(zhì)指標，為選定建筑場地的位置，確定地基持力層和基礎方案提供工程地質(zhì)資料，作為設計的依據(jù)。第二十一頁，共六十三頁。我國工程地質(zhì)鉆探工藝有沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探等單一和組合的多種鉆進工藝。工程鉆探用的鉆機類型有輕型取樣鉆機、巖芯鉆機、車裝式鉆機、沖擊式鉆機等。目前使用較為普遍的是液壓回轉(zhuǎn)鉆機，如北京探礦廠XY－1型油壓式鉆機。第二十二頁，共六十三頁。鉆探時應符合下列規(guī)定：a、鉆進深度、巖土分層深度的測量誤差范圍應為±0。05米。由鉆機記錄員進行班報表登記，檢查和丈量鉆桿，鉆進中要準確計量鉆桿總長和機上余尺長度，立軸主動鉆桿十鉆桿十巖芯＋鉆頭－機上余尺一機高，即為孔深?，F(xiàn)場編錄地質(zhì)員根據(jù)班報表和巖芯進行巖土分層描述工作。第二十三頁，共六十三頁。b、非連續(xù)取芯鉆進的田次進尺，對螺旋鉆探應在1米以內(nèi)；對巖芯鉆探應在2米以內(nèi)（并小于吉芯管長度）。c、對鑒別地層天然濕度的鉆孔，在地下水位以上應進行干鉆。當必須加水或使用循環(huán)液（例泥漿鉆進）時，應采用雙層巖芯管鉆進。第二十四頁，共六十三頁。d、巖芯鉆探應保證巖芯采取率。由鉆機記錄員負責記錄的回次巖芯采取率反映的是鉆進每一回次的情況，不是分層或整個鉆孔的情況。地質(zhì)編錄員負責在柱狀圖上表示的巖芯采取率一般是分層巖芯采取率，即分層巖芯長度盼層進尺之比（%）。第二十五頁，共六十三頁。對既要求直觀鑒別地層，又要求采取不擾動土樣的情況下，回次采取率粘性土不應小于80%，砂性土、花崗巖殘積土不應小于65％，強風化巖破碎巖石不應小于65％，堅硬完整巖層不應小子80％。如果勘察要求降低，對鉆探的要求也可相應地放寬。對需要重點查明的部位或有特殊要求的工程則應提高巖芯采取率可采用單動二重管等取土器采取95～100%的巖芯。第二十六頁，共六十三頁。三、靜力觸探（—）靜力觸探適用范圍靜力觸探試驗（CPT）是在靜壓力作用下，將一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速地壓人試驗土層，用阻力傳感器量測出土的貫人阻力，由于貫人阻力的大小與土層工程地質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。是普遍采用的一種原位測試手段。第二十七頁，共六十三頁。靜力觸探試驗主要適用于軟土、粘性土、粉土、疏松～中密的砂土，對雜填土、密實的砂土、碎石土和基巖是不適用的。靜力觸探是一種快速、精密、簡單的勘測手段，對于薄層，軟弱夾層、軟層、用鉆探難以采樣者具有顯著的優(yōu)越性。一般粘性土和砂的勘探深度30m左右，飽和軟粘±50m左右，上海地區(qū)曾做到75m左右。第二十八頁，共六十三頁。（二）靜力觸探的設備

和主要技術(shù)要求1、靜力觸探的貫入設備（1）加壓裝置：加壓裝置的作用是將探頭壓人土層中，按加壓方式可分為：手搖式、齒輪機械式、液壓式和液化連續(xù)貫人程序控制式四種。（2）反力裝量：反力裝置有地錨、重物和車輛自重三種類型。第二十九頁，共六十三頁。2、探頭國內(nèi)常用的電阻或探頭（即電阻應變式阻力傳感器）可分為單橋探頭和雙橋探頭兩種（圖12－1），單橋探頭的主要規(guī)格見表12—2。第三十頁，共六十三頁。第三十一頁，共六十三頁。第三十二頁，共六十三頁。3、操作要點（1）整平場地，設置反力裝置，安裝觸探機，以保證探桿垂直貫人。（2）選用適當探頭，檢查探頭和量測記錄儀器是否合格和正常，接通電源。（3）貫入土中0．5~1．0砘，然后提升5crn左右，靜置約10分鐘，調(diào)整零位或測記初讀數(shù)。（4）正式開始貫人，并記錄貫人阻力，在6m以內(nèi)每l＝2m測記一次零讀數(shù)，超過6m后每5～6m測記一次需讀數(shù)。（5）到達預定深度后，測記竄瀆數(shù)，提升探桿和探頭，拆除設備。（6）試驗中注意監(jiān)視探頭和儀器工作是否正常，探頭是否偏斜；探桿是否彎曲，反力系統(tǒng)是否有效等并詳細記錄。第三十三頁，共六十三頁。4、主要技術(shù)要求（1）探頭的非線性誤差、重復性誤差、滯后誤差、溫飄、歸苓誤差在室內(nèi)率定時均不應大于1％Fs。在現(xiàn)場試驗時，應檢驗現(xiàn)場的歸零誤差（3％）。它是試驗質(zhì)量的重要指標。（2）觸探儀安置要穩(wěn)要，用水準尺將支架調(diào)平。鉆桿應垂直貫人，先下的5m直線度誤差應小于0.05﹪，以后的鉆桿直線度誤差小于0.1％。第三十四頁，共六十三頁。（3〉貫人速度應勻速，貫人標準速率宜為20～5mrn／s。（4）應保證有足夠的反力和起撥力，貫人深度記錄的誤差范圍應為0.1﹪（5）觸探儀要注慧養(yǎng)護及維修，操作時要注意安全，操作現(xiàn)場應避開地下電纜、高壓輸電線路等。第三十五頁，共六十三頁。（三）靜力觸探的資料整理和成果應用1、靜力觸探資料整理（1）原始數(shù)據(jù)修正。當記錄深度與實際深度有出錄時，應按深度線性修正深度誤差。歸零檢查的深度間隔按線性內(nèi)插法對測試值加以零飄修正。（2）算出各點的比貫人阻力Ps（單橋探頭）、錐頭阻力qc及側(cè)壁摩阻力fs以及摩阻力貫Rs（雙橋探頭）。第三十六頁，共六十三頁。（3）繪制觸探曲線：（4）劃分土層界線。結(jié)合相鄰鉆孔資料和地區(qū)經(jīng)驗，根據(jù)靜探曲線的大小和形態(tài)特征進行土層工程分層，確定分層界線。土層劃分應考慮超前和滯后的影響。（5）計算單孔各分層的貫人阻力時，可采用算術(shù)平均值法和按線采用面積法。第三十七頁，共六十三頁。2、靜力觸探的成果應用根據(jù)靜力觸探資料，利用地區(qū)經(jīng)驗關(guān)系可以估算土的強度、壓縮性、承載力、單樁承載力、沉樁可能性和判定液化趨勢等。第三十八頁，共六十三頁。第三節(jié)工程地質(zhì)勘察

的地下水評價第三十九頁，共六十三頁。在巖土工程勘察時，巖土工程師應結(jié)合工程特點，有針對性地著眼于設計和施工的需要，提供地下水的完整資料。并評價地下水的作用和影響，從而預測可能的后果和提出工程防治措施。第四十頁，共六十三頁。一、巖土工程勘察中應重點評價地下水對巖土體和建筑物基礎的作用和影響，預測可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施建議。二、巖土工程勘察中還應密切結(jié)合建筑物基礎選型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供選型所需要的水文地質(zhì)資料。第四十一頁，共六十三頁。三、巖土工程勘察中不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件，更重要的是要分析預測在人為工程活動中地下水天然狀態(tài)和天然條件的變化，及其對巖土體和建筑物的反作用，這是巖土工程設計與施工中必然遇到的問題。四、巖土工程勘察中的水文地質(zhì)評價內(nèi)容，應根據(jù)工程特點、氣候條件等，分析地下水位、水質(zhì)及動態(tài)變化產(chǎn)生的對巖土體及建筑物的力學作用和物理、化學作用。第四十二頁，共六十三頁。（—）地下水對巖土體及建筑物的物理、化學作用的評價內(nèi)容舉例如下：1、對埋藏在地下水位以下的基礎，應根據(jù)環(huán)境類別如氣候、滲透性等，評價地下水對混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性；2、對選用軟質(zhì)巖石、強風化巖、殘積土、膨脹土等土體作為地基塞礎持力層的建筑場地，應根據(jù)地下水位埋藏深度及動態(tài)變化資料，評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等有害作用；第四十三頁，共六十三頁。（二）地下水對巖土體及建筑物的力學作用的評價內(nèi)容舉例如下：1、在地基基礎壓縮層的范圍內(nèi)存在松散飽和的粉細砂或粉土層，基礎工程施工過程中可能引起水頭差時，應根據(jù)地下水動水壓力變化資料，預測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性；2、當基礎下部存在承壓含水層時，在評價基坑開挖后，應注意引起承壓水頭壓力沖毀基坑底板，造成突涌的可能性；第四十四頁，共六十三頁。3、在地下水位以下開挖基坑、采取排水措施時，應根據(jù)抽水試驗資料，評價含水層的滲透性和富水性，以及由于工程施工降水，在地下水位下降影響范圍內(nèi)，能否引起土體沉降、地面沉降或邊坡失穩(wěn)．影響周圍建筑物的穩(wěn)定性。第四十五頁，共六十三頁。第四節(jié)工程地質(zhì)勘察報告編寫第四十六頁，共六十三頁。一、詳細勘察階段文字報告格式第四十七頁，共六十三頁。（—）、前言報告應敘述工程項目、地點、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎形式；工程勘察的發(fā)包單位，承包單位；勘察任務和技術(shù)要求；勘察場地的位置、范圍；布置鉆孔的單位（甲方或設計單位）和布置原則；孔位座標和孔口標高的測量方法及引測點；施工機具，機器設備和鉆探、取樣、原位測試方法；勘察的起止時間；完成的工作量和質(zhì)量評述；勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程；其它需要說明的問題。第四十八頁，共六十三頁。（二）、場地地形、地貌、地質(zhì)構(gòu)造和環(huán)境工程地質(zhì)條件地質(zhì)地貌決定了一個建筑工地的場地條件和地基巖土條件：1、場地的地形和地貌包括勘察場地的地貌部位，主要形態(tài)、次一級地貌單元的劃分。如場地小及地貌簡單，就著重論述地形的平整程度、相對高差。第四十九頁，共六十三頁。2、場地地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)環(huán)境和不良地質(zhì)現(xiàn)象調(diào)查勘察場地及其周圍地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)環(huán)境破壞程度、有無泥石流溝谷、滑坡、崩塌、潛蝕、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。如在碳酸鹽類分布區(qū)，則要敘述巖溶的發(fā)育及其分布、埋藏情況。第五十頁，共六十三頁。（三）、地層及其物理力學性質(zhì)1、分層原則土層按地質(zhì)時代、成因類型、巖性、狀態(tài)、物理力學性質(zhì)劃分。巖層按巖性、風化程度、物理力學性質(zhì)劃分。巖土分層時，應首先將不同地質(zhì)時代或不同地質(zhì)成因的巖土劃分為一級單元，再按一級單元的巖性細分為二級單元，逐級進行劃分。鉆孔之間的連線應符合地質(zhì)規(guī)律。厚度小、分布局限的可作夾層、透鏡體處理，厚度小而反復出現(xiàn)者可作互層處理。第五十一頁，共六十三頁。2、分層編號方法一般在剖面圖上進行分層，然后按自上而下由小到大順序編號第五十二頁，共六十三頁。3、分層敘述內(nèi)容第五十三頁，共六十三頁。（1）分布：通常有“普通”“較普遍”“廣泛”“較廣泛”“局限”“僅見于”等用語。對于分布較普遍或較廣泛的層位，要說明缺失的孔號。（2）埋藏條件：包括土巖層頂面埋藏深度、標高、厚度。如場地較大，分層埋深和厚度變化較大，則應指出埋深和厚度最大、最小的孔號或地段。（3）巖性和狀態(tài)：見柱狀圖。第五十四頁，共六十三頁。（4）取樣和實驗數(shù)據(jù)：應敘述取樣個數(shù)、主要物理力學指標。盡量列表表示實驗結(jié)果，文中可只敘述決定土層力學強度的主要指標，例如填土的壓縮模量、淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量、粘性土的孔隙比和液性指數(shù)、粉土的孔隙比和含水量、紅粘土的含水比和液塑比。對敘述這些物理力學指標，應說明刪除異常數(shù)據(jù)的原因，應有數(shù)據(jù)的數(shù)量、數(shù)據(jù)的范圍值、平均值、標準差、變異系數(shù)，以及計算出的地基承載力和強度指標的標準值（也可列表表示）以便設計部門選用。第五十五頁，共六十三頁。（5）原位測試情況：說明測試的方法，應說明刪除異常數(shù)值的原因，提供有關(guān)巖土參數(shù)的數(shù)據(jù)的數(shù)量、數(shù)據(jù)的范圍值、平均值、標準差及變異系數(shù)，計算的地基承載力標準值。（6）地基承載力：根據(jù)土工試驗資料和原位測試資料分別計算地基承載力標準值；根據(jù)巖石抗壓試驗等計算值，然后結(jié)合當?shù)亟?jīng)驗綜合判定，提供建筑場地各類土、巖層的地基承載力標準值的－建議值及有關(guān)設計參數(shù)的建議值。第五十六頁，共六十三頁。（7）對其中巖土參數(shù)的統(tǒng)計、分析和選用部分也可單獨到一個段落專門敘述。第五十七頁，共六十三頁。（四）地下水簡述及腐蝕性判別地下水是決定場地工程地質(zhì)條件的重要因素。報告中必須論及：地下水類型；含水層分布、埋深、巖性、厚度；靜止水位、降深、涌水量、地下水流向、水力坡度；含水層和含水層與附近地表水體的水力聯(lián)系；地下水的補排條件，水位季節(jié)變化，含水層滲透系數(shù)。第五十八頁，共六十三頁。（五）、結(jié)論與建議

1、場地穩(wěn)定性和適宜性的評價場地穩(wěn)定性和適宜性的評價一般在可行性和初勘階段完成，但只進行詳勘階段時，也應進行評述。應從以下幾方面進行定性論述2、場地條件和地基巖土條件的分析和評價總述場地主要工程地質(zhì)特征；結(jié)合建筑物（構(gòu)筑物）的類型、荷載及對變形