第二章 工程地質(zhì)勘察

1、第二章第二章工程地質(zhì)勘察工程地質(zhì)勘察2第一節(jié)第一節(jié) 概述概述v場地和地基的概念場地和地基的概念 場地是工程建筑所處的和直接使用的有效面積的土地。 地基是指直接承托建筑物基礎(chǔ)的那一部分范圍很小的場地。v地基評價地基評價 為保證工程安全，一方面必須通過工程勘察來確定場地本身的穩(wěn)定性，另一方面還必須驗證地基本身的強(qiáng)度及變形是否滿足建筑物的安全及使用要求。3第二節(jié)第二節(jié) 工程勘察目的與原則工程勘察目的與原則v工程勘察的目的工程勘察的目的 工程勘察的目的在于以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。4第二節(jié)第二節(jié) 工程勘察目的與原則工程勘察

2、目的與原則v工程勘察原則工程勘察原則(1)在理論、方法和經(jīng)驗上，做到工程地質(zhì)、土力學(xué)和巖體力學(xué)相結(jié)合，定性與定量相結(jié)合 (2)在工程實踐上，做到勘察與設(shè)計、施工密切配合，技術(shù)可靠與經(jīng)濟(jì)合理統(tǒng)一，巖土條件與建設(shè)要求統(tǒng)一(3)把巖土體既看成地質(zhì)體，又看成力學(xué)介質(zhì)體，及工程的實體(4)參數(shù)選擇考慮巖土體的變異，非均勻性及各項異性(5)工程勘察以實際觀測數(shù)據(jù)和巖土性狀為依據(jù)(6)方案比較5第三節(jié)第三節(jié) 工程勘察分類工程勘察分類工程勘察（按工程門類）建筑工程勘察線路勘察水工建筑勘察港工建筑勘察近海工程勘察核電工程勘察6第四節(jié)第四節(jié) 工程勘察階段工程勘察階段v工程勘察階段規(guī)劃性勘察初步勘察詳細(xì)勘察施工勘察

3、v勘察基本要求 規(guī)劃性勘察（選址勘察）：取得幾個場址方案的主要工程地質(zhì)資料。 初步勘察：查明建筑場地不良地質(zhì)現(xiàn)象的原因、分布范圍、危害程度及其發(fā)展趨勢 詳細(xì)勘察：針對具體建筑物地基或具體工程地質(zhì)問題，為進(jìn)行施工圖設(shè)計和施工提供可靠的依據(jù)或設(shè)計參考數(shù)據(jù) 詳勘的手段主要是勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗v勘察任務(wù)書7第五節(jié)第五節(jié) 工程勘察方法工程勘察方法v工程地質(zhì)測繪與調(diào)查工程地質(zhì)測繪與調(diào)查 工程地質(zhì)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)查研究的測繪工作，為評價場地工程地質(zhì)條件及合理確定勘查勘探工作提供依據(jù)。 對建筑場地的穩(wěn)定性進(jìn)行研究是工程地質(zhì)

4、調(diào)查和測繪的重點。 8v勘探工作 勘探是地基勘查工程中查明地下地質(zhì)情況的一種必要的手段，它是在地面的工程地質(zhì)測繪和調(diào)查所取得各項定性資料的基礎(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。 勘探工作包括坑探、鉆探、觸探和地球物理勘探。9 坑探 坑探是在建筑場地挖探井（槽）以取得直觀資料和原狀土樣。 探井的平面形狀一般采用1.5m1.0m的矩形或直徑0.81.0m的圓形，深度視地層土質(zhì)和地下水埋藏深度等條件而定，一般是23m。 10取樣步驟： （1）指定深度挖一土柱，土柱直徑略大于取土筒直徑； （2）土柱頂削平，放兩端開口的金屬筒，一邊削土，一邊下壓，筒完全套入土柱后切斷土柱； （3）削平筒兩端

5、土，蓋上筒蓋。11 鉆探 鉆探是利用鉆機(jī)在地層中鉆孔，以鑒別和劃分地層，并可沿孔深取樣，以測定巖石和土層的物理力學(xué)性質(zhì)，有些性質(zhì)也可直接在孔內(nèi)進(jìn)行原位測試。 鉆機(jī)分回旋式、沖擊式兩種。 鉆孔分技術(shù)孔和鑒別孔兩類。 取土器按上部封閉裝置的結(jié)構(gòu)形式，可分為活閥式和球閥式兩種。 鉆探時，采用擊入式和壓入式兩種方式在鉆孔中取得原狀土樣。1213 觸探 觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭壓入土層，并測出各層土對觸頭的貫入阻力大小的指標(biāo)，間接判斷土層性質(zhì)的勘探方法和原位測試技術(shù)。 作為勘探手段，可用于劃分土層。 作為測試技術(shù)，可估計地基承載力和土的變形指標(biāo)。 14 靜力觸探 借靜力將觸探頭壓入土層，用電

6、測技術(shù)測得貫入阻力來判斷土的力學(xué)性質(zhì)。 優(yōu)點：快速、連續(xù)，在擬定樁基方案時采用。 靜力觸探儀分機(jī)械式和油壓式兩類。 靜力觸探設(shè)備中的核心部分是觸探頭，按結(jié)構(gòu)分為單橋和雙橋兩種。 單橋橋頭所測到的是包括錐尖阻力和側(cè)壁摩擦力在內(nèi)的總貫入阻力P(kPa) ，通常用貫入比阻力表示 Ps=P/A 雙橋探頭可以測出錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總摩阻力Pt（kN）。通常以錐尖阻力qc(kPa)和側(cè)壁摩阻力fs(kPa )表示： qc = Qc/A fs= Pt/Fs 摩阻比 Rs = fs/ qc 100% 15161718 地基土的承載力取決于土本身力學(xué)性質(zhì)，而靜力觸探所得的比貫入阻力等指標(biāo)在一定程度上反

7、映了土的某些力學(xué)性質(zhì)。 根據(jù)靜力觸探資料可間接地按地區(qū)性經(jīng)驗關(guān)系估算土的承載力、壓縮性指標(biāo)和單樁承載力特征值。19 動力觸探 動力觸探一般是將一定質(zhì)量的穿心錘，以一定高度自由下落，將探頭貫入土中，記錄貫入一定深度所需要的錘擊次數(shù)，并以此判斷土的性質(zhì)。 動力觸探的兩種方法 標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗 輕便觸探實驗20 標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗應(yīng)與鉆探工作相配合，并以鉆機(jī)為基礎(chǔ)，加上標(biāo)準(zhǔn)貫入器、觸探桿和穿心錘等設(shè)備等來進(jìn)行。 實驗時，以63.5kg的穿心錘以76cm的落距自由下落，將貫入器垂直打入土層中15cm（此時不計錘擊數(shù)），以后打入土層30cm的錘擊數(shù)，即為實測的錘擊數(shù)N，然后拔出貫入器，取出其中的土樣進(jìn)行鑒別描述。

8、21 標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗中，隨著鉆桿入土長度的增加，桿側(cè)土層的摩阻力以及其他形式的能量消耗也增大，因而使得錘擊數(shù)N值偏大。當(dāng)鉆桿長度大于3m，錘擊數(shù)按下式矯正： N=a N 標(biāo)準(zhǔn)貫入實驗測得的錘擊數(shù)N，可用于確定地基土的承載力。估計土的抗剪強(qiáng)度和黏性土的變形指標(biāo)、判別黏性土的稠度和砂土的密實度以及估計地震時砂土液化的可能性。2223輕便觸探實驗 優(yōu)點：設(shè)備簡單、操作方便，適用于粉土、黏性土和黏性素填土地基的勘察。 缺點：觸探深度限于4m以內(nèi) 實驗方法：先用輕便鉆具開孔至被試土層，然后以手提高質(zhì)量為10kg的穿心錘，使其以50cm的落距自由下落，這樣連續(xù)沖擊，把尖錐垂直打入土層，每貫入30cm的錘擊數(shù)

9、稱為N10。 應(yīng)用輕便觸探指標(biāo)，可確定黏性土和素土的承載力。24 旁（橫）壓實驗 適用于原位測定黏性土、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)系。 1933年，德國Kongler曾用一根可以膨脹的橡皮管在鉆孔中加壓，測定不同深度處土的壓縮性。后來Menard改進(jìn)了這種儀器，這種儀器稱為Menard旁測儀。 我國早期設(shè)計的一種旁壓儀，由旁壓器、量測與輸送系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)三部分組成。 25 量測所加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)系曲線。該曲線分為三個階段： 一、橡皮膜膨脹與孔壁接觸的階段，最后與孔壁完全貼緊，貼緊時的壓力，P0相當(dāng)于原位總的水

10、平應(yīng)力； 二、相當(dāng)于彈性變形階段，壓力Pt為開始屈服的壓力； 三、發(fā)生局部塑性流動，最后達(dá)到極限壓力P126地球物理勘探 兼有勘探和測試雙重功能。 利用不同巖層、土層、地質(zhì)構(gòu)造的不同物理性質(zhì)，如導(dǎo)電性、磁性、彈性、濕度、密度等差異，通過專門的物理探測儀器的測量。27v測試工作及指標(biāo)整體 （一）測試工作的內(nèi)容 粘性土、粉土天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮系數(shù)和抗剪強(qiáng)度實驗。 砂土顆粒分析，天然密度、天然含水量、土粒比重及自然休止角。 碎石土必要時，進(jìn)行顆粒分析 巖石飽和單軸抗壓強(qiáng)度實驗 判斷地下水對混凝土的腐蝕性時，一般測定：22322PHClSOHCOCa,MgCOCO-2-4

11、值，及游離的和腐蝕性的282930第六節(jié)第六節(jié) 工程勘察報告工程勘察報告勘察報告書的內(nèi)容 地基勘察的最終成果是以報告書的形式提出的。 勘察結(jié)束后，把取得的野外工作和室內(nèi)試驗記錄和數(shù)據(jù)以及搜集到各種直接和間接資料分析整理、檢查校對、歸納總結(jié)后做出場地的工程地質(zhì)評價。 這些內(nèi)容，最后以簡要明確的文字和圖表編成報告書。31勘察報告書的內(nèi)容： （1）任務(wù)要求和勘察工作概況 （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)計烈度 （3）場地的地層分布、巖石和土的均勻性、物理力學(xué)性質(zhì)、地基承載能力和其他設(shè)計計算指標(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）對建筑場地地基進(jìn)行綜合的工

12、程地質(zhì)評價，對場地的穩(wěn)定性和適宜性做出結(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。32所附圖表有下列幾種： 勘探點平面布置圖 工程地質(zhì)剖面圖 地質(zhì)柱狀圖或綜合地質(zhì)柱狀圖 土工試驗成果表 其他測試成果表（現(xiàn)場荷載測試、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、靜力初探試驗、旁壓試驗）33v常用圖表的編制方法 （一）勘探點平面布置圖 在建筑場地地形圖上，把建筑物的位置、各類勘探、測試點的編號、位置用不同的圖例表示出來。并注明各勘探、測試點的標(biāo)高和深度、剖面線及編號等。 （二）鉆孔柱狀圖 根據(jù)鉆孔的現(xiàn)場記錄整理出來的。記錄中除標(biāo)明鉆進(jìn)的工具、方法和具體事項外，其主要的內(nèi)容是關(guān)于地層的分布（層面的深度、層厚）和地層的名稱和

13、特征的描述。 試驗成果與野外鑒別不一致時，一般以測試結(jié)果為主。34（三）工程地質(zhì)剖面圖 柱狀圖只反映場地某一勘探點處地層的豎向分布情況；剖面圖則反映某一勘探線上的地層沿豎向和水平方向的分布情況。 勘探線的布置常與主要地貌單元或地質(zhì)構(gòu)造線垂直或與建筑物軸線一致，所以工程地質(zhì)剖面圖是勘察報告的最基本的圖件。 剖面圖的垂直距離和水平距離可以采用不同的比例尺。 繪圖時，先將勘探線的地形剖面線畫出，標(biāo)出勘探線上各鉆孔中的地層層面，然后在鉆孔的兩側(cè)分別標(biāo)出層面的高度和深度，再將相鄰鉆孔中相同的土層分界點以直線相連。35（四）綜合地質(zhì)柱狀圖 為了簡明扼要的表示所勘察的地層的層次及主要特征和性質(zhì)，可將該地區(qū)的地層按新老次序自上而下以1：50到1：200的比列繪成柱狀圖。圖上標(biāo)明層厚、地質(zhì)年代，并對巖石和土的特征和進(jìn)行概括的描述。（五）土工試驗成果總表 土的物理力學(xué)指標(biāo)是地基基礎(chǔ)設(shè)計的重要依據(jù)，應(yīng)將土的試驗和原位測試所得的成果匯總列表。36v勘察報告的閱讀和使用（一）地基持力層的選擇 對不發(fā)生威脅場地穩(wěn)定性的不良地質(zhì)現(xiàn)象，地基基礎(chǔ)設(shè)計必須滿足地基承載力和基礎(chǔ)沉降這兩個基本要求，應(yīng)充分發(fā)揮地基的潛力，盡量采用天然地基上淺基礎(chǔ)的