學習情境一巖土工程勘察課件

土方與基礎工程施工建筑工程技術專業(yè)核心課程HunanTechnicalCollegeOFCommunications&Engineering土方與基礎工程施工學習情境引入緒論學習情境一巖土工程勘察學習情境二土方工程施工學習情境三淺基礎設計與施工學習情境四樁基礎工程施工學習情境五基坑工程施工學習情境六地基處理技術本課程主要教學內容主要規(guī)范、規(guī)程《建筑地基基礎設計規(guī)范》GB50007—2002《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021—2002《建筑地基處理技術規(guī)范》JGJ79-2002《土工試驗方法標準》GB/T50123—1999

學習情境引入緒論學習要求了解土方與基礎工程施工的研究對象，掌握地基、基礎、持力層與下臥層等基本概念；了解與地基基礎有關的工程問題，重視本課程的學習；了解本課程的特點與學習要求；熟悉《建筑地基基礎設計規(guī)范》（GB50007—2002）的基本規(guī)定。學習情境引入一本課程的研究對象及研究內容1、土的概念：地球表面的的大塊巖體經風化、搬運、沉積等地質作用形成的松散的堆積物或沉淀物。2、地基與基礎的概念：任何建筑物都支承于地層上，受建筑物荷載影響的那一部分地層稱為地基。學習情境引入3、地基的類型：（1）天然地基——未經過人工處理的地基。（2）人工地基——進行了人工處理的地基。4、基礎的類型：淺基礎——埋深不超過5米且用一般方法施工的基礎。深基礎——埋深超過5米或不能用一般方法施工的基礎。學習情境引入加拿大特朗斯康谷倉傾倒事故：1913年9月裝谷物，10月17日裝了31822Ｔ谷物時，1小時豎向沉降達30.5cm24小時傾斜26°53ˊ西端下沉7.32m

東端上抬1.52m上部鋼筋混凝土筒倉完好無損概況：加拿大特朗斯康谷倉，南北長59.44m，東西寬23.47m，高31.00m，共65個圓筒倉?；A為鋼筋混凝土筏板基礎，厚61cm，埋深3.66m。谷倉1911年動工，1913年秋完成，谷倉自重20000t。

學習情境引入加拿大特朗斯康谷倉傾倒原因：地基土事先未進行調查，據鄰近結構物基槽開挖取土試驗結果，計算地基承載力應用到此谷倉。1952年經勘察試驗與計算，地基實際承載力遠小于谷倉破壞時發(fā)生的基底壓力。因此，谷倉地基因超載發(fā)生強度破壞而滑動。處理：事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，使用388個50t千斤頂以及支撐系統，才把倉體逐漸糾正過來，但其位置比原來降低了４米。學習情境引入香港寶城大廈滑坡1972年7月某日清晨，香港寶城路附近，兩萬立方米殘積土從山坡上下滑，巨大滑動體正好沖過一幢高層住宅--寶城大廈，頃刻間寶城大廈被沖毀倒塌并砸毀相鄰一幢大樓一角約五層住宅。死亡120人。原因：山坡上殘積土本身強度較低，加之雨水入滲使其強度進一步大大降低，使得土體滑動力超過土的強度，于是山坡土體發(fā)生滑動。學習情境引入薩爾瓦多山體滑坡2001年1月13日，薩爾瓦多發(fā)生了里氏7.6級的強震，震中位于SanMiguel西南60英里。并因此在SantaTecla造成山體滑坡，最終導致700多人遇難。學習情境引入意大利比薩斜塔1173：動工；1178：至4層中，高約29m，因傾斜停工；1272：復工，經6年，至7層，高48m，再停工；1360：再復工，至1370年竣工，全塔共8層，高度為55m；1590：伽利略在此塔做落體實驗；目前：塔向南傾斜，南北兩端沉降差1.80m，塔頂離中心線已達5.27m，傾斜5°21′16〞。

學習情境引入意大利比薩斜塔地基不均勻沉降事故原因：塔身建立在深厚的高壓縮性土之上（地基持力層為粉砂，下面為粉土和粘土層），地基的不均勻沉降導致塔身的傾斜。處理措施：1838—1839年，挖環(huán)形基坑卸載；1933—1935年，基坑防水處理，基礎環(huán)灌漿加固；1990年1月封閉整修；1992年7月加固塔身，用壓重法和取土法進行地基處理，經過12年的整修，耗資約2500萬美元，斜塔被扶正44cm；2001年12月重新對外開放。學習情境引入蘇州虎丘塔地基土壓縮層厚度不均處理：在塔四周建造一圈樁排式地下連續(xù)墻并對塔周圍與塔基進行鉆孔注漿和打設樹根樁加固塔身，獲得成功。原因：虎丘塔地基為人工地基，由大塊石組成，人工塊石填土層厚1～2m，西南薄，東北厚。下為粉質粘土，呈可塑至軟塑狀態(tài)，也是西南薄，東北厚。底部即為風化巖石和基巖。塔底層直徑13.66m范圍內，覆蓋層厚度相差3.0m。地基土壓縮層厚度不均及磚砌體偏心受壓等原因，造成該塔向東北方向傾斜?；⑶鹚刭|剖面圖

學習情境引入上海展覽中心地基下沉上海展覽中心中央大廳為框架結構，箱形基礎，兩翼采用條形基礎。箱形基礎為兩層，埋深7.27m。箱基頂面至中央大廳頂部塔尖，總高96.63m，地基為高壓縮性淤泥質軟土。展覽館于1954年5月開工，當年底實測地基平均沉降量為60cm。1957年6月，中央大廳四周的沉降量最大達146.55cm，最小為122.8cm。到1979年，累計平均沉降量為160cm。由于地基嚴重下沉，不僅使散水倒坡，而且建筑物內外連接的水、暖、電管道斷裂，付出了相當的代價。

學習情境引入日本關西機場——世界最大人工島概況：1986年：開工1990年：人工島完成1994年：機場運營面積：4370m×1250m填筑量：180×106m3平均厚度：33m學習情境引入三本課程的特點與學習要求1、地位：本課程是一門重要的專業(yè)核心課地基與基礎是建筑結構的下部結構。2、特點：研究對象的復雜多變性、研究內容的廣泛性、研究方法的特殊性。學習情境引入3、通過本課程的學習，要達到以下目標：能力目標：（1）能根據《地基與基礎設計規(guī)范》對土進行分類定名，認識常見地基土。（2）能到施工現場采集檢測土樣，測定地基土的物理性質指標和力學性質指標，并對地基土進行工程評價。通過培訓，能考取土工試驗工證。（3）能從事土方機械的選用與土方工程量計算工作。（4）能從事建筑定位與基礎定位軸線的施工放線工作。（5）能閱讀工程地質勘察報告，初步懂得基槽檢驗方法和局部地基處理方法。（6）能進行淺基礎的構造設計和剖面計算,能繪制和識讀淺基礎施工圖。（7）能確定條形基礎、獨立基礎等淺基礎及擋土墻的施工工藝流程，懂得質量控制。（8）能識讀樁基礎施工圖、知道樁基礎施工工藝流程，懂得質量控制。（9）初步懂得選擇基坑支護方式、地基處理方法。

學習情境引入知識目標：（1）掌握地基土體的物理指標和力學指標計算、確定地基土體名稱的依據和方法。（2）掌握土方工程量計算方法、認識基礎工程施工的常用機械設備。（3）掌握地基土中豎向壓力和側向壓力的計算方法。（4）初步掌握《地基與基礎設計規(guī)范》中所要求的確定地基承載力的常用方法。（5）掌握《地基與基礎設計規(guī)范》中所要求天然地基上剛性基礎、墻下鋼筋混凝土條形基礎、柱下鋼筋混凝土獨立基礎等淺基礎的構造設計和設計計算方法。（6）了解人工地基，樁基礎等的一般概念、構造要求和構造方法。（7）了解常見基坑支護類型與構造要求、施工要點。（8）了解常見地基處理方法及其構造要求、施工要點。學習情境引入學習情境一土方與基礎工程施工HunanTechnicalCollegeOFCommunications&Engineering巖土工程勘察任務1土的成因與組成

1.物理風化2.化學變化3.生物風化地殼表層的巖石長期暴露在大氣中，經受氣候的變化，會使巖石逐漸崩解，破碎成大小和形狀不同的一些碎塊物理風化后形成的碎塊與水、氧氣、二氧化碳等物質接觸，使巖石碎屑發(fā)生化學變化動植物和人類活動對巖石的破壞子情境一巖土的物理性質與工程分類

1.2土的組成

=++自然界中的土固體顆粒水氣體固體顆粒構成土的骨架，骨架之間貫穿著孔隙，孔隙中填充有水和氣體，因此，土也被稱為三相孔隙介質。子情境一巖土的物理性質與工程分類

1.2土的組成

自然界中的土1.土顆粒的大小與土的性質密切相關。如土顆粒由粗變細，土的性質可由無粘性變?yōu)檎承?.按適當的粒徑范圍，分為若干粒組3.土的顆粒級配是指工程上常以土中各個粒組的相對含量(各個粒組占土?？偭康陌俜謹?來表示土粒的大小及其組成情況固體顆粒土中水結合水自由水強結合水弱結合水都不能傳遞靜水壓力毛細水是受到水與空氣交界面處表面張力作用的自由水在重力或壓力差作用下而運動的自由水土中氣體（影響較?。┳忧榫骋粠r土的物理性質與工程分類

1.3土的結構

1．單粒結構3．絮狀結構2．蜂窩結構指由土粒單元的大小、形狀、表面特征、相互排列及其聯結關系等因素形成的綜合特征。粗顆粒土在重力作用下沉積而成單粒結構分為疏松和緊密緊密：強度較大、壓縮性小可作為良好的天然地基。

疏松型與緊密型相反懸浮在水中的粘粒凝聚成絮狀的粘粒集合體,形成空隙很大的絮狀結構蜂窩結構和絮狀結構的土中存在大量孔隙，壓縮性高、抗剪強度低、透水性弱，其土粒之間的粘結力子情境一巖土的物理性質與工程分類

土的物理性質指標

基本指標

土的密度土粒相對密度1．干密度2．土的飽和密度3．土的有效密度4．土的孔隙比5．土的飽和度換算指標

土的含水量可用土樣進行試驗測定，稱為基本指標子情境一巖土的物理性質與工程分類

任務2土的物理性質指標

任務3土的物理狀態(tài)指標

土的物理狀態(tài)指標

無粘性土的密實度

1．孔隙比2．相對密度粘性土的物理特征

3．標準貫入錘擊數無粘性土的密實度與其工程性質有著密切的關系，呈密實狀態(tài)時，強度較高，壓縮性較小，可作為良好的天然地基判別砂土密實度指標

1．塑性指數粘性土的工程特性與土中的含水量多少有很大關系2.液性指數子情境一巖土的物理性質與工程分類

靈敏度粘性土的原狀土無側限抗壓強度與原土結構完全破壞的重塑土的無側限抗壓強度的比值反映土的結構受擾動對強度的影響程度

根據靈敏度將飽和粘性土分類：低靈敏度土1<St≤2中靈敏度土2<St≤4高靈敏度土St>4子情境一巖土的物理性質與工程分類

任務4地基巖土的工程分類

土的工程分類巖石

粘性土

碎石土

砂土

粉土

人工填土

天然形成的，顆粒間牢固聯結、呈整體或具有節(jié)理裂隙的巖體

粒徑大于2mm的顆粒超過總質量的50％的土稱為碎石土粒徑大于2mm的顆粒不超過總質量的50％，且粒徑大于0.075mm的顆粒超過總質量的50％的土稱為砂土

粒徑大于0.075mm的顆粒質量不超過全部質量的50％，且塑性指數等于或小于10的土

塑性指數大于10的土

由于人類活動堆填的土子情境一巖土的物理性質與工程分類

任務1工程地質勘察的目的、任務和要求

1.1工程地質勘察的目的與任務

在于使用各種勘察手段和方法，調查研究和分析評價建筑場地和地基的工程地質條件，為設計和施工提供所需的工程地質資料。

子情境二

建筑場地的地質工程勘察

巖土工程勘察等級甲級:在工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級中，有一項或多項為一級乙級:除勘察等級為甲級和丙級以外的勘察項目丙級:工程重要性、場地復雜程度和地基復雜程度等級均為三級子情境二

建筑場地的地質工程勘察

工程地質勘察的任務

1.通過工程地質勘察，查明場地的工程地質條件調查場地的地形地貌查明場地的地層條件調查場地的地質構造查明場地的水文地質條件確定場地有無不良（物理）地質現象測定巖土的物理力學性質指標，并指出可靠、適用的巖土參數子情境二

建筑場地的地質工程勘察

工程地質勘察的任務2.進行巖土工程分析評價，提出基礎工程、整治工程和土方工程等的設計方案和施工措施。巖土工程分析評價包括下列工作：整編測繪、勘探、測試和搜集到的各種資料；編制各種圖件統計和選定巖土計算參數進行咨詢性的巖土工程設計預測或研究巖土工程施工和運營中可能發(fā)生或已經發(fā)生的問題，提出預防或處理方案編制巖土工程勘察報告書子情境二

建筑場地的地質工程勘察

工程地質勘察的任務

3.對于重要工程或復雜巖土工程問題，在施工階段或使用期間須進行現場檢驗或監(jiān)測。必要時，根據監(jiān)測資料對設計、施工方案作出適當調整或采取補救措施，以保證工程質量安全和總結經驗。子情境二

建筑場地的地質工程勘察

1.2房屋建筑和構筑物工程勘察基本要求

1．工作內容房屋建筑和構筑物(以下簡稱建筑物)的巖土工程勘察，應在搜集建筑物上部荷載、功能特點、結構類型、基礎形式、埋置深度和變形限制等方面資料的基礎上進行。其主要工作內容應有：1）查明場地和地基的穩(wěn)定性、地層結構、持力層和下臥層的工程特性、土的應力歷史和地下水條件以及不良地質作用等；2）提供滿足設計施工所需的巖土參數，確定地基承載力，預測地基變形性狀；3）提出地基基礎、基坑支護、工程降水和地基處理設計與施工方案的建議；4）提出對建筑物有影響的不良地質作用的防治方案建議；5）對于抗震設防烈度等于或大于6度的場地，進行場地與地基的地震效應評價。子情境二

建筑場地的地質工程勘察

2．各階段勘察要求

建筑物的巖土工程勘察也相應分為可行性研究勘察、初步勘察和詳細勘察三個階段?？尚行匝芯靠辈鞈线x擇場址方案的要求，應對擬建場地的穩(wěn)定性和適宜性做出評價。初步勘察應符合初步設計的要求，目的在于對場地內各擬建建筑地段的穩(wěn)定性做出評價，為確定建筑物總體平面布置和建筑物的地基基礎方案提供資料和依據；對不良地質現象的防治提供資料和建議。

詳細勘察應符合施工圖設計的要求，目的在于針對單體建筑物或建筑群提出詳細的巖土工程資料和設計、施工所需的巖土參數；對建筑地基做出巖土工程評價，并對地基類型、基礎形式、地基處理、基坑支護、工程降水和不良地質作用的防治等提出建議。

場地條件復雜或有特殊要求的工程，宜進行施工勘察。子情境二

建筑場地的地質工程勘察

1.3工程地質勘探方法常用的工程地質勘探方法主要有：坑探鉆探觸探地球物理勘探子情境二

建筑場地的地質工程勘察

1坑探

坑探是在建筑場地中開挖探井（探槽、探洞）以揭示地層并取得有關地層構成及空間分布狀態(tài)的直觀資料和原狀巖土試樣。這種方法不必使用專門的鉆探機具，對地層的觀察直接明了，是一種合適條件下廣泛應用的最常規(guī)勘探方法。子情境二

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2鉆探通過鉆機在地層中鉆孔來鑒別和劃分地層，并在孔中預定位置取樣，用以測定土層的物理力學性質土的某些性質也可直接在孔內進行原位測試鉆機回轉式沖擊式鉆孔技術鉆孔鑒別鉆孔子情境二

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3觸探觸探既是一種勘探方法，也是一種測試技術。靜力觸探單橋靜力觸探雙橋靜力觸探動力觸探圓錐動力觸探標準貫入試驗子情境二

建筑場地的地質工程勘察

子情境二

建筑場地的地質工程勘察

1.靜力觸探

圖1－7雙缸油壓式靜力觸探設備1－電纜；2－觸探桿；3－卡桿器；4－活塞桿；5－油管；6－油缸；7－觸探頭；8－地錨；9－倒順開關；10－壓力表；11－節(jié)流閥；12－換向閥；13－油箱；14－油泵；15－馬達；16－記錄器子情境二

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靜力觸探

圖1－8靜力觸探頭工作原理示意圖

1－貫入力；2－空心柱；3－側壁磨阻力4－電阻應變片；5－頂柱；6－錐尖阻力；7－探頭套；8－探頭管子情境二

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2.動力觸探類型錘質量/kg落距/cm探頭或貫入器貫入指標觸探桿外徑/mm圓錐動力觸探輕型1050圓錐探頭、錐角60°，錐底直徑4.0cm，截面積12.6cm2貫入30cm的錘擊數N1025重型63.576圓錐探頭、錐角60°，錐底直徑74cm，截面積43cm2貫入10cm的錘擊數N63.542超重型120100圓錐探頭、錐角60°，錐底直徑7.4cm，截面積43cm2貫入10cm的錘擊數N12050~63標準貫入63.576對開管氏貫入器，外徑5.1cm，內徑3.5cm，刃口角19°47′，長度70cm貫入30cm的錘擊數N42表1－1國內常用動力觸探試驗設備及類型規(guī)格

子情境二

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動力觸探1－穿心錘；2－錘墊；3－鉆桿；4－貫入器頭；5－出水孔；6－貫入器身（由兩個半圓形管合并而成）；7－貫入器靴

圖1－12標準貫入試驗設備

子情境二

建筑場地的地質工程勘察

4地球物理勘探地球物理勘探是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術。常用的物探方法主要有：電阻率法、電位法、地震、聲波、電視測井等。

子情境二

建筑場地的地質工程勘察

物探的適用性作為鉆探的先行手段，了解隱蔽的地質界線，界面或異常點、異常帶，為經濟合理確定鉆探方案提供依據；作為鉆探的輔助手段，在鉆孔之間增加地球物理勘探點，為鉆探成果的內插、外推提供依據；測定巖土體某些特殊參數；探測深部地層中的礦產、水資源以及地質構造情況等。子情境二

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任務2

工程地質勘察報告的閱讀和使用工程地質勘察的最終成果以《工程地質勘察報告書》的形式提出?？辈靾蟾鏁话惆ǎ何淖植糠謭D表部分子情境二

建筑場地的地質工程勘察

2.1工程地質勘察報告的編制工程概況、勘察任務、勘察基本要求、勘察技術要求及勘察工作簡況；場地位置、地形地貌、地質構造、不良地質現象及地震設防烈度