第十二章工程地質(zhì)勘察

1、第十二章工程地質(zhì)勘察 一、工程地質(zhì)勘察的目的一、工程地質(zhì)勘察的目的 就在于用各種勘察手段和方法、調(diào)查研就在于用各種勘察手段和方法、調(diào)查研究和評價建筑場地和地基的工程地質(zhì)條件，究和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，為設(shè)計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料，以保證工程的技術(shù)可能、經(jīng)濟合理和安全以保證工程的技術(shù)可能、經(jīng)濟合理和安全可靠?？煽?。工程地質(zhì)條件：工程地質(zhì)條件：就是和工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)條件，它包括：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土石特征、水丈地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、工程地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料等七方面條件。 工程地質(zhì)性質(zhì)：工程地質(zhì)性質(zhì)：指工程建筑的設(shè)計、施工和保證正常使用可

2、能產(chǎn)生影響的那些性質(zhì)，一般掐培土體的容重、比重、孔隙性、壓縮性、抗剪性等五方面內(nèi)容。 規(guī)定，所有建筑必須先要有工程勘察設(shè)計資料，否則視為無證施工。 其程序為：可行性勘察、初步勘察、詳細勘察。 可行性研究勘察的目的是為了取得幾個場址方案的主要工程地質(zhì)資料，并對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價。 選址階段勘察的內(nèi)容，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形、地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)曲工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗，并在搜集和分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過工程地質(zhì)工作去了解場地的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、地下水狀態(tài)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等問題。 選擇場址的原則之一是避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)：

3、 1、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育且對建筑物構(gòu)成直接危害或潛在威脅的場地； 2、設(shè)計地震烈度為8度或9度的發(fā)震斷裂帶； 3、受洪水或地下水不利影響的場地。 4、在可開采的地下礦床或礦區(qū)的未穩(wěn)定的采空區(qū)上的場地。 工程地質(zhì)條件：工程地質(zhì)條件：就是和工程建設(shè)有關(guān)的地質(zhì)條件，它包括：地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、土石特征、水丈地質(zhì)條件、物理地質(zhì)現(xiàn)象、工程地質(zhì)現(xiàn)象、天然建筑材料等七方面條件。 工程地質(zhì)性質(zhì)：工程地質(zhì)性質(zhì)：指工程建筑的設(shè)計、施工和保證正常使用可能產(chǎn)生影響的那些性質(zhì)，一般掐培土體的容重、比重、孔隙性、壓縮性、抗剪性等五方面內(nèi)容。 規(guī)定，所有建筑必須先要有工程勘察設(shè)計資料，否則視為無證施工。 其程序為：可行性勘察

4、、初步勘察、詳細勘察。 可行性研究勘察的目的是為了取得幾個場址方案的主要工程地質(zhì)資料，并對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價。 選址階段勘察的內(nèi)容，主要側(cè)重于收選址階段勘察的內(nèi)容，主要側(cè)重于收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形、地貌、地震、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)曲工程地質(zhì)資料及當?shù)氐牡V產(chǎn)和附近地區(qū)曲工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗，并在搜集和分析已有資料的基建筑經(jīng)驗，并在搜集和分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過工程地質(zhì)工作去了解場地的地礎(chǔ)上，通過工程地質(zhì)工作去了解場地的地層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、層、巖性、地質(zhì)構(gòu)造、巖石和土的性質(zhì)、地下水狀態(tài)、不良地質(zhì)現(xiàn)象等問題。地下水狀態(tài)

5、、不良地質(zhì)現(xiàn)象等問題。 選擇場址的原則之一是避開下列工程地質(zhì)條件惡劣的地區(qū)： 1、不良地質(zhì)現(xiàn)象發(fā)育且對建筑物構(gòu)成直接危害或潛在威脅的場地； 2、設(shè)計地震烈度為8度或9度的發(fā)震斷裂帶； 3、受洪水或地下水不利影響的場地。 4、在可開采的地下礦床或礦區(qū)的未穩(wěn)定的采空區(qū)上的場地。 初步勘察內(nèi)容應(yīng)符合初步設(shè)計或擴大初步設(shè)計階段的要求。 初步勘察階段應(yīng)對場地內(nèi)各建筑地段的穩(wěn)定性作出局部評價，從而對工程建筑提供地質(zhì)資料。同時還對不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治方案提供資料和建議。 初步勘察的任務(wù)： 1、地層及構(gòu)造 2、巖石和土的物理力學(xué)性質(zhì) 3、地下水埋藏條件。 4、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分布范圍、對場地穩(wěn)定性的影響及其

6、發(fā)展趨勢。 5、對地震設(shè)防烈度為7及7以上建筑物，應(yīng)判定場地和地震效應(yīng)。 （三）詳細勘察（三）詳細勘察 1、 詳細勘察的目的是對建筑地基作出工程地質(zhì)評價，為地基基礎(chǔ)設(shè)計地基處理和加固以及不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治提供工程地質(zhì)資料。 詳細勘察的任務(wù)就在于針對具體建筑地基或具體地質(zhì)問題，為進行施工圖設(shè)計和施工提供依據(jù) 必須查明： 1、建筑物范圍內(nèi)地層結(jié)構(gòu)、巖石和土的物理力學(xué)性質(zhì)； 2、對地基的穩(wěn)定性、承載力作出評價。 3、有關(guān)地下水的埋藏條件、侵蝕性、地層和透水性和水位變化。 4、地基土及地下水在建筑物施工和使用中可能產(chǎn)生的變化及影響。 5、基坑發(fā)生涌水和流砂的可能性，并提供防治建議。 二、工程地質(zhì)勘察的

7、內(nèi)容及要求：二、工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容及要求： （一）查明建筑物范圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖石和土的物理力學(xué)性質(zhì)，并對地基的穩(wěn)定性及承載能力作出評價。 （二）提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防止工作所需的計算指標及資料。 （三）查明地下水的埋藏條件，滲透性、水位變化。 要求：工程地質(zhì)勘察的點線布置按勘察規(guī)范進行。 （一）收集資料 收集資料工作十分重要，對可能出現(xiàn)的地層情況及工作方法起到關(guān)鍵性的指導(dǎo)作用。對現(xiàn)場的地層組合、特點須認真分析，收集曾工作過的施工人員工作資料。 （二）現(xiàn)場踏看 在進場前踏看，對地形、地貌特征有充分了解，為鉆探工作做好準備，避免誤工。 （三）氣象資料 以野外工作為主，氣象資料收集工作很重要，氣候條件

8、對工作能否順利非常重要。 （四）后勤工作： 勘察場地的條件，后勤材料的提供是否及時，能高效、經(jīng)濟地完成勘察工作很重要。 目前，我國國內(nèi)在工程地質(zhì)勘察中普遍采用掘探法、鉆探法和觸探法。 （）掘探法）掘探法 掘探法是一種不必使用專門機具的常用勘探方法。采用現(xiàn)場開挖探槽或探井，直觀地了解地層情況。該方法一般只能了解3米深度內(nèi)的地層情況，在開挖時還須進行必要的支護。 （二）鉆探法（二）鉆探法 （二）鉆探法（二）鉆探法 1、鉆探工作簡述 在工程地質(zhì)勘察中，鉆探是目前最廣泛使用和最有效的勘探手段之一，它是利用機械動力設(shè)備，使鉆具回轉(zhuǎn)或沖擊，在地殼中鉆進直徑小、深度大的圓柱形空間的鉆孔，在鉆孔內(nèi)進行原位測試

9、，取出巖芯進行分析，直達到預(yù)計深度為止。目的是查明擬建場地內(nèi)地基土層的特征、土層劃分、厚度及其分布情況。并測定其物理力學(xué)性質(zhì)指標，為選定建筑場地的位置，確定地基持力層和基礎(chǔ)方案提供工程地質(zhì)資料，作為設(shè)計的依據(jù)。 我國工程地質(zhì)鉆探工藝有沖擊鉆探、回轉(zhuǎn)鉆探、振動鉆探等單一和組合的多種鉆進工藝。工程鉆探用的鉆機類型有輕型取樣鉆機、巖芯鉆機、車裝式鉆機、沖擊式鉆機等。目前使用較為普遍的是液壓回轉(zhuǎn)鉆機，如北京探礦廠XY1型油壓式鉆機。 鉆探時應(yīng)符合下列規(guī)定： a、鉆進深度、巖土分層深度的測量誤差范圍應(yīng)為0。05米。由鉆機記錄員進行班報表登記，檢查和丈量鉆桿，鉆進中要準確計量鉆桿總長和機上余尺長度，立軸主

10、動鉆桿十鉆桿十巖芯鉆頭機上余尺一機高，即為孔深?，F(xiàn)場編錄地質(zhì)員根據(jù)班報表和巖芯進行巖土分層描述工作。 b、非連續(xù)取芯鉆進的田次進尺，對螺旋鉆探應(yīng)在1米以內(nèi)；對巖芯鉆探應(yīng)在2米以內(nèi)（并小于吉芯管長度）。 c、對鑒別地層天然濕度的鉆孔，在地下水位以上應(yīng)進行干鉆。當必須加水或使用循環(huán)液（例泥漿鉆進）時，應(yīng)采用雙層巖芯管鉆進。 d、巖芯鉆探應(yīng)保證巖芯采取率。 由鉆機記錄員負責(zé)記錄的回次巖芯采取率反映的是鉆進每一回次的情況，不是分層或整個鉆孔的情況。地質(zhì)編錄員負責(zé)在柱狀圖上表示的巖芯采取率一般是分層巖芯采取率，即分層巖芯長度盼層進尺之比（%）。 對既要求直觀鑒別地層，又要求采取不擾動土樣的情況下，回次采

11、取率粘性土不應(yīng)小于80%，砂性土、花崗巖殘積土不應(yīng)小于65，強風(fēng)化巖破碎巖石不應(yīng)小于65，堅硬完整巖層不應(yīng)小子80。如果勘察要求降低，對鉆探的要求也可相應(yīng)地放寬。對需要重點查明的部位或有特殊要求的工程則應(yīng)提高巖芯采取率可采用單動二重管等取土器采取95100 %的巖芯。 （）靜力觸探適用范圍）靜力觸探適用范圍 靜力觸探試驗（CPT）是在靜壓力作用下，將一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速地壓人試驗土層，用阻力傳感器量測出土的貫人阻力，由于貫人阻力的大小與土層工程地質(zhì)性質(zhì)有關(guān)。是普遍采用的一種原位測試手段。 靜力觸探試驗主要適用于軟土、粘性土、粉土、疏松中密的砂土，對雜填土、密實的砂土、碎石土和基巖是不適用的

12、。靜力觸探是一種快速、精密、簡單的勘測手段，對于薄層，軟弱夾層、軟層、用鉆探難以采樣者具有顯著的優(yōu)越性。一般粘性土和砂的勘探深度30m左右，飽和軟粘50m左右，上海地區(qū)曾做到75m左右。 1、靜力觸探的貫入設(shè)備 （1）加壓裝置：加壓裝置的作用是將探頭壓人土層中，按加壓方式可分為：手搖式、齒輪機械式、液壓式和液化連續(xù)貫人程序控制式四種。 （2）反力裝量：反力裝置有地錨、重物和車輛自重三種類型。 2、探頭 國內(nèi)常用的電阻或探頭（即電阻應(yīng)變式阻力傳感器）可分為單橋探頭和雙橋探頭兩種（圖121 ），單橋探頭的主要規(guī)格見表122。3、操作要點（1）整平場地，設(shè)置反力裝置，安裝觸探機，以保證探桿垂直貫人。

13、（2）選用適當探頭，檢查探頭和量測記錄儀器是否合格和正常，接通電源。（3）貫入土中0510砘，然后提升5 crn左右，靜置約10分鐘，調(diào)整零位或測記初讀數(shù)。（4）正式開始貫人，并記錄貫人阻力，在6m以內(nèi)每l2m測記一次零讀數(shù)，超過6m后每56m測記一次需讀數(shù)。（5）到達預(yù)定深度后，測記竄瀆數(shù)，提升探桿和探頭，拆除設(shè)備。（6）試驗中注意監(jiān)視探頭和儀器工作是否正常，探頭是否偏斜；探桿是否彎曲，反力系統(tǒng)是否有效等并詳細記錄。 4、主要技術(shù)要求 （1）探頭的非線性誤差、重復(fù)性誤差、滯后誤差、溫飄、歸苓誤差在室內(nèi)率定時均不應(yīng)大于1Fs。在現(xiàn)場試驗時，應(yīng)檢驗現(xiàn)場的歸零誤差（3）。它是試驗質(zhì)量的重要指標。

14、（2）觸探儀安置要穩(wěn)要，用水準尺將支架調(diào)平。鉆桿應(yīng)垂直貫人，先下的5m直線度誤差應(yīng)小于0.05，以后的鉆桿直線度誤差小于0.1。 （3貫人速度應(yīng)勻速，貫人標準速率宜為205 mrns。 （4）應(yīng)保證有足夠的反力和起撥力，貫人深度記錄的誤差范圍應(yīng)為0.1 （5）觸探儀要注慧養(yǎng)護及維修，操作時要注意安全，操作現(xiàn)場應(yīng)避開地下電纜、高壓輸電線路等。 （三）靜力觸探的資料整理和成果應(yīng)用（三）靜力觸探的資料整理和成果應(yīng)用 1、靜力觸探資料整理、靜力觸探資料整理 （1）原始數(shù)據(jù)修正。當記錄深度與實際深）原始數(shù)據(jù)修正。當記錄深度與實際深度有出錄時，應(yīng)按深度線性修正深度誤差。度有出錄時，應(yīng)按深度線性修正深度誤差

15、。歸零檢查的深度間隔按線性內(nèi)插法對測試歸零檢查的深度間隔按線性內(nèi)插法對測試值加以零飄修正。值加以零飄修正。 （2）算出各點的比貫人阻力）算出各點的比貫人阻力Ps（單橋探（單橋探頭）、錐頭阻力頭）、錐頭阻力qc及側(cè)壁摩阻力及側(cè)壁摩阻力fs以及摩以及摩阻力貫阻力貫Rs（雙橋探頭）。（雙橋探頭）。 （3）繪制觸探曲線： （4）劃分土層界線。結(jié)合相鄰鉆孔資料和地區(qū)經(jīng)驗，根據(jù)靜探曲線的大小和形態(tài)特征進行土層工程分層，確定分層界線。土層劃分應(yīng)考慮超前和滯后的影響。 （5）計算單孔各分層的貫人阻力時，可采用算術(shù)平均值法和按線采用面積法。 2、靜力觸探的成果應(yīng)用 根據(jù)靜力觸探資料，利用地區(qū)經(jīng)驗關(guān)系可以估算土的

16、強度、壓縮性、承載力、單樁承載力、沉樁可能性和判定液化趨勢等。 在巖土工程勘察時，巖土工程師應(yīng)結(jié)合工程特點，有針對性地著眼于設(shè)計和施工的需要，提供地下水的完整資料。并評價地下水的作用和影響，從而預(yù)測可能的后果和提出工程防治措施。 一、巖土工程勘察中應(yīng)重點評價地下水對巖土體和建筑物基礎(chǔ)的作用和影響，預(yù)測可能產(chǎn)生的巖土工程危害，提出防治措施建議。 二、巖土工程勘察中還應(yīng)密切結(jié)合建筑物基礎(chǔ)選型的需要，查明有關(guān)水文地質(zhì)問題，提供選型所需要的水文地質(zhì)資料。 三、巖土工程勘察中不僅要查明地下水的天然狀態(tài)和天然條件，更重要的是要分析預(yù)測在人為工程活動中地下水天然狀態(tài)和天然條件的變化，及其對巖土體和建筑物的反

17、作用，這是巖土工程設(shè)計與施工中必然遇到的問題。 四、巖土工程勘察中的水文地質(zhì)評價內(nèi)容，應(yīng)根據(jù)工程特點、氣候條件等，分析地下水位、水質(zhì)及動態(tài)變化產(chǎn)生的對巖土體及建筑物的力學(xué)作用和物理、化學(xué)作用。 （）地下水對巖土體及建筑物的物理、化學(xué)作用的評價內(nèi)容舉例如下： 1、對埋藏在地下水位以下的基礎(chǔ)，應(yīng)根據(jù)環(huán)境類別如氣候、滲透性等，評價地下水對混凝土和鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕性； 2、對選用軟質(zhì)巖石、強風(fēng)化巖、殘積土、膨脹土等土體作為地基塞礎(chǔ)持力層的建筑場地，應(yīng)根據(jù)地下水位埋藏深度及動態(tài)變化資料，評價地下水活動對上述巖土體可能產(chǎn)生的軟化、崩解、脹縮等有害作用； （二）地下水對巖土體及建筑物的力學(xué)作用的評價內(nèi)容舉例如下

18、： 1、在地基基礎(chǔ)壓縮層的范圍內(nèi)存在松散飽和的粉細砂或粉土層，基礎(chǔ)工程施工過程中可能引起水頭差時，應(yīng)根據(jù)地下水動水壓力變化資料，預(yù)測產(chǎn)生潛蝕、流砂、管涌的可能性； 2、當基礎(chǔ)下部存在承壓含水層時，在評價基坑開挖后，應(yīng)注意引起承壓水頭壓力沖毀基坑底板，造成突涌的可能性； 3、在地下水位以下開挖基坑、采取排水措施時，應(yīng)根據(jù)抽水試驗資料，評價含水層的滲透性和富水性，以及由于工程施工降水，在地下水位下降影響范圍內(nèi)，能否引起土體沉降、地面沉降或邊坡失穩(wěn)影響周圍建筑物的穩(wěn)定性。 （）、前言）、前言 報告應(yīng)敘述工程項目、地點、類型、規(guī)模、荷載、擬采用的基礎(chǔ)形式；工程勘察的發(fā)包單位，承包單位；勘察任務(wù)和技術(shù)要

19、求；勘察場地的位置、范圍；布置鉆孔的單位（甲方或設(shè)計單位）和布置原則；孔位座標和孔口標高的測量方法及引測點；施工機具，機器設(shè)備和鉆探、取樣、原位測試方法；勘察的起止時間；完成的工作量和質(zhì)量評述；勘察工作所依據(jù)的主要規(guī)范、規(guī)程；其它需要說明的問題。 地質(zhì)地貌決定了一個建筑工地的場地條件和地基巖土條件： 1、場地的地形和地貌 包括勘察場地的地貌部位，主要形態(tài)、次一級地貌單元的劃分。如場地小及地貌簡單，就著重論述地形的平整程度、相對高差。 2、場地地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)環(huán)境和不良地質(zhì)現(xiàn)象 調(diào)查勘察場地及其周圍地質(zhì)構(gòu)造、地質(zhì)環(huán)境破壞程度、有無泥石流溝谷、滑坡、崩塌、潛蝕、土洞等不良地質(zhì)現(xiàn)象。如在碳酸鹽類分布區(qū)

20、，則要敘述巖溶的發(fā)育及其分布、埋藏情況。 1、分層原則 土層按地質(zhì)時代、成因類型、巖性、狀態(tài)、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。巖層按巖性、風(fēng)化程度、物理力學(xué)性質(zhì)劃分。巖土分層時，應(yīng)首先將不同地質(zhì)時代或不同地質(zhì)成因的巖土劃分為一級單元，再按一級單元的巖性細分為二級單元，逐級進行劃分。鉆孔之間的連線應(yīng)符合地質(zhì)規(guī)律。厚度小、分布局限的可作夾層、透鏡體處理，厚度小而反復(fù)出現(xiàn)者可作互層處理。 2、分層編號方法 一般在剖面圖上進行分層，然后按自上而下由小到大順序編號 （1）分布：通常有“普通”“較普遍”“廣泛”“較廣泛”“局限”“僅見于”等用語。對于分布較普遍或較廣泛的層位，要說明缺失的孔號。 （2）埋藏條件：包括土巖

21、層頂面埋藏深度、標高、厚度。如場地較大，分層埋深和厚度變化較大，則應(yīng)指出埋深和厚度最大、最小的孔號或地段。 （3）巖性和狀態(tài)：見柱狀圖。 （4）取樣和實驗數(shù)據(jù)：應(yīng)敘述取樣個數(shù)、 主要物理力學(xué)指標。盡量列表表示實驗結(jié)果，文中可只敘述決定土層力學(xué)強度的主要指標，例如填土的壓縮模量、淤泥和淤泥質(zhì)土的天然含水量、粘性土的孔隙比和液性指數(shù)、粉土的孔隙比和含水量、紅粘土的含水比和液塑比。對敘述這些物理力學(xué)指標，應(yīng)說明刪除異常數(shù)據(jù)的原因，應(yīng)有數(shù)據(jù)的數(shù)量、數(shù)據(jù)的范圍值、平均值、標準差、變異系數(shù)，以及計算出的地基承載力和強度指標的標準值（也可列表表示）以便設(shè)計部門選用。 （5）原位測試情況：說明測試的方法，應(yīng)說明刪除異常數(shù)值的原因，提供有關(guān)巖土參數(shù)的數(shù)據(jù)的數(shù)量、數(shù)