工程地質(zhì)勘察

Ch8Engineeringgeologicalinvestigation****本章內(nèi)容******一、工程地質(zhì)勘察的目的二、工程地質(zhì)勘察階段劃分三、工程地質(zhì)測(cè)繪四、工程地質(zhì)勘探五、試驗(yàn)（原位測(cè)試、室內(nèi)試驗(yàn)）六、現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)七、勘察成果勘察失誤工程實(shí)例8.1概述一目的與任務(wù)1.工程地質(zhì)勘察(巖土工程勘察-investigation)的目的主要是查明工程地質(zhì)條件，分析存在的地質(zhì)問(wèn)題，對(duì)建筑地區(qū)作出工程地質(zhì)評(píng)價(jià)。2.任務(wù)1）工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是按照不同勘察階段的要求，正確反映場(chǎng)地的工程地質(zhì)條件及巖土體性狀的影響，2）結(jié)合工程設(shè)計(jì)、施工條件，以及地基處理、開(kāi)挖、支護(hù)、降水等工程的具體要求，進(jìn)行技術(shù)論證和評(píng)價(jià)，提出巖土工程問(wèn)題及解決問(wèn)題的決策性具體建議．并提出基礎(chǔ)、邊坡等工程的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和巖土工程施工的指導(dǎo)性意見(jiàn)，為設(shè)計(jì)、施工提供依據(jù)。服務(wù)于工程建設(shè)的全過(guò)程。二、勘察階段劃分與勘察要求1.一般情況下，勘察階段劃分為:1）選址勘察(可行性研究勘察)

2）初步勘察3）詳細(xì)勘察三個(gè)階段 *特殊情況下: 1）預(yù)可行性勘察2)施工勘察 3）可簡(jiǎn)化

(如一次性詳勘)2.各勘察階段的工作要求：1）可行性研究勘察2）初步勘察3）詳細(xì)勘察三個(gè)階段勘察工作布置原則1.建筑物安全等級(jí):一級(jí).二級(jí).三級(jí)2.建筑場(chǎng)地復(fù)雜程度:簡(jiǎn)單場(chǎng)地中等復(fù)雜場(chǎng)地復(fù)雜場(chǎng)地3.勘察階段:選址階段8.2工程地質(zhì)測(cè)繪(engineeringgeologicalmapping)工程地質(zhì)測(cè)繪是工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進(jìn)行。這一方法的本質(zhì)是運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對(duì)地面的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測(cè)試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場(chǎng)地，必須進(jìn)行工程地質(zhì)測(cè)繪；對(duì)地形平坦、地質(zhì)條件簡(jiǎn)單且較狹小的場(chǎng)地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測(cè)繪。工程地質(zhì)測(cè)繪是認(rèn)識(shí)場(chǎng)地工程地質(zhì)條件最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，高質(zhì)量的測(cè)繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)確地推斷地下地質(zhì)情況，起到有效地指導(dǎo)其他勘察方法的作用。8.3工程地質(zhì)勘探-exploration一、勘探的目的目的：工程地質(zhì)勘探是在工程地質(zhì)測(cè)繪的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步查明地下工程地質(zhì)問(wèn)題．取得深部地質(zhì)資料而進(jìn)行的?？碧降姆椒ǎ褐饕锌?、槽探、鉆探、地球物理勘探等方法——在選用時(shí)應(yīng)符合勘察目的及巖土的特性。它是被用來(lái)調(diào)查地下地質(zhì)情況的；并且可利用勘探工程取樣進(jìn)行原位測(cè)試和監(jiān)測(cè)。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。二、工程地質(zhì)物探-geophysicalprospecting物探是以專用儀器探測(cè)地殼表層各種地質(zhì)體的物理場(chǎng)來(lái)進(jìn)行地層劃分，判明地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的地球勘探方法，又稱為地球物理勘探?；驹?地球存在各種物理場(chǎng)：電場(chǎng)、重力場(chǎng)、磁場(chǎng)、彈性波的應(yīng)力場(chǎng)、輻射場(chǎng)等，由于地質(zhì)體的不同結(jié)構(gòu)和特性（成層必性、裂隙性、含水性等）物理場(chǎng)相應(yīng)有差異性。物探是一種間接的勘探手段，它的優(yōu)點(diǎn)是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟(jì)而迅速，能夠及時(shí)解決工程地質(zhì)測(cè)繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況，所以常常與測(cè)繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是，物探成果判釋往往具多解性，方法的使用又受地形條件等的限制，其成果需用勘探工程來(lái)驗(yàn)證。研究巖土電學(xué)性質(zhì)及電場(chǎng)、電磁場(chǎng)變化規(guī)律的電法勘探研究巖土磁性及地球磁場(chǎng)、局部磁異常變化規(guī)律的磁法勘探研究地質(zhì)體引力場(chǎng)特征的重力勘探研究巖土彈性力學(xué)性質(zhì)的地震勘探研究巖土的天然或人工放射性的放射性勘探研究物質(zhì)熱輻射場(chǎng)特征的紅外探測(cè)方法研究巖土的聲波和超聲波傳遞和衰減變化規(guī)律的聲波探測(cè)技術(shù)電法勘探是以研究地下地質(zhì)體電阻率差異的勘探方法，也稱電阻率法最為常用電法勘探電阻率是巖土的一個(gè)重要電學(xué)參數(shù)，它表示巖土的導(dǎo)電特性。不同的巖土有不同的電阻率，也就是說(shuō)，不同巖土有不同的導(dǎo)電特性。電阻率在數(shù)值上等于電流在材料里均勻分布時(shí)，該種材料單位立方體所呈現(xiàn)的電阻。常用單位為歐姆·米探地雷達(dá)探地雷達(dá)可以滿足各種探測(cè)領(lǐng)域與不同探測(cè)深度的需求。目前逐漸應(yīng)用于在公路、鐵道、機(jī)場(chǎng)、建筑工程、水利工程、隧道工程等領(lǐng)域。利用高頻電磁波在巖體傳播中遇到地質(zhì)界面產(chǎn)生反射的特性，探測(cè)異常地質(zhì)體的一種方法。GPR(Groundpenetratingradar)主機(jī)天線計(jì)算機(jī)系統(tǒng)：探測(cè)數(shù)據(jù)處理及解釋系統(tǒng)通過(guò)主機(jī)和天線系統(tǒng)的不同組合，再加上攝像系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的配套使用，三、工程地質(zhì)鉆探勘探工程一般都需要?jiǎng)佑脵C(jī)械和動(dòng)力設(shè)備，耗費(fèi)人力、物力較多，有些勘探工程施工周期又較長(zhǎng)，而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時(shí)應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)觀點(diǎn)，布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測(cè)繪和物探成果為依據(jù)，切避盲目性和隨意性具體的鉆探方法可根據(jù)鉆進(jìn)地層和勘察要求選擇。（教材P115表8.3）borehole鉆孔鉆孔鉆孔--mpg鉆頭與鉆桿香港土釘鉆頭特寫(xiě)滑坡勘察中的鉆探工作單個(gè)鉆孔（柱狀圖）4成果表達(dá)鉆孔柱狀圖:地質(zhì)年代、巖土層埋藏深度、厚度、底部絕對(duì)標(biāo)高、巖土的描述、地下水水位、測(cè)量日期、巖土取樣位置等內(nèi)容。多個(gè)鉆孔柱狀圖

工程地質(zhì)剖面圖四、坑、槽探槽探展示實(shí)例五、巖土取樣1目的：2要求:原狀土樣擾動(dòng)試樣應(yīng)力求排除各種可能的擾動(dòng)因素，使試樣的擾動(dòng)程度降至最小的程度?？辈煲?guī)范對(duì)土樣的擾動(dòng)程度分成四個(gè)等級(jí)：I級(jí)—不擾動(dòng)；II級(jí)—輕微擾動(dòng)；III級(jí)—顯著擾動(dòng)，IV級(jí)—完全擾動(dòng)土試樣質(zhì)量等級(jí)劃分8.4現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)(in-situinspection)室內(nèi)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)原位試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試:是指在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)地層的情況下對(duì)地層進(jìn)行測(cè)試．以獲得所測(cè)地層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分地層的一種勘察技術(shù)。是詳細(xì)勘察階段主要的一種勘察方法。試驗(yàn)的主要目的，是為巖土工程問(wèn)題分析評(píng)價(jià)提供所需的技術(shù)參數(shù)，包括巖土的物性指標(biāo)、強(qiáng)度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時(shí)間關(guān)系的參數(shù)等。原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)各有優(yōu)缺點(diǎn)。原位測(cè)試的優(yōu)點(diǎn)是：①試樣不脫離原來(lái)的環(huán)境，基本上在原位應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗(yàn)；②所測(cè)定的巖土體尺寸大，能反映宏觀結(jié)構(gòu)對(duì)巖土性質(zhì)的影響，代表性好；③試驗(yàn)周期較短，效率高；④尤其對(duì)難以采樣的巖土層仍能通過(guò)試驗(yàn)評(píng)定其工程性質(zhì)。缺點(diǎn)是：①試驗(yàn)時(shí)的應(yīng)力路徑難以控制；②邊界條件也較復(fù)雜；③有些試驗(yàn)耗費(fèi)人力、物力較多，不可能大量進(jìn)行。室內(nèi)試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)是：①試驗(yàn)條件比較容易控制(邊界條件明確，應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等)；②可以大量取樣。缺點(diǎn)是：①試樣尺寸小，不能反映宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性對(duì)巖土性質(zhì)的影響，代表性差；②試樣不可能真正保持原狀，而且有些巖土也很難取得原狀試樣。原位測(cè)試的主要方法載荷試驗(yàn)-loadingtest靜力觸探試驗(yàn)—CPT-conepenetrationtest動(dòng)力觸探試驗(yàn)—DPT-dynamicpenetrationtest標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)—SPT-standardpenetrationtest十字板剪切試驗(yàn)—VST-vanesheartest旁壓試驗(yàn)—PMT-pressure-metertest現(xiàn)場(chǎng)剪切試驗(yàn)-in-situsheartest巖土原位應(yīng)力測(cè)試…一、靜力載荷試驗(yàn)loadingtest基本原理:基本類型:平板荷載試驗(yàn)(PLT)-淺層地基螺旋板荷載試驗(yàn)(SPLT)-深層地基和地下位以下的土層1試驗(yàn)裝置承壓扳加荷裝置沉降觀測(cè)裝置1試驗(yàn)裝置承壓扳加荷裝置沉降觀測(cè)裝置2試驗(yàn)的基本要求P118-119加荷的方法終止試驗(yàn)3荷載試驗(yàn)成果應(yīng)用s-t、p-s曲線（1）確定地基的承載力強(qiáng)度控制法、相對(duì)沉降控制法(s/b)或極限荷載法來(lái)確定3荷載試驗(yàn)成果應(yīng)用（2）確定地基土的變形模量E0（3）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu(4)估算地基土基床反力系數(shù)Kv單樁承載力的現(xiàn)場(chǎng)靜荷載試驗(yàn)二、單樁垂直靜載荷試驗(yàn)靜力觸探(CPT)是用靜力將探頭以一定的速率壓入土中，同時(shí)用壓力傳感器或直接用量測(cè)儀表測(cè)試土層對(duì)探頭的貫入阻力，以此來(lái)判斷、分析地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。三、靜力觸探試驗(yàn)conepenetrationtest靜力觸探試驗(yàn)適用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；對(duì)于碎石土，雜填土和密實(shí)的砂土不適用。1靜力觸探試驗(yàn)的目的和適用范圍2靜力觸探設(shè)備貫入系統(tǒng)量測(cè)系統(tǒng)靜力觸探頭3成果應(yīng)用（1） 劃分土層；（2） 估算地基土的物理力學(xué)參數(shù)；（3） 評(píng)定地基土的承載力；（4） 選擇地基持力層，估算單樁極限承載力，判斷沉樁可能性；（5） 判定場(chǎng)地地震液化勢(shì)。靜力觸探試驗(yàn)適用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；對(duì)于碎石土，雜填土和密實(shí)的砂土不適用。四、動(dòng)力觸探dynamicpenetrationtest利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來(lái)判定土的性質(zhì)，并對(duì)土進(jìn)行分層的一種原位測(cè)試方法，所需的能量體現(xiàn)了土的阻力大小，一般可以以錘擊數(shù)來(lái)表示。1適用范圍和目的動(dòng)力觸探適用于強(qiáng)化風(fēng)、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，各種軟質(zhì)巖石和各類土。它可應(yīng)用于以下目的：（1） 劃分土層；（2）確定土的物理力學(xué)性質(zhì)，如確定砂土的密實(shí)度和粘性土的狀態(tài)．評(píng)定地基土和樁基承裁力，估算土的強(qiáng)度和變形參數(shù)等。2動(dòng)力觸探試驗(yàn)設(shè)備導(dǎo)向桿、穿心錘、錘座、探桿以及探頭等五部分組成3動(dòng)力觸探的技術(shù)要求自動(dòng)落錘裝置4、動(dòng)力觸探成果的應(yīng)用成果主要是錘擊數(shù)和錘擊數(shù)隨深度的變化曲線1）劃分土層2）確定砂土和碎石土的相對(duì)密實(shí)度3）確定土的變形模量4）確定地基承載力5）確定單樁承載力五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)—SPT-standardpenetrationtest利用一定的錘擊動(dòng)能，將一定規(guī)格的貫入器打入鉆孔孔底的土層中，根據(jù)打入土層中所需的能量來(lái)評(píng)價(jià)土層和土的物理力學(xué)性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)中所需的能量用貫入器貫入土層中30cm的錘擊數(shù)N63.5來(lái)表示，一般寫(xiě)作N，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)—SPT-standardpenetrationtest適用范圍及目的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)適用于砂土、粉土和一般粘性土。它的適用目的有評(píng)價(jià)砂土的密實(shí)度和粉土、粘性土的狀態(tài)，評(píng)價(jià)土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、地基承載力、單樁極限承載力、沉樁可能性以及砂土和粉土的液化勢(shì)。六、十字板剪切試驗(yàn)—VST-vanesheartest(VST)是用插入軟粘上中的十字板頭，以—定的速率旋轉(zhuǎn)，測(cè)出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度。十字板剪切試驗(yàn)的原理是：對(duì)壓入粘土中的十字板頭施加扭矩，使十字板頭在土層中形成圓柱形的破壞面，測(cè)定剪切破杯時(shí)對(duì)抵抗權(quán)剪的最大力矩，通過(guò)計(jì)算可得到土體的抗剪強(qiáng)度六、十字板剪切試驗(yàn)—VST-vanesheartest適用的范圍和目的十字板剪切試驗(yàn)適用于飽和軟粘土。應(yīng)用的目的有：計(jì)算地基承載力；確定樁的極限端承力和摩擦力；確定軟土地區(qū)路基、海堤、碼頭、土壩的臨界高度；判定軟土的固結(jié)歷史七、現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)大型直剪試驗(yàn)試驗(yàn)適用范圍8.5

現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn):包括施工階段對(duì)先前巖土工程勘察成果的驗(yàn)證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制?，F(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè):主要包含施工作用和各類荷載對(duì)巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測(cè)、施工和運(yùn)營(yíng)中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測(cè)和對(duì)環(huán)境影響的監(jiān)測(cè)等方面。8.6

勘察成果（一）工程地質(zhì)勘察報(bào)告書(shū)1．勘察目的、要求和任務(wù)；2．?dāng)M建工程概述；3．勘察方法和勘察任務(wù)布置；4．場(chǎng)地地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水、不良地質(zhì)現(xiàn)象的描述與評(píng)價(jià)；5．場(chǎng)地穩(wěn)定性和適宜性的評(píng)價(jià)：6．巖土參數(shù)的分析與選用；7．巖土利用、整治、改造方案8．工程施工和使用期間可能發(fā)生的巖土工程問(wèn)題的預(yù)測(cè)、監(jiān)控和預(yù)防措施9．必要的圖件單項(xiàng)報(bào)告單項(xiàng)報(bào)告

1、巖土工程測(cè)試報(bào)告；2、巖土工程檢驗(yàn)或監(jiān)測(cè)報(bào)告；3、巖土工程事故調(diào)查與分析報(bào)告；4、巖土利用、整治或改造方案報(bào)告；5、專門(mén)巖土工程問(wèn)題的技術(shù)咨詢報(bào)告（二）工程地質(zhì)圖表1．勘探點(diǎn)平面布置圖勘探點(diǎn)平面布置圖是在地形圖上標(biāo)明工程建筑物、各勘探點(diǎn)(包括探井、探槽、鉆孔等)、各現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試點(diǎn)以及勘探剖面線的位置。并注明各勘探點(diǎn)、原位測(cè)試點(diǎn)的坐標(biāo)及高程。2．綜合地質(zhì)柱狀圖將所勘察的地層的層次及其主要特征和性質(zhì)繪成柱狀圖，在圖上注明層厚、地質(zhì)年代，并對(duì)巖土的特征和性質(zhì)進(jìn)行概括的描繪。3．工程地質(zhì)剖面圖工程地質(zhì)剖面圖反映了某一勘探線上地質(zhì)構(gòu)造、巖性、分層、地下水埋藏條件以及各分層巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。它的繪制依據(jù)是各勘探點(diǎn)的成果和土工試驗(yàn)成果。由于勘探線的布置常與主要地貌單元或地質(zhì)構(gòu)造軸線相垂直，或與建筑物軸線相垂直．因此工程地質(zhì)剖面圖能最有效地揭示場(chǎng)地地質(zhì)條件。4．土工試驗(yàn)成果表包括室內(nèi)試驗(yàn)成果表和現(xiàn)場(chǎng)原位測(cè)試圖件。其中室內(nèi)試驗(yàn)成果表主要有抗剪強(qiáng)度線、壓縮曲線等；原位測(cè)試圖件包括載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等的成果圖件。補(bǔ)充suppl.地質(zhì)圖地質(zhì)圖比例圖例符號(hào)地層形成時(shí)間巖石分布地質(zhì)構(gòu)造相互關(guān)系4.6.1、地質(zhì)圖的比例尺兩種表示方法1.數(shù)字表示:1:20萬(wàn)2.線段標(biāo)表示:

012(km)suppl.

1地質(zhì)圖圖例suppl.2地質(zhì)圖圖例suppl.3讀圖步驟與要求(1)地層分析(2)地質(zhì)構(gòu)造分析褶皺斷層巖層接觸關(guān)系巖層侵入關(guān)系褶皺褶皺斷層巖接觸