第1章工程地質

1、2021/3/141第第 1 章章土木工程地質土木工程地質（2）2021/3/142 1.5 土的工程地質特征土的工程地質特征v土是各種巖石礦物顆粒組成的松散集合體土是各種巖石礦物顆粒組成的松散集合體. .v土體是由一定的土體材料組成土體是由一定的土體材料組成, ,具有一定的具有一定的土體結構土體結構, ,賦存于一定地質環(huán)境中的地質體賦存于一定地質環(huán)境中的地質體. .土在工程上的作用土在工程上的作用:1. 作為建筑物的地基作為建筑物的地基;2. 作為建筑材料作為建筑材料;3. 作為建筑物周圍的介質或環(huán)境作為建筑物周圍的介質或環(huán)境;2021/3/143 地表巖石破壞 搬運 沉積 1. 土的形成土

2、的形成2021/3/1442 土的成因類型土的成因類型: 殘積土殘積土 坡積土坡積土 洪積土洪積土 沖積土沖積土 湖積土湖積土 海積土海積土 冰積土冰積土 風積土風積土2021/3/145殘積土殘積土:巖石經巖石經風化后風化后未被搬運而未被搬運而殘留殘留于原地于原地的碎屑物質所組成的土的碎屑物質所組成的土體體,它處于巖石它處于巖石風化殼的上部風化殼的上部。其粒度成分和礦物成分受氣候其粒度成分和礦物成分受氣候和母巖巖性的控制。其發(fā)育情和母巖巖性的控制。其發(fā)育情況還和地形有關。況還和地形有關。殘積土的工程性質殘積土的工程性質:孔隙度孔隙度、強度、強度、壓縮性、壓縮性,均質性差均質性差,但具有一定的

3、結構強度。但具有一定的結構強度。原位測試強度原位測試強度室內測試值。室內測試值。2021/3/146坡積土坡積土:雨水將山坡高處的風化碎雨水將山坡高處的風化碎屑物順坡沖洗屑物順坡沖洗,堆積在較平緩的山堆積在較平緩的山坡腳處而形成。坡腳處而形成。坡積土的工程性質坡積土的工程性質:結構疏松結構疏松,一一般具較高的壓縮性。坡積形成的般具較高的壓縮性。坡積形成的黃土濕陷性較大。黃土濕陷性較大。2021/3/147洪積土洪積土: 由暴雨形由暴雨形成的暫時性山成的暫時性山洪急流帶來的洪急流帶來的碎屑物質在山碎屑物質在山溝出口處堆積溝出口處堆積而成。而成。 2021/3/148 洪積土的工程性質洪積土的工程

4、性質:分分選性較好選性較好,離山前較近的洪離山前較近的洪積土顆粒粗積土顆粒粗,地下水位埋藏地下水位埋藏深深,具有較高的承載力具有較高的承載力,壓縮壓縮性低性低,是工民建的良好地基。是工民建的良好地基。離山較遠的地帶離山較遠的地帶,洪積土的洪積土的顆粒細顆粒細,透水性不好透水性不好,土質弱土質弱,承載力低承載力低,作為建筑物地基作為建筑物地基時應慎重對待。時應慎重對待。2021/3/149 沖積沖積土土:由河流由河流的流水作用的流水作用將碎屑物質將碎屑物質搬運到河谷搬運到河谷坡降平緩的坡降平緩的地帶堆積而地帶堆積而成。成。2021/3/1410河床相沖積土河床相沖積土: 在河流上游多是粗在河流上

5、游多是粗大的石塊、礫石和大的石塊、礫石和粗砂粗砂,中下游或平原中下游或平原地區(qū)沉積物變細地區(qū)沉積物變細,磨磨圓度好圓度好,厚度很大。厚度很大。 古河床相土的壓古河床相土的壓縮性低縮性低,強度高。強度高。 現(xiàn)代河床堆積物現(xiàn)代河床堆積物的密實度差的密實度差,透水性透水性強強,若作為水工建筑若作為水工建筑物的地基將引起壩物的地基將引起壩下滲漏。飽水砂土下滲漏。飽水砂土還可能由于振動而還可能由于振動而引起液化引起液化2021/3/1411河漫灘相沖河漫灘相沖積土積土:是在洪是在洪水期河水漫溢水期河水漫溢河床兩側河床兩側,攜攜帶碎屑物質堆帶碎屑物質堆積而成。土粒積而成。土粒較細較細,可以是可以是粉土、粉

6、質粘粉土、粉質粘土或粘土土或粘土,并并夾有淤泥或泥夾有淤泥或泥炭等軟弱土層炭等軟弱土層,覆蓋于河床相覆蓋于河床相沖積土之上沖積土之上,形成上細下粗形成上細下粗的的“二元結二元結構構”。2021/3/1412牛軛湖相沖積土牛軛湖相沖積土:是在廢河道形成的是在廢河道形成的牛軛湖中沉積的松軟土牛軛湖中沉積的松軟土,顆粒很細顆粒很細,常含常含大量有機質大量有機質,有時形成泥炭。壓縮性很有時形成泥炭。壓縮性很高高,承載力很低承載力很低,不宜作為建筑物的天然不宜作為建筑物的天然地基。地基。2021/3/1413河口（?？冢┤侵尴鄾_積土河口（?？冢┤侵尴鄾_積土:通常是淤泥質土或通常是淤泥質土或典型淤泥。

7、面積寬廣而厚度極大。不宜作為建筑物典型淤泥。面積寬廣而厚度極大。不宜作為建筑物的天然地基。但表層硬殼層的天然地基。但表層硬殼層,有時可用作低層建筑物有時可用作低層建筑物的地基。的地基。2021/3/1414湖積土湖積土:湖湖邊邊沉積物是湖浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質在沉積物是湖浪沖蝕湖岸形成的碎屑物質在湖邊沉積而形成的。近岸帶沉積的多是粗顆粒湖邊沉積而形成的。近岸帶沉積的多是粗顆粒的卵石、圓礫和砂土的卵石、圓礫和砂土,遠岸帶則是細顆粒的砂遠岸帶則是細顆粒的砂土和粘性土。土和粘性土。湖湖心心沉積物是由河流攜帶的細小懸浮顆粒到達沉積物是由河流攜帶的細小懸浮顆粒到達湖心后沉積形成湖心后沉積形成,主要是粘

8、土和淤泥主要是粘土和淤泥,常夾有細常夾有細砂、粉砂薄層砂、粉砂薄層,土的壓縮性高土的壓縮性高,強度低。強度低。沼澤土沼澤土主要由半腐爛的植物殘體泥炭組成主要由半腐爛的植物殘體泥炭組成,含水量極高含水量極高,承載力極低承載力極低,不宜作天然地基。不宜作天然地基。2021/3/14152021/3/1416海積土海積土:濱海沉積物主要由卵石、圓礫和砂組成濱海沉積物主要由卵石、圓礫和砂組成,承承載力較高。載力較高。淺海沉積物主要由細粒砂土、粘性土、淤淺海沉積物主要由細粒砂土、粘性土、淤泥和生物化學沉積物組成泥和生物化學沉積物組成,有層理構造有層理構造,較較疏松疏松,含水量高含水量高,壓縮性大而強度低

9、。壓縮性大而強度低。深海沉積物主要是有機質軟泥。深海沉積物主要是有機質軟泥。2021/3/14172021/3/1418冰積土冰積土: 由冰川或冰水挾帶搬運所形成的沉積物由冰川或冰水挾帶搬運所形成的沉積物.分選性極差分選性極差,石料占多數(shù)石料占多數(shù),冰水沉積物可有一定成層冰水沉積物可有一定成層性、分選性。性、分選性。2021/3/1419風積土風積土: 在干旱的氣候條件下在干旱的氣候條件下,巖石的風化碎屑物巖石的風化碎屑物被風吹揚被風吹揚,搬運一段距離后搬運一段距離后,在有利的條件下堆積在有利的條件下堆積起來的一類土起來的一類土,最常見的是風成砂和風成黃土。最常見的是風成砂和風成黃土。2021

10、/3/14202021/3/14213. 特殊性土的主要工程性質特殊性土的主要工程性質特殊性土是指某些具有特殊物質成分和結構、特殊性土是指某些具有特殊物質成分和結構、工程性質也較特殊的土。是在一定的條件下形工程性質也較特殊的土。是在一定的條件下形成的成的,其分布有明顯的區(qū)域性特征。其分布有明顯的區(qū)域性特征。2021/3/14221.6 工程地質勘察工程地質勘察 工程地質勘察的目的和任務工程地質勘察的目的和任務查明條件查明條件分析問題分析問題作出評價作出評價選擇場地選擇場地提出建議提出建議制定措施制定措施預測新問題預測新問題2021/3/1423工程地質條件工程地質條件與工程建筑物有關的各種地質

11、因素的綜合。與工程建筑物有關的各種地質因素的綜合。 包括包括:巖土類型及性質巖土類型及性質地質結構與構造地質結構與構造地形地貌地形地貌水文地質水文地質物理地質現(xiàn)象物理地質現(xiàn)象天然建筑材料天然建筑材料2021/3/1424工程地質勘察階段的劃分工程地質勘察階段的劃分可行性研究勘察階段可行性研究勘察階段 初步勘察階段初步勘察階段 詳細勘察階段詳細勘察階段 施工勘察階段施工勘察階段2021/3/1425勘察方法勘察方法:1. 搜集資料搜集資料2. 踏勘踏勘3. 物探物探可行性研究勘察階段可行性研究勘察階段主要任務是選定建筑場主要任務是選定建筑場址址(或線路方案或線路方案)。通過。通過勘察對其穩(wěn)定性和

12、適宜勘察對其穩(wěn)定性和適宜性作出評價性作出評價,經過技術經經過技術經濟論證選擇最優(yōu)方案。濟論證選擇最優(yōu)方案。2021/3/1426初步勘察階段初步勘察階段勘察方法勘察方法:1. 鉆探鉆探2. 試驗試驗3. 補充測繪和物探補充測繪和物探4. 長期觀測長期觀測主要任務是確定建主要任務是確定建筑物的具體位置、選擇建筑物的具體位置、選擇建筑物地基基礎方案、對不筑物地基基礎方案、對不良地質現(xiàn)象的防治措施進良地質現(xiàn)象的防治措施進行論證。需詳細查明建筑行論證。需詳細查明建筑場地工程地質條件。場地工程地質條件。2021/3/1427詳細勘察階段詳細勘察階段勘察方法勘察方法:1. 勘探勘探2. 試驗試驗3. 補充

13、勘探補充勘探 配合技術設計或施工配合技術設計或施工圖設計圖設計,按不同建筑物提出按不同建筑物提出詳細的工程地質資料和設詳細的工程地質資料和設計所需的巖土技術參數(shù)。計所需的巖土技術參數(shù)。2021/3/1428 對工程地質條件復雜或有特殊要求的對工程地質條件復雜或有特殊要求的重要工程重要工程,還需進行還需進行施工勘察施工勘察。它包括施工。它包括施工地質編錄、地基驗槽與監(jiān)測和施工超前預地質編錄、地基驗槽與監(jiān)測和施工超前預報報,以校核已有的勘察成果資料以校核已有的勘察成果資料。2021/3/1429 工程地質測繪工程地質測繪 通過對地質現(xiàn)象的詳細觀察和描述通過對地質現(xiàn)象的詳細觀察和描述,并將其并將其反

14、映到一定比例尺的地形圖上。據(jù)測繪成果可反映到一定比例尺的地形圖上。據(jù)測繪成果可以分析各種地質現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展變化以分析各種地質現(xiàn)象的成因、分布、發(fā)展變化規(guī)律以及對工程建筑的影響規(guī)律以及對工程建筑的影響,還可為勘探、試驗還可為勘探、試驗等其他工作的布置奠定基礎。等其他工作的布置奠定基礎。 工程地質測繪可分為工程地質測繪可分為綜合性測繪綜合性測繪和和專門性專門性測繪測繪。2021/3/1430 工程地質勘探工程地質勘探勘探工作的主要任務是勘探工作的主要任務是:1. 查明建筑場地地下有關的地質情況。查明建筑場地地下有關的地質情況。2. 提取巖土樣及水樣提取巖土樣及水樣,供室內試驗分析之用。供室

15、內試驗分析之用。3. 利用勘探坑孔進行現(xiàn)場原位試驗和布設長期利用勘探坑孔進行現(xiàn)場原位試驗和布設長期觀測點。觀測點。 2021/3/1431 1.物探物探: 以以專門儀器探測地質體的物理場專門儀器探測地質體的物理場來進行地來進行地層劃分層劃分,判定地質構造、水文地質條件及各種物判定地質構造、水文地質條件及各種物理地質現(xiàn)象的勘探方法。理地質現(xiàn)象的勘探方法。 物探分為物探分為:電法、磁法、震法、重力法及電法、磁法、震法、重力法及放射性勘探放射性勘探,但應用最廣泛的是但應用最廣泛的是電法電法和和震法震法。2021/3/1432 2. 2.鉆探鉆探 利用鉆探機械和工具在巖土層中鉆孔的勘利用鉆探機械和工具

16、在巖土層中鉆孔的勘探方法?？芍苯犹矫鞯貙訋r性、地質構造、地探方法?？芍苯犹矫鞯貙訋r性、地質構造、地下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖下水埋深、含水層類型和厚度、滑坡位置及巖溶情況溶情況,還可取巖心還可取巖心,在鉆孔中試驗。在鉆孔中試驗。2021/3/14331)鉆探方法和設備鉆探方法和設備沖洗鉆探振動鉆探回轉鉆探沖擊鉆探各式鉆機機械洛陽鏟、麻花鉆人力)()(2021/3/14342021/3/14352021/3/14362021/3/14372)2) 鉆孔觀測、編錄與資料整理鉆孔觀測、編錄與資料整理1. 巖心觀察、描述和編錄巖心觀察、描述和編錄2. 鉆孔水文地質觀測鉆孔水文地質觀測3.

17、 鉆進動態(tài)觀測鉆進動態(tài)觀測 2021/3/14382021/3/14392021/3/1440 3.坑探坑探 是用人工或機械掘進的方式來探明地表是用人工或機械掘進的方式來探明地表淺部的工程地質條件淺部的工程地質條件,包括包括:探坑、探槽、斜井探坑、探槽、斜井、淺井、豎井、平洞等。、淺井、豎井、平洞等。 坑探工程的編錄主要是繪制展示圖。坑探工程的編錄主要是繪制展示圖。2021/3/14412021/3/14424. 工程地質勘探的布置工程地質勘探的布置1) 勘探孔平面布置的一般原則勘探孔平面布置的一般原則 在地質測繪和物探的基礎上布置勘探工作在地質測繪和物探的基礎上布置勘探工作 勘探工程的布置與

18、勘察階段相適應勘探工程的布置與勘察階段相適應 勘探布置因建筑物類型和規(guī)模而異勘探布置因建筑物類型和規(guī)模而異 勘探布置應考慮地質條件變化大的部位勘探布置應考慮地質條件變化大的部位 多種勘探方法相互配合多種勘探方法相互配合2021/3/14432) 勘探孔深度確定勘探孔深度確定應根據(jù)建筑類型、勘察階段地質條件復應根據(jù)建筑類型、勘察階段地質條件復雜程度綜合考慮布孔深度。工民建的孔雜程度綜合考慮布孔深度。工民建的孔深應達到地基壓縮層之下（獨立基礎基深應達到地基壓縮層之下（獨立基礎基底下底下1.5倍基礎寬度倍基礎寬度,條形基礎基底下條形基礎基底下3倍倍基礎寬度）或可能的樁基深度之下?；A寬度）或可能的樁

19、基深度之下。2021/3/1444調查調查收集資料收集資料 測繪測繪 物探物探 坑探和鉆探坑探和鉆探室內外試驗室內外試驗 長期觀測長期觀測工程地質勘察的施工程序工程地質勘察的施工程序2021/3/1445工程地質野外試驗工程地質野外試驗優(yōu)點優(yōu)點:1. 可測定難以取樣的可測定難以取樣的巖土體的性質。巖土體的性質。2. 影響范圍大影響范圍大,因而更因而更具代表性。具代表性。3. 可連續(xù)進行可連續(xù)進行,因而可因而可得到完整的地層剖得到完整的地層剖面。面。4. 快速、經濟快速、經濟,能大大能大大縮短勘察周期。縮短勘察周期。缺點缺點:1. 難以控制邊界條件難以控制邊界條件2. 費工費時費工費時,成本高成

20、本高3. 所測參數(shù)和巖土工所測參數(shù)和巖土工程性質之間關系建程性質之間關系建立在大量統(tǒng)計的經立在大量統(tǒng)計的經驗關系之上。驗關系之上。2021/3/1446野外試驗分為三類野外試驗分為三類:1. 巖土力學性質試驗巖土力學性質試驗2. 水文地質試驗水文地質試驗3. 地基處理試驗地基處理試驗2021/3/14471、載荷試驗、載荷試驗 在一定面積在一定面積的承壓板上向地的承壓板上向地基逐級施加荷載基逐級施加荷載,并觀測每級荷載并觀測每級荷載下地基變形特性下地基變形特性,從而評定地基的從而評定地基的承載力承載力,計算地基計算地基的變形模量并預的變形模量并預測基礎的沉降量測基礎的沉降量。2021/3/14

21、482 、靜力觸探試驗、靜力觸探試驗 用靜力將一個內部裝有阻用靜力將一個內部裝有阻力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入力傳感器的圓錐形探頭均勻壓入土中土中,測定土層對探頭的貫入阻力測定土層對探頭的貫入阻力,以此來間接判斷分析地基土的物以此來間接判斷分析地基土的物理力學性質。理力學性質。壓力孔壓探頭：可測孔隙水錐尖阻力和側壁摩阻力雙橋探頭：可分別測出阻力單橋探頭：可測總貫入可分為2021/3/1449靜力觸探成果的應用靜力觸探成果的應用1、劃分土層劃分土層2、估算土的物理力學指標、估算土的物理力學指標3、確定淺基礎的承載力、確定淺基礎的承載力4、預估單樁承載力、預估單樁承載力5、判定飽和砂土和粉土的液化

22、勢、判定飽和砂土和粉土的液化勢靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、靜力觸探具有測試連續(xù)、快速、效率高、功能多的特點功能多的特點,兼勘探與測試雙重作用。適兼勘探與測試雙重作用。適用于粘性土、粉土、砂土用于粘性土、粉土、砂土,但對碎石類土難但對碎石類土難以貫入。以貫入。2021/3/14502021/3/14513、動力觸探試驗、動力觸探試驗1.圓錐動力觸探試驗（圓錐動力觸探試驗（DPT）2.標準貫入試驗（標準貫入試驗（SPT） 其共同點是利用一定的錘擊動能其共同點是利用一定的錘擊動能,將一定將一定規(guī)格的探頭打入土中規(guī)格的探頭打入土中,根據(jù)每打入土中一定根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來判定土的性

23、質深度所需的能量來判定土的性質,并對土進并對土進行分層。行分層。 2021/3/1452標準貫入試驗標準貫入試驗設備主要是設備主要是由貫入器、貫入探桿和穿由貫入器、貫入探桿和穿心錘三部分組成的心錘三部分組成的, 錘重錘重63.5kg,在在76cm的自由落的自由落距下距下,通過圓筒型的貫入通過圓筒型的貫入器器,貫入土層貫入土層15cm,再打再打入入30cm深度深度,以后以后30cm的錘擊數(shù)稱為標貫擊數(shù)的錘擊數(shù)稱為標貫擊數(shù),用用N來表示來表示,一般寫作一般寫作N。2021/3/14532021/3/1454標準貫入試驗成果的應用標準貫入試驗成果的應用1劃分土的類別或土層剖面劃分土的類別或土層剖面;

24、2判斷砂土的密實度及地震液化問題判斷砂土的密實度及地震液化問題;3判斷粘性土的稠度狀態(tài)及判斷粘性土的稠度狀態(tài)及C、 值值;4評定土的變形模量評定土的變形模量E0和壓縮模量和壓縮模量ES;5確定地基承載力。確定地基承載力。2021/3/14554 4、十字板剪切試驗、十字板剪切試驗十字板剪切試驗是用插十字板剪切試驗是用插入軟粘土中的十字板頭入軟粘土中的十字板頭,以一定的速率旋轉以一定的速率旋轉,測出測出土的抵抗力矩土的抵抗力矩,然后換算然后換算成土的抗剪強度。成土的抗剪強度。2021/3/1456現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測巖土體形狀的監(jiān)測巖土體形狀的監(jiān)測:物理力學特性測試物理力學特性測試 變形觀測變形觀測 應力量測應力量測環(huán)境條件的監(jiān)測環(huán)境條件的監(jiān)測:地下水監(jiān)測地下水監(jiān)測 滑坡監(jiān)測滑坡監(jiān)測地基基礎的監(jiān)測地基基礎的監(jiān)測:天然地基的驗槽與監(jiān)測天然地基的驗槽與監(jiān)測 樁基工程的監(jiān)測樁基工程的監(jiān)測 地基加固和處理的監(jiān)測地基加固和處理的監(jiān)測 深基坑支護結構的監(jiān)測深基坑支護結構的監(jiān)測 建筑沉降的監(jiān)測建筑沉降的監(jiān)測 2021/3/1457工程地質勘察資料的整理工程地質勘察資料的整理勘察報告的基本內容勘察報告的基本內容（1 1）委托單位、場地位置、工作簡況、勘察的目的、）委托單位、場地位置、工作簡況、勘察的目的、要求和任務要求和任務; ;（2 2）勘察方法及各項勘