巖土工程勘察復(fù)習(xí)要點(diǎn)(共5頁(yè))

1、巖土工程勘察復(fù)習(xí)要點(diǎn)不良地質(zhì)現(xiàn)象：對(duì)工程建設(shè)不利或有不良影響的動(dòng)力地質(zhì)現(xiàn)象按巖土工程勘察規(guī)范GB50021-02(以下簡(jiǎn)稱規(guī)范)規(guī)定，巖土工程勘察的等級(jí)，是由工程安全等級(jí)、場(chǎng)地和地基的復(fù)雜程度三項(xiàng)因素決定的。地基復(fù)雜程度也劃分為三級(jí)：一級(jí)地基、二級(jí)地基、三級(jí)地基1）一級(jí)地基：符合下列條件之一者即為一級(jí)地基：(1)巖土種類多，性質(zhì)變化大，地下水對(duì)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(yán)重的特殊性巖土，對(duì)工程影響大，需作專門處理的；變化復(fù)雜，同一場(chǎng)地上存在多種的或強(qiáng)烈程度不同的特殊性巖土也屬之。2）二級(jí)地基：符合下列條件之一者即為二級(jí)地基：(1)巖土種類較多，性質(zhì)變化較大

2、，地下水對(duì)工程有不利影響；（2）除上述規(guī)定之外的特殊性巖土。3）三級(jí)地基(1)巖土種類單一，性質(zhì)變化不大，地下水對(duì)工程無(wú)影響；(2)無(wú)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(xì)勘察三個(gè)階段。詳細(xì)勘察的目的，是對(duì)巖土工程設(shè)計(jì)、巖土體處理與加固、不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程進(jìn)行計(jì)算與評(píng)價(jià)，以滿足施工圖設(shè)計(jì)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(cè)繪；(2)勘探與取樣；(3)原位測(cè)試與室內(nèi)試驗(yàn)；(4)現(xiàn)場(chǎng)檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)。工程地質(zhì)測(cè)繪是運(yùn)用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對(duì)與工程建設(shè)有關(guān)的各種地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，初步查明擬建場(chǎng)地或各建筑地段的工程地質(zhì)條件。根

3、據(jù)研究?jī)?nèi)容的不同，工程地質(zhì)測(cè)繪可分為綜合性測(cè)繪和專門性測(cè)繪兩種。工程地質(zhì)測(cè)繪具有如下特點(diǎn)：（1） 工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)地質(zhì)現(xiàn)象的研究，應(yīng)圍繞建筑物的要求而進(jìn)行。（2） 工程地質(zhì)測(cè)繪要求的精度較高。（3） 為了滿足工程設(shè)計(jì)和施工的要求，工程地質(zhì)測(cè)繪經(jīng)常采用大比例尺專門性測(cè)繪。工程地質(zhì)測(cè)繪對(duì)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(dòng)的形跡、特點(diǎn)及與地震活動(dòng)的關(guān)系等。工程地質(zhì)測(cè)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

4、，地貌單元形成與巖性、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(píng)價(jià)建筑場(chǎng)地的穩(wěn)定性，并預(yù)測(cè)其對(duì)各類巖土工程的不良影響。巖土工程勘探的任務(wù)詳細(xì)研究建筑場(chǎng)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(yàn)條件。提供檢驗(yàn)與監(jiān)測(cè)的條件。其他。如進(jìn)行孔中攝影及孔中電視，噴錨支護(hù)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(diǎn)(1)勘探范圍取決于場(chǎng)地評(píng)價(jià)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(jìn)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

5、程都坐落于第四系土層或基巖風(fēng)化殼上，應(yīng)給予特別注意和研究。(3)為了準(zhǔn)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(dòng)破壞。(4)為了實(shí)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(chǎng)試驗(yàn)、監(jiān)測(cè)等緊密結(jié)合，要求巖土工程勘探發(fā)揮綜合效益，對(duì)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(diǎn)：(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(diǎn)。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(jìn)行的鉆探外，孔

6、深一般十余米至數(shù)十米，所以經(jīng)常采用小型、輕便的鉆機(jī)。(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(cè)試和監(jiān)測(cè)等；有些原位測(cè)試往往與鉆進(jìn)同步進(jìn)行，所以不能盲目追求進(jìn)尺。(4)在鉆進(jìn)方法、鉆孔結(jié)構(gòu)、鉆進(jìn)過程中的觀測(cè)編錄等方面，均有特殊的要求。我國(guó)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(dòng)鉆探等；按動(dòng)力來(lái)源又將它們分為人力的和機(jī)械的兩種。機(jī)械回轉(zhuǎn)鉆探的鉆進(jìn)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(jìn)雙層巖心管鉆進(jìn)是復(fù)雜地層中最普遍采用的一種鉆進(jìn)技術(shù)。一般巖心鉆采用的是單層巖心管，其主要的缺點(diǎn)是鉆進(jìn)時(shí)沖洗液直接沖刷巖心，致使

7、軟弱、破碎巖層的巖心被破壞。而雙層巖心管鉆進(jìn)時(shí)，巖心進(jìn)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(jìn)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(dòng)和雙層雙動(dòng)兩類結(jié)構(gòu)，以前者為優(yōu)。鉆孔設(shè)計(jì)書的內(nèi)容要點(diǎn)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(cè)、編錄人員都明確該孔的意義及鉆進(jìn)中應(yīng)注意的問題。這對(duì)于保證鉆進(jìn)、觀測(cè)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(jì)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(jìn)方法、鉆孔類型、孔深、開孔和終孔直徑以及

8、換徑深度、鉆進(jìn)速度及保護(hù)孔壁的方法等。(3)巖土工程要求。包括巖心采取率、取樣、試驗(yàn)、觀測(cè)、止水及編錄等各方面的要求。編錄的項(xiàng)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(jìn)觀測(cè)、試驗(yàn)記錄圖及水文地質(zhì)日志等。(4)說明鉆探結(jié)束后對(duì)鉆孔的處理意見。土體原位測(cè)試技術(shù)的種類土體原位測(cè)試一般是指在巖土工程勘察現(xiàn)場(chǎng)，在不擾動(dòng)或基本不擾動(dòng)土層的情況下對(duì)土層進(jìn)行測(cè)試以獲得所測(cè)土層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分土層的一種土工勘測(cè)技術(shù)?？梢詺w納為下列兩類：(1)土層剖面測(cè)試法。它主要包括靜力觸探、動(dòng)力觸探、扁鏟松脹儀試驗(yàn)及波速法等。(2)專門測(cè)試法。它主要包括載荷試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入實(shí)驗(yàn)、抽水和注

9、水試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。靜力觸探試驗(yàn)(英文縮寫CPT)，是把具有一定規(guī)格的圓錐形探頭借助機(jī)械勻速壓入土中，以測(cè)定探頭阻力等參數(shù)的一種原位測(cè)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(biāo)；(3)確定樁基參數(shù)。動(dòng)力觸探試驗(yàn)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(shí)度及液化勢(shì)(5)確定粘性土稠度及c、值。旁壓試驗(yàn)成果整理及其應(yīng)用試驗(yàn)成果整理旁壓試驗(yàn)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(cè)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

10、的特征，可以求取三個(gè)特征值：(1) 靜止側(cè)壓力p0(2)臨塑壓力pf(3)極限壓力pl試驗(yàn)成果應(yīng)用旁壓試驗(yàn)與載荷試驗(yàn)在加壓方式、變形觀測(cè)、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(biāo)準(zhǔn)值（1） 臨塑壓力法。（2）極限壓力法。2，計(jì)算地基土的旁壓模量十字板剪切試驗(yàn)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(qiáng)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(cè)定軟土中地基及邊坡遭受破壞后的滑動(dòng)面附近土的抗剪強(qiáng)度，反算滑動(dòng)面上土的強(qiáng)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

11、堆載預(yù)壓處理過程中，可用十字板剪切試驗(yàn)測(cè)定地基強(qiáng)度的變化，用于控制施工速率及檢驗(yàn)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(qiáng)度試驗(yàn)主要有直剪試驗(yàn)、單軸和三軸抗壓試驗(yàn)等。常用的應(yīng)力量測(cè)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)法一般在平硐壁面(也可在地表露頭面)上進(jìn)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(duì)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(shí)，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(shí)際上是平硐開挖后壁面處的環(huán)向應(yīng)力。

12、通過量測(cè)應(yīng)力恢復(fù)后的應(yīng)力和應(yīng)變值，利用彈性力學(xué)公式即可求解出測(cè)點(diǎn)巖體中的應(yīng)力狀態(tài)。根據(jù)所采用應(yīng)變計(jì)的類型不同，應(yīng)力恢復(fù)法可分為鋼弦應(yīng)變計(jì)法、電阻片法和光彈應(yīng)變計(jì)法。應(yīng)力恢復(fù)法適應(yīng)于堅(jiān)硬、半堅(jiān)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(shí)，典型情況下的水泵壓力隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖5-18所示。壓力從p0開始增加，到峰值pc1時(shí)，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(shí)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

13、合。當(dāng)再次升壓時(shí)，裂隙將再次張開，壓力達(dá)到峰值pc2后再次降低并穩(wěn)定在ps值附近。利用測(cè)得的幾個(gè)特征壓力pc1、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(gè)水平應(yīng)力值，而鉛直應(yīng)力可大致等于gh。另外，大量的試驗(yàn)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(diǎn)是：量測(cè)深度不受限制、代表性好。試驗(yàn)設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便，測(cè)量結(jié)果直觀，精度高。主要缺點(diǎn)是主應(yīng)力方向難以準(zhǔn)確確定。巖體聲波測(cè)試分為單孔法、跨孔法、和表面測(cè)試法、基本原理當(dāng)巖體受到振動(dòng)、沖擊或爆破作用時(shí)，將激發(fā)不同動(dòng)力特性的應(yīng)力波，根

14、椐波動(dòng)理論可以求得巖體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。成果整理與應(yīng)用(1)按公式計(jì)算巖體的縱、橫波速度(2)按公式計(jì)算巖體動(dòng)彈性參數(shù)(3)按公式計(jì)算巖體的聲學(xué)參數(shù)利用以上各種指標(biāo)可以評(píng)價(jià)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(biāo)進(jìn)行巖體風(fēng)化分帶、巖體分類和確定地下硐室圍巖松弛帶等。點(diǎn)荷載試驗(yàn)是將巖塊試件置于點(diǎn)荷載儀的兩個(gè)球面圓錐壓頭間，對(duì)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(diǎn)荷載強(qiáng)度。此項(xiàng)測(cè)試技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是，可以測(cè)試不規(guī)則巖石試件以及低強(qiáng)度和嚴(yán)重風(fēng)化巖石的強(qiáng)度。巖體回彈錘擊試驗(yàn)基本原理根據(jù)剛性材料的抗壓強(qiáng)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

15、擊后的反作用，使彈擊錘回跳的數(shù)值即為回彈值(R)。此值愈大，表明巖體愈富彈性、愈堅(jiān)硬，反之，說明巖體軟弱，強(qiáng)度低。水平收斂計(jì)目前常用的是帶式收斂計(jì)和鋼尺式收斂計(jì)。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(jìn)行地下水監(jiān)測(cè)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(shí)；當(dāng)?shù)叵滤簧仙龑?duì)構(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(shí)；當(dāng)施工排水對(duì)工程有較大影響時(shí)；當(dāng)施工或環(huán)境條件改變?cè)斐傻目紫端畨毫Α⒌叵滤畨毫Φ淖兓瘜?duì)巖土工程有較大影響時(shí)。地下水監(jiān)測(cè)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

16、降水對(duì)地質(zhì)環(huán)境及附近建筑物的影響；深基、洞室施工，評(píng)價(jià)斜坡、岸邊工程穩(wěn)定和加固軟土地基等進(jìn)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(duì)動(dòng)水壓力的監(jiān)控；當(dāng)工程可能受腐蝕時(shí)，對(duì)地下水水質(zhì)的監(jiān)測(cè)等。巖土參數(shù)可分為兩類：一類是評(píng)價(jià)指標(biāo)，用以評(píng)價(jià)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(jì)算指標(biāo)，用以設(shè)計(jì)巖土工程，預(yù)測(cè)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(shì)，并指導(dǎo)施工和監(jiān)測(cè)。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(shì)，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(biāo)

17、準(zhǔn)差f和變異系數(shù)。巖土工程分析評(píng)價(jià)的內(nèi)容主要包括：(1)場(chǎng)地的穩(wěn)定性和適宜性。(2)為巖土工程設(shè)計(jì)提供場(chǎng)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(jì)參數(shù)。(3)預(yù)測(cè)擬建工程施工和運(yùn)營(yíng)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(duì)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(xiàng)巖土工程方案設(shè)計(jì)的建議。(5)預(yù)測(cè)擬建工程對(duì)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(duì)工程的影響。按規(guī)范規(guī)定，巖土工程計(jì)算應(yīng)按極限狀態(tài)進(jìn)行。所謂“極限狀態(tài)”指的是：整個(gè)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(jì)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(jī)制；巖土體的過量變形或位移導(dǎo)致工程的結(jié)構(gòu)性破