工程地質(zhì)勘察課件

工程地質(zhì)勘察9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求一、工程地質(zhì)勘察的目的：在於以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價(jià)建築場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計(jì)和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。地基勘察必須遵守《巖土工程勘察規(guī)範(fàn)》（GB50021—94）的有關(guān)規(guī)定。地基勘察和評價(jià)的任務(wù)：認(rèn)識場地的地質(zhì)條件，分析它與建築物之間的相互影響。地質(zhì)條件包括（巖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建築材料等。）9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求二、決定勘察任務(wù)的因素：勘察任務(wù)工作內(nèi)容、工作量、工作方法應(yīng)按下列四個(gè)因素確定：1、建築場地的複雜程度。（場地、地基等級）2、建築規(guī)模及建築物等級（安全等級）。3、對建築場地地質(zhì)條件的研究程度及當(dāng)?shù)亟êB經(jīng)驗(yàn)。4、地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)、施工的特殊要求。三、工程地質(zhì)勘察三階段：對應(yīng)於工程設(shè)計(jì)中場址選擇、初步設(shè)計(jì)和施工圖三階段，為了提供各設(shè)計(jì)階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應(yīng)分為選址勘察、初步勘察和詳細(xì)勘察三階段。對於地質(zhì)條件複雜或有特殊施工要求的重大建築物地基，尚應(yīng)進(jìn)行施工勘察。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求（一）選址勘察（可行性研究勘察）基本要求選址勘察的目的是為了取得幾個(gè)場址方案的主要工程地質(zhì)資料，對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價(jià)和方案比較。選擇場址時(shí)，應(yīng)進(jìn)行技術(shù)經(jīng)濟(jì)分析，避開不利地段。可行性研究階段的勘察工作，主要側(cè)重於收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當(dāng)?shù)氐慕êB經(jīng)驗(yàn)。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求（二）初步勘察基本要求初步勘察的任務(wù)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、分佈及對場地穩(wěn)定性的影響以及地基土的地震效應(yīng)等，對場地內(nèi)建築地段的穩(wěn)定性作出巖土工程評價(jià)，為確定建築總平面佈置，選擇主要建築物地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)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。（三）詳細(xì)勘察

詳細(xì)勘察的任務(wù)在於針對具體建築物地基或具體的地質(zhì)問題，為進(jìn)行施工圖設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)或設(shè)計(jì)計(jì)算參數(shù)。因此必須查明建築物範(fàn)圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖土的物理力學(xué)性質(zhì)，對地基的穩(wěn)定性及承載力作出評價(jià)，並提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工作所需的計(jì)算指標(biāo)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變化規(guī)律等情況。詳勘的手段主要以勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗(yàn)為主，必要時(shí)可補(bǔ)充一些物探和工程地質(zhì)測繪和調(diào)查工作?？碧近c(diǎn)的佈置應(yīng)按巖土工程等級確定：對一二級建築物，宜按主要柱列線或建築物周邊線佈置。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求

詳勘勘探孔深度以能控制地基主要受力層為原則。對須進(jìn)行變形驗(yàn)算的地基，控制性勘探孔深度應(yīng)超過地基沉降計(jì)算深度。一般情況下按《勘察規(guī)範(fàn)》選定。取試樣和進(jìn)行原位測試的井、孔數(shù)量，應(yīng)按地基土層的均勻性、代表性和設(shè)計(jì)要求確定，一般占勘探孔總數(shù)的1/2~2/3，對一級建築物每棟不得少於3個(gè)。試樣或進(jìn)行原位測試部位的豎向間距為1~2米，每一主要土層的試樣不少於6個(gè)，原位測試數(shù)據(jù)不少於6組。對於地基主要受力層內(nèi)厚度大於0.5m的夾層或透鏡體，一般均需採取試樣或進(jìn)行原位測試。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求9.2地基勘察方法一、巖土工程勘察等級1、巖土工程勘察等級確定依據(jù)：工程重要性等級，場地複雜程度等級，地基複雜程度等級。2、巖土工程勘察等級：甲級，乙級，丙級。二、勘察點(diǎn)的佈置三、地基勘察方法

在實(shí)際工程地質(zhì)勘察中，可採取測繪與調(diào)查、勘探、原位測試與室內(nèi)試驗(yàn)等勘察方法。一、測繪與調(diào)查

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(jìn)行調(diào)查研究與必要的測繪工作，為評價(jià)場地工程條件及合理確定勘探工作提供依據(jù)。對建築場地的穩(wěn)定性進(jìn)行研究是工程地質(zhì)調(diào)查和測繪的重點(diǎn)問題。9.2地基勘察方法二、勘探

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(jìn)一步對場地的工程地質(zhì)條件進(jìn)行定量的評價(jià)。常用的勘探方法有坑探、鑽探、觸探和地球物理勘探等。（一）坑探

坑探是在建築場地挖深井（槽）以取得直觀資料和原狀土樣，這是一種不必使用專門機(jī)具的一種常用的勘探方法。當(dāng)場地的地址條件比較複雜時(shí)，利用坑探能直接觀察地層的結(jié)構(gòu)變化，但坑探可達(dá)的深度較淺。探井的平面形狀為矩形或圓形，深度為2~3米。較深時(shí)應(yīng)支護(hù)坑壁以策安全。9.2地基勘察方法坑探示意圖9.2地基勘察方法（二）鑽探

鑽探是用鑽機(jī)在地層中鑽孔，以鑒別和劃分地層，並可沿孔深取樣，用以測定巖石和土層的物理力學(xué)性質(zhì)，此外，土的某些性質(zhì)也可直接在孔內(nèi)進(jìn)行原位測試。鑽機(jī)一般分回轉(zhuǎn)式與衝擊式兩種?；剞D(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機(jī)是利用鑽機(jī)的回鑽器帶動(dòng)鑽具旋轉(zhuǎn)，磨削孔底地層而鑽進(jìn)，通常使用管狀鑽具，能取柱狀巖芯標(biāo)本。衝擊式鑽機(jī)則是利用捲揚(yáng)機(jī)借綱絲繩帶動(dòng)有一定重量的鑽具上下反復(fù)衝擊，使鑽頭擊碎孔底地層形成鑽孔後以抽筒提取巖石碎塊或擾動(dòng)土樣。9.2地基勘察方法9.2地基勘察方法（三）觸探

觸探是通過探桿用靜力或動(dòng)力將金屬探頭貫入土中，並量測能表徵土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標(biāo)，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，觸探可用於劃分土層，瞭解地層的均勻性；作為測試技術(shù)，則可估計(jì)地基承載力和土的變形指標(biāo)。

觸探可分為靜力觸探和動(dòng)力觸探。9.2地基勘察方法1.靜力觸探

靜力觸探試驗(yàn)借靜壓力將觸探頭壓入土中，利用電測技術(shù)測得貫入阻力來判定土的力學(xué)性質(zhì)。靜力觸探儀可分為機(jī)械式和油壓式（如下圖）兩類。9.2地基勘察方法

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(shí)，觸探頭可以測得土層作用於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)壁阻力在內(nèi)的總貫入阻力P（kN）。通常用比貫入阻力PS（kPa）表示，即

Ps=P/A9.2地基勘察方法

雙橋探頭可測出錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總摩阻力Pt（kN）。通常以錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁阻力fs（kPa）表示：

qc=Qc/Afs=Ps/Fs還可計(jì)算同一深度處的摩阻比

Rs=fs/qc·100%

在現(xiàn)場實(shí)測以後進(jìn)行觸探資料整理，繪製有關(guān)的曲線(如下圖）。從而劃分土層，間接地估算土的承載力、壓縮性指標(biāo)和單樁承載力等。9.2地基勘察方法9.2地基勘察方法2.動(dòng)力觸探

動(dòng)力觸探是將一定品質(zhì)的穿心錘，以一定高度自由下落，將探頭貫入土中，然後記錄貫入一定深度的錘擊次數(shù)，以此判別土的性質(zhì)。下麵介紹標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)和輕便觸探兩種動(dòng)力觸探方法。（1）標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)

標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)應(yīng)與鑽探工作相配合。其設(shè)備是在鑽機(jī)的鑽桿下端聯(lián)結(jié)標(biāo)準(zhǔn)貫入器，將品質(zhì)為63.5kg的穿心錘套在鑽桿上端。試驗(yàn)時(shí)，穿心錘以76cm的落距自由下落，將貫入器垂直打入土層中15cm（此時(shí)不計(jì)錘擊數(shù)），隨後打入土層30cm的錘擊數(shù)，即為實(shí)測的錘擊數(shù)。9.2地基勘察方法當(dāng)鑽桿長度大於3m時(shí)，錘擊數(shù)應(yīng)按下式校正：按N的大小,確定土的承載力、估計(jì)土的抗剪強(qiáng)度和粘性土的變形指標(biāo)、判別粘性土的稠度和砂土的密實(shí)度以及估計(jì)砂土液化的可能性。穿心錘貫入器9.2地基勘察方法（2）輕便觸探

輕便觸探設(shè)備組成（如右圖）。試驗(yàn)時(shí)，先用輕便鑽具開孔至被試土層，然後以手提高質(zhì)量為10kg的穿心錐，使其以50cm的落距自由下落，將觸探桿垂直打入土中，記錄每打入30cm的錘擊數(shù)稱為N10。應(yīng)用輕便觸探指標(biāo)N10

，可確定粘性土和素填土的承載力，判別土層的均勻性。穿心錘觸探桿尖錐頭錘墊9.2地基勘察方法(四)旁壓試驗(yàn)

旁壓試驗(yàn)適用於原位測定粘性土、粉土、砂土、軟質(zhì)巖石和風(fēng)化巖石的承載力、旁壓模量和土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)係。它是由旁壓器、量測與輸送系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)三部分組成。9.2地基勘察方法

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)係曲線。該曲線可劃分為三個(gè)階段。第一階段是橡皮膜膨脹與孔壁接觸的階段，最後與孔壁完全帖緊，帖緊時(shí)的壓力P0相當(dāng)於原位總的水準(zhǔn)應(yīng)力。第二階段相當(dāng)於彈性變形階段，壓力Pf為開始屈服的壓力。第三階段發(fā)生局部縮性流動(dòng)，最後達(dá)到極限壓力Pl。利用旁壓結(jié)果，可以區(qū)分土類及土的物理狀態(tài)，確定土的強(qiáng)度參數(shù)及變形參數(shù)以及土的承載力。9.2地基勘察方法（五）地球物理勘探

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決各種地質(zhì)問題，主要是因?yàn)椴煌膸r石、土層和地質(zhì)構(gòu)造往往具有不同的物理性質(zhì)，利用其導(dǎo)電性、磁性、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。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。9.2地基勘察方法三、測試工作及指標(biāo)整理（一）測試工作的內(nèi)容

測試是地基勘察工作的重要內(nèi)容。在土工實(shí)驗(yàn)室或現(xiàn)場原位進(jìn)行測試工作，可以取得土和巖石的物理力學(xué)性質(zhì)和地下水的水質(zhì)等定量指標(biāo)。室內(nèi)試驗(yàn)專案應(yīng)根據(jù)巖土類別、工程類型、工程分析計(jì)算要求確定。如對一般粘性土、粉土應(yīng)進(jìn)行天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮係數(shù)及抗剪強(qiáng)度（三軸或直剪）試驗(yàn)。原位測驗(yàn)包括靜載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、土的現(xiàn)場剪切試驗(yàn)、地基土的動(dòng)參數(shù)測定、觸探試驗(yàn)等。9.2地基勘察方法（二）土性指標(biāo)的統(tǒng)計(jì)整理

由於巖（土）自身的不均勻性，取樣和運(yùn)輸過程的擾動(dòng)，試驗(yàn)儀器及操作方法差異等原因，同類土層測得的土性指標(biāo)值是離散的。在取得足夠多數(shù)據(jù)後，應(yīng)選擇合理的數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法。地基勘察中所測得指標(biāo)，一些是直接用以計(jì)算土體強(qiáng)度和變形的，如抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值c、等，另一些多用於從規(guī)範(fàn)表格（表6-5~6-9）確定地基承載力值。當(dāng)用室內(nèi)物理、力學(xué)指標(biāo)查取地基承載力時(shí)，常用數(shù)理統(tǒng)計(jì)方法、求取有關(guān)部門指標(biāo)平均值，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(biāo)準(zhǔn)值則由基本值乘以回歸修正係數(shù)求得。9.2地基勘察方法

根據(jù)試驗(yàn)樣品數(shù)量、指標(biāo)的離散程度、要求的置信度等，可用下式計(jì)算回歸修正係數(shù)：—變異係數(shù)。變異係數(shù)按下式計(jì)算：—為標(biāo)準(zhǔn)差。9.2地基勘察方法當(dāng)表中並列兩個(gè)指標(biāo)時(shí)，變異係數(shù)應(yīng)按下式計(jì)算：—第一指標(biāo)變異係數(shù)；—第二指標(biāo)變異係數(shù)；—第二指標(biāo)的折算係數(shù)，見承載力表（6-5、6-6、6-8）的注。例題5-1

已測得該粘土層力學(xué)指標(biāo)，確定其承載力標(biāo)準(zhǔn)值。0.7070.7080.7090.7100.7110.7120.7130.210.220.220.230.240.240.25e9.2地基勘察方法9.3地基勘察報(bào)告書一、勘察報(bào)告書的編制

地基勘察的最終成果是以報(bào)告書的形式提出的。勘察工作結(jié)束後，把取得的野外工作和室內(nèi)試驗(yàn)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、檢查校對、歸納總結(jié)後作出建築場地的工程地質(zhì)評價(jià)。最後以簡要明確的文字和圖表編成報(bào)告書。報(bào)告書應(yīng)包括如下內(nèi)容：（1）任務(wù)要求及勘察工作概況；（2）場地位置、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地震設(shè)計(jì)烈度；（3）場地的地層分佈、巖石和土的均勻性、物理力學(xué)性質(zhì)、地基承載力和其他設(shè)計(jì)計(jì)算指標(biāo)；（4）地下水的埋藏條件和腐蝕性以及土層的凍結(jié)深度；（5）對建築場地及地基進(jìn)行綜合的工程地質(zhì)評價(jià)，對場地的穩(wěn)定性和適宜性作出結(jié)論，指出存在的問題和提出有關(guān)地基基礎(chǔ)方案的建議。所附的圖表有下列幾種：勘探點(diǎn)平面佈置圖；工程地質(zhì)剖面圖；地質(zhì)柱狀圖或綜合地質(zhì)柱狀圖；土工試驗(yàn)成果表；其他測試成果表（如