第八章工程地質(zhì)勘察

第八章工程地質(zhì)勘察第一節(jié)工程地質(zhì)勘察階段的與勘察分級第二節(jié)工程地質(zhì)測繪第三節(jié)工程地質(zhì)勘探第四節(jié)現(xiàn)場原位測試第五節(jié)現(xiàn)場監(jiān)測第六節(jié)建筑地基評價第七節(jié)工程地質(zhì)勘察報告的主要內(nèi)容第一節(jié)工程地質(zhì)勘察階段與勘察分級一、工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的工程地質(zhì)勘察的任務(wù)與目的是查明建設(shè)地區(qū)的工程地質(zhì)條件，預(yù)測和分析工程地質(zhì)問題，為工程建設(shè)的規(guī)劃、設(shè)計、施工提供地質(zhì)資料的依據(jù)，以便選擇優(yōu)良的工程場地，使工程建筑與當(dāng)?shù)氐牡刭|(zhì)環(huán)境相適應(yīng)，保證工程建筑的穩(wěn)定安全、經(jīng)濟(jì)合理和正常運(yùn)用。二、工程地質(zhì)勘察的主要方法和手段

在工程地質(zhì)勘察過程中，要采用工程地質(zhì)學(xué)所有的研究方法，包括：地質(zhì)學(xué)方法、試驗(yàn)方法、工程地質(zhì)類比法、模型實(shí)驗(yàn)法、概率統(tǒng)計法和理論計算法。以上各種研究方法在實(shí)際工作中是通過各種工程地質(zhì)勘察方法和手段來實(shí)現(xiàn)的。對于不同的工程要求，不同的工作內(nèi)容，所采用的工程地質(zhì)勘察方法與手段也是不一樣的。但總的來說，一般包括以下幾個方面：

1．工程地質(zhì)測繪；如：地面測繪、航測、衛(wèi)測等，是基礎(chǔ)，是根本。

2．工程地質(zhì)勘探；包括物探、坑探、鉆探等。

3．工程地質(zhì)室內(nèi)試驗(yàn)和原位測試。

4．工程地質(zhì)長期觀測；對房屋變形、地下水位、地面沉降等進(jìn)行動態(tài)的長期觀測。

5．勘察資料的室內(nèi)整理及計算。三、工程地質(zhì)勘察階段由于我們的工作對象是不同的工程，因而對工程地質(zhì)勘察的內(nèi)容和精度的要求是不一樣的。即使是同一工程，在不同的勘察階段對其工作要求和研究的內(nèi)容也不盡相同。按照建設(shè)工程項(xiàng)目管理中對一般工程項(xiàng)目的階段劃分，可將其分為：選址勘察階段、初步勘察階段、詳細(xì)勘察階段。各勘察階段的任務(wù)和工作內(nèi)容如下：

目的：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。任務(wù)：主要是收集整理已有資料，特別是區(qū)域性地質(zhì)、水文地質(zhì)、工程地質(zhì)等資料（包括各種圖件、文字報告、影像資料如航衛(wèi)片等）并在搜集和分析已有資料的基礎(chǔ)上，通過工程地質(zhì)踏勘、工程地質(zhì)測繪等手段去了解場地的地層、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。1、選址勘察選擇場址時應(yīng)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。2、初步勘察對場地內(nèi)建筑地段的穩(wěn)定性做出評價；為確定建筑總平面布置、主要建筑物地基基礎(chǔ)設(shè)計方案以及不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治工程方案做出工程地質(zhì)論證。初步勘察的任務(wù)：1、地層及地質(zhì)構(gòu)造;2、巖石和土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo);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)判定場地的地震效應(yīng)。根據(jù)初勘成果，開展詳細(xì)勘察和專題研究，有針對性地對需解決的工程地質(zhì)問題提出措施，為完成施工圖設(shè)計工作提供一切必需的工程地質(zhì)資料。3、詳細(xì)勘察詳細(xì)勘察的主要任務(wù)：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。需要特別指出的是，由于工程對象、內(nèi)容、行業(yè)管理等不同，在工程地質(zhì)勘察工作的廣度、深度和精度的要求上也有所差別，因而有時可適當(dāng)?shù)睾喜?，但總的原則是隨著工程項(xiàng)目的階段深入，勘察工作的深度將越來越深，精度也會越來越高，而廣度則可能越來越小。四、工程地質(zhì)勘察分級（表8.5）勘察等級確定勘察等級的因素工程安全等級場地等級地基等級一級一級任意任意二級一級任意任意一級二級二級二級二級或三級三級二級三級一級任意任意一級二級二級三級二級三級三級三級二級三級三級二級或三級第二節(jié)工程地質(zhì)調(diào)查測繪一、工程地質(zhì)調(diào)查測繪的主要內(nèi)容二、工程地質(zhì)調(diào)查測繪方法一、工程地質(zhì)測繪的主要內(nèi)容在各種工程地質(zhì)勘察方法中，工程地質(zhì)測繪是最根本最主要的方法。這一方法的本質(zhì)是應(yīng)用地質(zhì)理論知識對地面的地質(zhì)體和地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，以了解地質(zhì)變化規(guī)律。調(diào)查內(nèi)容如下：1．地形、地貌條件；

2．地層巖性條件；

3．地質(zhì)構(gòu)造條件；

4．水文地質(zhì)條件；

5．不良地質(zhì)作用等。二、工程地質(zhì)測繪方法

常用的實(shí)地測繪法有三種：

①路線法它是沿著一些選擇的路線，穿越測繪場地，將沿線所測繪或調(diào)查的地層、構(gòu)造、地質(zhì)現(xiàn)象、水文地質(zhì)、地質(zhì)界線和地貌界線等填繪在地形圖上。觀測路線應(yīng)選擇在露頭及覆蓋層較薄的地方；觀測路線方向大致與巖層走向、構(gòu)造線方向及地貌單元相垂直。

②布點(diǎn)法：它是根據(jù)地質(zhì)條件復(fù)雜程度和測繪比例尺的要求，預(yù)先在地形圖上布置一定數(shù)量的觀測路線和觀測點(diǎn)。觀測點(diǎn)一般布置在觀測路線上，但要考慮觀測目的和要求，如為了觀察研究不良地質(zhì)現(xiàn)象、地質(zhì)界線、地質(zhì)構(gòu)造及水文地質(zhì)等。布點(diǎn)法是工程地質(zhì)測繪中的基本方法，常用于大、中比例尺的工程地質(zhì)測繪。

③追索法:它是沿地層走向或某一地質(zhì)構(gòu)造線，或某些不良地質(zhì)現(xiàn)象界線進(jìn)行布點(diǎn)追索，主要目的是查明局部的工程地質(zhì)問題。追索法通常是在布點(diǎn)法或線路法基礎(chǔ)上進(jìn)行的，它是一種輔助方法。

第三節(jié)工程地質(zhì)勘探勘探的目的與任務(wù)目的：工程地質(zhì)勘探是在工程地質(zhì)測繪的基礎(chǔ)上，為了進(jìn)一步查明地下工程地質(zhì)問題，取得深部地質(zhì)資料而進(jìn)行的。任務(wù)：1.探明建筑場地的巖性及地質(zhì)構(gòu)造； 2.探明水文地質(zhì)條件； 3.探明地貌及不良地質(zhì)現(xiàn)象； 4.提取巖土樣及水樣，提供野外試驗(yàn)條件。勘探的方法：主要有坑探、鉆探、地球物理勘探等方法,在選用時應(yīng)符合勘察目的及巖土的特性。一、物探物探是以專用儀器探測地殼表層各種地質(zhì)體的物理場來進(jìn)行地層劃分，判明地質(zhì)構(gòu)造、水文地質(zhì)及各種物理地質(zhì)現(xiàn)象的地球勘探方法，全稱為地球物理勘探。基本原理:地球存在各種物理場：電場、重力場、磁場、彈性波的應(yīng)力場、輻射場等，由于地質(zhì)體的不同結(jié)構(gòu)和特性（成層必性、裂隙性、含水性等）物理場相應(yīng)有差異性。

與鉆探相比，具有設(shè)備輕便、成本低、效率高、工作空間廣等優(yōu)點(diǎn)。但它由于不能取樣，不能直接觀察，故多與鉆探配合使用。研究巖土電學(xué)性質(zhì)及電場、電磁場變化規(guī)律的電法勘探研究巖土磁性及地球磁場、局部磁異常變化規(guī)律的磁法勘探研究地質(zhì)體引力場特征的重力勘探研究巖土彈性力學(xué)性質(zhì)的地震勘探研究巖土的天然或人工放射性的放射性勘探研究物質(zhì)熱輻射場特征的紅外探測方法研究巖土的聲波和超聲波傳遞和衰減變化規(guī)律的聲波探測技術(shù)。包括：電阻率表示巖土的導(dǎo)電特性，是巖土的一個重要電學(xué)參數(shù)，數(shù)值上等于電流在材料里均勻分布時，該種材料單位立方體所呈現(xiàn)的電阻。不同類型的巖土體有不同的電阻率。電法勘探：是以研究地下地質(zhì)體電阻率差異的勘探方法，也稱電阻率法最為常用：電法勘探二、工程地質(zhì)鉆探1.工程地質(zhì)鉆探的基本概念2.鉆探過程:破碎巖土、采取巖土樣、保全孔壁

3.鉆進(jìn)方法：回轉(zhuǎn)鉆探、沖擊鉆探、振動鉆探和靜壓鉆探四種（適用范圍）3.巖土取樣應(yīng)力求排除各種可能的擾動因素，使試樣的擾動程度降至最小的程度?？辈煲?guī)范對土樣的擾動程度分成四個等級：土試樣質(zhì)量等級劃分滑坡勘察中的鉆探工作4、成果表達(dá)包括內(nèi)容：地質(zhì)年代、巖土層埋藏深度、厚度、底部絕對標(biāo)高、巖土的描述、地下水水位、測量日期、巖土取樣位置等內(nèi)容。單個鉆孔柱狀圖多個鉆孔柱狀圖工程地質(zhì)剖面圖三、坑探采用人工或機(jī)械掘進(jìn)的方式挖槽、坑、井來探明地表以下淺部的工程地質(zhì)條件。類型特點(diǎn)用途試坑深數(shù)十厘米的小坑，形狀不定局部剝除表覆土，揭露基巖；原位測試。淺井從地表向下垂直，斷面呈圓形或方形，深5~15m

確定覆蓋層及風(fēng)化層的巖性及厚度，取原樣土，載荷試驗(yàn)，滲水試驗(yàn)。

探槽

在地表垂直巖層或構(gòu)造線挖掘成深度不大的（小于3~5m）長條形槽子

追索構(gòu)造線、斷層、探查殘坡積層，風(fēng)化巖石的厚度和巖性。

豎井形狀與淺井同，但深度可超過20m，有時需支護(hù)了解覆蓋層厚度及性質(zhì)，構(gòu)造線，巖石破碎情況、巖溶、滑坡等。平洞在地面有出口的水平坑道，深度較大，適用較陡的基巖巖坡調(diào)查斜坡地質(zhì)構(gòu)造，對查明地層巖性、軟弱夾層、破碎帶、風(fēng)化巖層時，效果較好，還可取樣或作原位試驗(yàn)。

第四節(jié)現(xiàn)場原位測試原位測試：在巖土體原有的位置上，在保持巖土的天然結(jié)構(gòu)、天然含水量以及天然應(yīng)力狀態(tài)條件下測定巖土性質(zhì)稱為原位測試。常用方法：靜載荷試驗(yàn)、靜力觸探試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、動力觸探試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。一、

載荷試驗(yàn)1、試驗(yàn)過程:在保持地基土天然狀態(tài)下，在一定面積的承壓板上向地基土逐級施加荷載，并觀測每級荷載下地基土的變形特性，是模擬建筑物基礎(chǔ)工作條件的一種測試方法。儀器設(shè)備承壓板加荷裝置沉降觀測裝置優(yōu)點(diǎn)：對地基土不產(chǎn)生擾動，結(jié)果最可靠、最具有代表性，可直接用于工程設(shè)計。是確定承載力的最主要方法。缺點(diǎn)：價格昂貴、費(fèi)時。試驗(yàn)數(shù)據(jù)整理和應(yīng)用（1）確定地基承載力（2）確定地基土的變形模量（3）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度（4）估算地基土的機(jī)床反力系數(shù)（b）Pa、Pu值不明顯（a）Pa、Pu值明顯（1）地基承載力特征值的確定：

1.當(dāng)p－s曲線上有比例界限時，取該比例界限所對應(yīng)的荷載值；

2.當(dāng)極限荷載小于對應(yīng)比例界限的荷載值的2倍時，取極限荷載值的一半；

3.當(dāng)不能按上述二點(diǎn)確定時，如壓板面積0.25～0.50m2，可取s=(0.01～0.015)b所對應(yīng)的荷載，但其值不應(yīng)大于最大加載量的一半。

4.同一土層參加統(tǒng)計的試驗(yàn)點(diǎn)不應(yīng)少于三點(diǎn)，當(dāng)試驗(yàn)實(shí)測值的極差不超過其平均值的30％時，取此平均值作為該土層的地基承載力特征值fak。pspPaPuS(2)．計算變形模量E0

二、

靜力觸探靜力觸探（CPT）：是借助機(jī)械把一定規(guī)格的圓錐形探頭勻速壓入土中，通過測定探頭的端阻qｃ，側(cè)壁摩阻力fｓ來確定土體的物理力學(xué)參數(shù)，劃分土層的一種土體勘測技術(shù)。設(shè)備組成：貫入裝置（包括反力裝置）傳動裝置（包括液壓和機(jī)械兩種）3.測量與記錄顯示裝置按探頭功能分：單橋靜力觸探、雙橋靜力觸探單用（橋）探頭雙用（橋）探頭國際標(biāo)準(zhǔn)探頭的規(guī)格：錐頭頂角60°、底面積10cm2、側(cè)壁摩擦筒面積150cm2、透水石在錐底單橋探頭：測定一個觸探指標(biāo)——比貫入阻力PsPs=P/A雙橋探頭：測定兩個觸探指標(biāo)——錐尖阻力qc和側(cè)壁摩阻力fs。qc=Qc/A；fs=Pf/F觸探主機(jī)為液壓傳動式的，反力裝置為自重式。觸探主機(jī)為機(jī)械傳動式的，反力裝置為地錨式。測試成果的應(yīng)用(1)劃分土層(2)評定地基土的強(qiáng)度參數(shù)(3)評定土的變形指標(biāo)(4)評定地基土的承載力(5)估算單樁承載力CPT在土木工程中的應(yīng)用特別廣泛

1.土層劃分:

繪制CPT的貫入曲線（包括qc-h，fs-h，Ps-h），然后根據(jù)相近的qc、fs和Ps，將觸探孔分層——力學(xué)分層，并計算各參數(shù)的平均值。結(jié)合鉆探取樣，考慮臨界深度進(jìn)一步分層——工程地質(zhì)分層，并定土名。1：1002.評定地基土的強(qiáng)度參數(shù)

根據(jù)靜力觸探估算粘性土的