巖土工程勘察緒論

巖土工程勘察緒論巖土工程的含義和研究對象勘察的任務和特點我國巖土工程勘察的現狀工程地質學的研究對象和任務工程地質學的研究內容、分科

及其與其他學科的關系工程地質學的發(fā)展歷史本課程內容與學習方法一、巖土工程的含義和研究對象巖土工程是歐美國家于20世紀60年代在土木工程實踐中建立起來的一種新的技術體制。它的英文為GeotechnicalEngineering,直譯之可謂“地質技術工程”。巖土工程是以求解巖體與土體工程問題，包括地基與基礎、邊坡和地下工程等問題，作為自己的研究對象。它涉及到巖體與土體的利用、整治和改造，包括巖土工程的勘察、設計、施工和監(jiān)測四個方面。這一為工程建設全過程服務的技術體制，在房屋、道路、航運、能源、礦山和國防等建設工程中占有重要的地位，在保證工程質量、降低工程造價、縮短工程周期以及提高工程經濟效益、環(huán)境效益和社會效益方面起到了重要作用。

巖土工程

巖土工程以工程地質學、土力學、巖體力學和基礎工程學為理論基礎，以解決在建設過程中出現的與巖體和土體有關的工程技術問題，是一門地質與工程緊密結合的學科?？梢哉J為，它是由土木工程、地質、力學和材料科學等多學科相互滲透、融合而形成的邊緣學科。就學科的內涵和屬性來說，巖土工程是一門服務于工程建設的綜合性和應用性都很強的技術學科，屬土木工程范疇。

工程建筑與巖土體之間處于相互依存，又相互制約的矛盾中。研究兩者之間的關系，促使矛盾的轉化和解決，是巖土工程的基本任務。在土木工程中，各種建筑物以巖土體作為建筑材料、工程結構或建筑環(huán)境，巖土工程的地位相當重要。而且，隨著工程規(guī)模愈來愈大，巖土工程問題愈益突出和復雜，給巖土工程師提出了各種新的、前所未有的研究課題。就房屋建筑和構筑物而言，目前世界上高層建筑物有120層、高達400多米，更有560余米高的電視塔；我國也已建成了81層、高380多米的高層建筑物。顯然，一般天然土體材料是難以滿足其荷載要求的，為此需采用樁基礎或對地基土進行處理，這就要研究樁身的尺寸、材料強度以及樁基持力層的選擇和承載力等問題。此外，施工時深基坑開挖支護和降水問題也很重要。巖土工程在此類工程的總造價和總工期中占1/3左右。

當今世界上邊坡工程規(guī)模也很大，土質邊坡最高的有120m，而巖質露天礦坑邊坡則高達1000余米。在邊坡工程中，巖土體既是建筑材料，又是工程結構。高邊坡工程的穩(wěn)定性問題十分突出，尤其是巖質邊坡，分析它的穩(wěn)定性時必須要弄清楚巖體結構，并采用工程地質和巖體力學理論分析其變形、破壞的機制，對穩(wěn)定性的現狀和演化趨勢作出科學的評價。對地下工程而言，巖土體既是建筑材料，又是工程結構和建筑環(huán)境。它的巖土工程問題更為復雜和多樣，諸如圍巖穩(wěn)定、施工開挖、涌水、瓦斯爆炸等，尤其是在復雜地質條件下的大埋深、大跨度、高邊墻的地下工程，上述問題更具特殊性。工程巖土體是地質體的一部分，其工程性質的形成和演化以及對建筑的適應性，與它的物質組成、結構和賦存環(huán)境息息相關。因此，巖土工程師在著手解決任何一項巖土工程問題時、首先要查明巖土體的地質特征和場地工程地質條件，尤其是地質條件比較復雜的重大巖體工程，場地工程地質條件的研究更顯得重要，甚至會成為影響工程效益、投資抑或成敗的關鍵?？梢姡瑤r土工程師必須具備地質和工程地質的基本理論知識，要有較好的地質素養(yǎng)。可以認為，工程地質學是巖土工程的重要基礎和支柱。二、巖土工程勘察的任務和特點基本任務：按照建筑物或構筑物不同勘察階段的要求，為工程的設計、施工以及巖土體治理加固、開挖支護和降水等工程提供地質資料和必要的技術參數，對有關的巖土工程問題作出論證、評價。具體任務：（1）闡述建筑場地的工程地質條件，指出場地內不良地質現象的發(fā)育情況及其對工程建設的影響，對場地穩(wěn)定性作出評價。（2）查明工程范圍內巖土體的分布、性狀和地下水活動條件，提供設計、施工和整治所需的地質資料和巖土技術參數。（3）分析、研究有關的巖土工程問題，并作出評價結論。（4）對場地內建筑總平面布置、各類巖土工程設計、巖土體加固處理、不良地質現象整治等具體方案作出論證和建議。（5）預測工程施工和運行過程中對地質環(huán)境和周圍建筑物的影響，并提出保護措施的建議。三、我國巖土工程勘察的現狀

新中國建立后，由于國民經濟建設的需要，在地質、城建、水利、電力、冶金、機械、鐵道、國防等部門，按原蘇聯的模式，相繼設立勘察、設計機構，開展了大規(guī)模的工程地質勘察研究工作，為工程規(guī)劃、設計和施工提供了大量的地質資料，使得一大批重要工程得以順利施工和正常運行。但是，由于工程地質勘察體制的局限，其明顯的弊病和缺陷，一是側重于定性分析，定量評價不夠；二是側重于“宏觀”研究，結合工程具體較差，在建筑結構、基礎方案和地基處理措施等方面，往往缺乏權威性意見和建議。這反映了勘察與設計、施工在一定程度上是脫節(jié)的，影響了勘察工作社會地位和經濟效益的提高；它尤其不能適應社會主義市場經濟的需要。

針對工程地質勘察的缺陷，中國城建、冶金部門的一些工程勘察單位自80年代初期，引進了巖土工程體制。這一技術體制是為工程建設全過程服務的，因此很快就顯示了它突出的優(yōu)越性。之后，各部門相繼推廣。此時，由于國內地質找礦市場逐漸萎縮，不少原從事找礦地質勘查的地質隊也紛紛轉產，從事巖土工程勘察。因而形成了一支龐大的巖土工程勘察隊伍，它們遍布全國各大、中城市，主要從事工業(yè)與民用建筑和市政設施的勘察。由于高層建筑，尤其是超高層建筑的涌現，對天然地基穩(wěn)定性計算和評價、樁基計算與評價、基坑開挖與支護、巖土加固與改良等方面，都提出了新的研究課題，要求對勘探、取樣、原位測試和監(jiān)測的儀器設備、操作技術和工藝流程等不斷創(chuàng)新。由于勘察工作與設計、施工、監(jiān)測結合緊密，勘察真正成為工程咨詢性的工作，為保證工程安全和提高經濟效益作出了很大的貢獻，并積累了許多勘察經驗和資料。可以認為：勘察與設計、施工、監(jiān)測的緊密結合，是巖土工程技術體制的最大優(yōu)越性。為了在社會主義市場經濟體制下，使巖土工程勘察能貫徹執(zhí)行國家有關的技術經濟政策，做到技術先進、經濟合理、確保工程質量和提高經濟效益，由國家建設部會同有關部門，共同制訂了中華人民共和國國家標準《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-94，作為強制性國家標準于1995年3月1日正式頒布施行。該規(guī)范是對原《工業(yè)與民用建筑工程地質勘察規(guī)范》TJ21-77的修訂，它既總結了中國40多年來工程實踐的經驗和科研成果，又注意盡量與國際標準接軌。

從目前國內大量的實踐可看出，巖土工程勘察側重于解決土體工程的場地評價和地基穩(wěn)定性問題，而對地質條件較復雜的巖體工程，尤其是重大工程（如水電站、核電站、鐵路干線等）的區(qū)域地殼穩(wěn)定性，邊坡和地下洞室圍巖穩(wěn)定性的分析、評價，僅由巖土工程師是無法勝任的，必須有工程地質人員的參與才能解決。這就要求巖土工程與工程地質在發(fā)揮各自學科專業(yè)優(yōu)勢的前提下，互相滲透、交叉，二者互為補充而相得益彰。四、工程地質學的研究對象和任務地質學工程與技術學科相互滲透、交叉形成的邊緣科學

人類工程活動地質環(huán)境地質環(huán)境的概念：指自然環(huán)境的一個重要組成部分，與人類生存和發(fā)展有緊密聯系的巖石圈的一部分，這部分積極地與水、氣和生物圈相互作用著。上限為巖石圈表面，下限為人類技術——經濟活動引起的物理場、化學場因素變遷消失的深度。地質環(huán)境是多因子系統(tǒng)：大氣、

水、生物、巖石

四個圈環(huán)境自然環(huán)境

人類環(huán)境大氣、水、社會環(huán)境

人為環(huán)境

生物、巖石

地質環(huán)境人類能到達的地下深度：5000m，鉆探深度10000m。地球上現有工程建筑都建于地殼表層一定的地質環(huán)境中，地質環(huán)境以一定的作用方式影響建筑物。人類工程活動對地質環(huán)境有一定作用，使其變化，又影響著工程建筑的穩(wěn)定和正常使用。人類工程活動與地質環(huán)境之間，處于相互聯系又相互制約的矛盾之中。工程地質學的基本任務：研究地質環(huán)境與人類工程活動之間的關系，使二者矛盾轉化和解決。地質環(huán)境對工程建筑的影響地震——影響區(qū)域工程建筑軟土地基——需進行專門地基處理巖溶——水庫滲漏崩滑泥石流——工程改線人類工程活動對地質環(huán)境的影響

抽汲地下水——地面沉降海水入侵地下水質惡化大型水庫修建——庫岸再造庫周浸沒庫區(qū)淤積誘發(fā)地震

工程霞地質此勘察較的目萄的：為工炮程建描筑對惕象選截擇適躬宜的舞地質煌環(huán)境，從而膛為該霧工程雪在技術境上的慢可能妹性和經濟荒上的婆合理淹性提供辰保證。并不斧致對認地質器環(huán)境外產生躺不應薯有的駐破壞，以致釀影響棵工程窄本身米和人陶類的省生活惰環(huán)境。技術藏可能葉性:指在魚地質強環(huán)境達中興沈建某否建筑珠物的巨安全酬保障律如何駁。換字言之遺，建鞏筑物香地基板對基辣礎的糖適應握性如爛何，識當二濱者不流相適容應時蜂，能沿否通布過改武變基赤礎結迫構或袖改良右地基柜性質鐮使其券達到輸相互竟適應銀。經濟百合理述性：指通荷過對畜建筑濁地區(qū)逝地質斬條件蘿的深必入研園究后無，在粗保證輸工程頌穩(wěn)定污性的位前提繪下，牢選出銷經濟爹成本須最低袍的建撓設方昂案，俘以達疲到經處濟上肉合理定，即貼可行父性研綠究。五、互工程膜地質疑學研偏究內洲容、安分科縱及其男與其濱他學撇科的懂關系（一圾）研究熟內容1.蟲巖土思工程決地質介性質紹研究建造釣于地帶殼表店層的藝任何機建筑看物，虎都離火不開早巖土鉤體，愈巖土迅體作雁為建光筑物彎地基啄或環(huán)茶境。巖土醒體成旁因類集型和火性質設對建槐筑物控的意施義重汗大。研究踏地質躁環(huán)境坊首先美研究唇巖土共體分布裹規(guī)律成因郊類型工程份性質平參數描測試不良價性質宜的改宗良形成護分支侄學科——工程所巖土舊學2.工程雄動力性地質殿作用秀研究地球烏內外建動力羅作用——地質膀現象人類盜工程——經濟絡活動晴產生陷的各稻種作該用這些戚作用行制約申著建貨筑物緩的穩(wěn)枕定造瞎價和鍬正常藥使用研究福工程佩動力佳地質痰作用猴地質廚現象分布規(guī)模形成刷機制發(fā)展招演化立規(guī)律產生仿的工廁程地方質問螞題工程志地質增問題柴的分根析評棒價防治瞎對策措施形成龜分支舉學科——工程離動力橋地質頁學3.工程剝地質宜勘察壇理論濾和技厘術方酸法研荷究工程畏地質屯學服懲務于科工程幟建筑鍋，具穩(wěn)體實亮現就叫是工訂程地撐質勘杰察。工程培地質痕勘察零的目資的就妹是查孝明工偉程地挺質條展件，炎分析貍存在核的工動程地妥質問澆題對工舊程建醒筑區(qū)打作出鞋工程降地質刻論證隆和評閥價，熊提出辱建筑柿設計帶所遵緊循的楊最佳候方案肥和可耽能采丘取的零工程似措施都，這扔涉及臨到廣瞧泛的革理論敘?；A宅地質殘專業(yè)壩基礎副工程銳建筑提地基臭基礎閥等工程傳地質捷條件：工程尼地質惱條件掀是指劫客觀眉存在賞的地歲質環(huán)百境中失與工腔程建笨筑有寸關的之地質史要素指之綜典合。海它包生括地推形地循貌、薦巖土牌類型維及其盞工程臨地質歌性質徑、地雷質結醒構、喉水文展地質前條件姿、物雙理地條質現材象（浪動力膀地質厭作用嚇）、孩天然盛建筑悔材料。綜合青概念，一枯、二種蘆因素傅不稱踏為工芬程地尸質條放件。針對紫工程舊建筑蜂對象哈而言。在自拳然地池質歷躍史過叔程中原形成誘的客腳觀條腫件，不是登人為厘的。工程掩地質黑問題：工程晝地質患問題架是指貢工程咐建筑揀物與回地質屬環(huán)境尾（場貼地工協(xié)程地溜質條冊件）阿之間慶，存或在著壇某些傾不適即應性菜所引討起的粱影響擁建筑霜物施士工、京正常劈燕運行捷和周論圍環(huán)踏境的起地質放問題件。它處反映枝了工勺程要雁求與皆場地拼地質易條件乞之間狡的矛皺盾。問題宣的產搬生是宋由于隱工程班技術——經濟忽要求易與場途地地鞭質背消景之涂間的逗矛盾予或差棄異引神起。巖土俱工程關問題蘇：指的憑是工指程建甚筑物劉與巖猴土體劑之間填所存隨在的及矛盾尿或問嘩題。澇在巖拒土工很程施前工以瞎及工謊程建控筑物額建成袖使用臂過程稼中，矩工程紡部位鎮(zhèn)的巖脈土體堵和地朝下水拒與建濁筑物直發(fā)生曲作用粥，導厭致巖皮土工掩程問吹題的流出現誘。工程浮地質憤勘察輔的核臉心問召題掛如何蘇運用奸有效醋的勘岡察方氣法和瘦手段喘，取臉得反熄映確爐切的康工程聽地質其因素儲，資著料分除析理錦論，顏以及知表現僵形式裂。為保號證勘淹察的案精度或和質筋量，恥需不梅斷改甜進技倒術方浮法、襪勘探纏機械鍵和測賴試儀胞器。為使老工程塘地質趨評價粥和預尚測定尼量化剖，需領不斷否完善揮地質——數學跨模型傲和發(fā)育展數氣學分懂析方宜法，蓮應用絨計算膜機技拜術。制訂尖適用咸于不旱同類英型建籃筑的起勘察易規(guī)范聽或手瘋冊。形成軌分支金學科——專門勤工程物地質鄙學4.區(qū)域投工程碗地質斃的研進究工程呼地質灘條件亮工程本地質中問題私具有眠明顯狡的區(qū)失域性濃分布壟規(guī)律劈燕和特隆點為國侮土資再源開敞發(fā)利汗用和租建設壤布局檢優(yōu)化,需要胃研究榆不同深區(qū)域澆地質食條件認的形義成和尼分布黑規(guī)律不同陜區(qū)域能地質附構造房誠應力液不同,區(qū)域招穩(wěn)定炸性不注同形成貫分支泉學科——區(qū)域硬工程粱地質乒學5.環(huán)境克工程嘩地質歷的研覽究隨著艦經濟澤的發(fā)發(fā)展，人當類工猛程—經濟腫活動驚對地后質環(huán)寶境的織反饋膝作用四日益協(xié)廣泛信而深汪刻地質械環(huán)境朝惡化地質廟災害行頻發(fā)為了革合理柴利用虹保護烘地質遙環(huán)境，科學辛地預哥測人纖類活福動對如環(huán)境活的負擁影響工程偽地質暗學——環(huán)境賊科學交叉卷滲透形成來分支航學科——環(huán)境避工程靈地質筆學（二纖）與其構他學相科的末關系工程騾地質膝學涉旬及知翅識范好圍廣，多學伐科的但交叉工程尿巖土及學巖土棄力學工程擔動力峽地質研學專門踢工程朗地質倍學數臭理劉化慨力環(huán)境-工程朗地質傲學-鉆探物探計算盲機地質稼學工程讀建筑立學出現耕新的悼生長巧點城市釀地質巖土胡工程海洋役工程贏地質高層筑建筑芬工程櫻地質巖土迷工程是以攜工程階地質追學、土力蒙學、巖石藝力學消及地惹基基源礎工擔程學討為理舞論基父礎，以解守決和恐處理件在建鑼筑過丈程中賀出現泰的所憐有與捐巖土喜體有貓關的竹工程構技術肝問題，是一成門地斥質與而工程納建筑執(zhí)全方素位結雕合