巖土工程勘察講義講稿

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(wù)和特點我國巖土工程勘察的現(xiàn)狀工程地質(zhì)學(xué)的研究對象和任務(wù)工程地質(zhì)學(xué)的研究內(nèi)容、分科

及其與其他學(xué)科的關(guān)系工程地質(zhì)學(xué)的發(fā)展歷史本課程內(nèi)容與學(xué)習(xí)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(jì)60年代在土木工程實踐中建立起來的一種新的技術(shù)體制。它的英文為GeotechnicalEngineering,直譯之可謂“地質(zhì)技術(shù)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(chǔ)、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(shè)計、施工和監(jiān)測四個方面。這一為工程建設(shè)全過程服務(wù)的技術(shù)體制，在房屋、道路、航運、能源、礦山和國防等建設(shè)工程中占有重要的地位，在保證工程質(zhì)量、降低工程造價、縮短工程周期以及提高工程經(jīng)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(zhì)學(xué)、土力學(xué)、巖體力學(xué)和基礎(chǔ)工程學(xué)為理論基礎(chǔ)，以解決在建設(shè)過程中出現(xiàn)的與巖體和土體有關(guān)的工程技術(shù)問題，是一門地質(zhì)與工程緊密結(jié)合的學(xué)科。可以認(rèn)為，它是由土木工程、地質(zhì)、力學(xué)和材料科學(xué)等多學(xué)科相互滲透、融合而形成的邊緣學(xué)科。就學(xué)科的內(nèi)涵和屬性來說，巖土工程是一門服務(wù)于工程建設(shè)的綜合性和應(yīng)用性都很強的技術(shù)學(xué)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(guān)系，促使矛盾的轉(zhuǎn)化和解決，是巖土工程的基本任務(wù)。在土木工程中，各種建筑物以巖土體作為建筑材料、工程結(jié)構(gòu)或建筑環(huán)境，巖土工程的地位相當(dāng)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(fù)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(gòu)筑物而言，目前世界上高層建筑物有120層、高達(dá)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(chǔ)或?qū)Φ鼗吝M(jìn)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(hù)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(dāng)今世界上邊坡工程規(guī)模也很大，土質(zhì)邊坡最高的有120m，而巖質(zhì)露天礦坑邊坡則高達(dá)1000余米。在邊坡工程中，巖土體既是建筑材料，又是工程結(jié)構(gòu)。高邊坡工程的穩(wěn)定性問題十分突出，尤其是巖質(zhì)邊坡，分析它的穩(wěn)定性時必須要弄清楚巖體結(jié)構(gòu)，并采用工程地質(zhì)和巖體力學(xué)理論分析其變形、破壞的機制，對穩(wěn)定性的現(xiàn)狀和演化趨勢作出科學(xué)的評價。對地下工程而言，巖土體既是建筑材料，又是工程結(jié)構(gòu)和建筑環(huán)境。它的巖土工程問題更為復(fù)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(fù)雜地質(zhì)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(zhì)體的一部分，其工程性質(zhì)的形成和演化以及對建筑的適應(yīng)性，與它的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和賦存環(huán)境息息相關(guān)。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(zhì)特征和場地工程地質(zhì)條件，尤其是地質(zhì)條件比較復(fù)雜的重大巖體工程，場地工程地質(zhì)條件的研究更顯得重要，甚至?xí)蔀橛绊懝こ绦б?、投資抑或成敗的關(guān)鍵?？梢?，巖土工程師必須具備地質(zhì)和工程地質(zhì)的基本理論知識，要有較好的地質(zhì)素養(yǎng)?？梢哉J(rèn)為，工程地質(zhì)學(xué)是巖土工程的重要基礎(chǔ)和支柱。二、巖土工程勘察的任務(wù)和特點基本任務(wù)：按照建筑物或構(gòu)筑物不同勘察階段的要求，為工程的設(shè)計、施工以及巖土體治理加固、開挖支護(hù)和降水等工程提供地質(zhì)資料和必要的技術(shù)參數(shù)，對有關(guān)的巖土工程問題作出論證、評價。具體任務(wù)：（1）闡述建筑場地的工程地質(zhì)條件，指出場地內(nèi)不良地質(zhì)現(xiàn)象的發(fā)育情況及其對工程建設(shè)的影響，對場地穩(wěn)定性作出評價。（2）查明工程范圍內(nèi)巖土體的分布、性狀和地下水活動條件，提供設(shè)計、施工和整治所需的地質(zhì)資料和巖土技術(shù)參數(shù)。（3）分析、研究有關(guān)的巖土工程問題，并作出評價結(jié)論。（4）對場地內(nèi)建筑總平面布置、各類巖土工程設(shè)計、巖土體加固處理、不良地質(zhì)現(xiàn)象整治等具體方案作出論證和建議。（5）預(yù)測工程施工和運行過程中對地質(zhì)環(huán)境和周圍建筑物的影響，并提出保護(hù)措施的建議。三、我國巖土工程勘察的現(xiàn)狀

新中國建立后，由于國民經(jīng)濟建設(shè)的需要，在地質(zhì)、城建、水利、電力、冶金、機械、鐵道、國防等部門，按原蘇聯(lián)的模式，相繼設(shè)立勘察、設(shè)計機構(gòu)，開展了大規(guī)模的工程地質(zhì)勘察研究工作，為工程規(guī)劃、設(shè)計和施工提供了大量的地質(zhì)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(zhì)勘察體制的局限，其明顯的弊病和缺陷，一是側(cè)重于定性分析，定量評價不夠；二是側(cè)重于“宏觀”研究，結(jié)合工程具體較差，在建筑結(jié)構(gòu)、基礎(chǔ)方案和地基處理措施等方面，往往缺乏權(quán)威性意見和建議。這反映了勘察與設(shè)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(jīng)濟效益的提高；它尤其不能適應(yīng)社會主義市場經(jīng)濟的需要。

針對工程地質(zhì)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(jìn)了巖土工程體制。這一技術(shù)體制是為工程建設(shè)全過程服務(wù)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(nèi)地質(zhì)找礦市場逐漸萎縮，不少原從事找礦地質(zhì)勘查的地質(zhì)隊也紛紛轉(zhuǎn)產(chǎn)，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(shè)施的勘察。由于高層建筑，尤其是超高層建筑的涌現(xiàn)，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(hù)、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(shè)備、操作技術(shù)和工藝流程等不斷創(chuàng)新。由于勘察工作與設(shè)計、施工、監(jiān)測結(jié)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(jīng)濟效益作出了很大的貢獻(xiàn)，并積累了許多勘察經(jīng)驗和資料?？梢哉J(rèn)為：勘察與設(shè)計、施工、監(jiān)測的緊密結(jié)合，是巖土工程技術(shù)體制的最大優(yōu)越性。為了在社會主義市場經(jīng)濟體制下，使巖土工程勘察能貫徹執(zhí)行國家有關(guān)的技術(shù)經(jīng)濟政策，做到技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟合理、確保工程質(zhì)量和提高經(jīng)濟效益，由國家建設(shè)部會同有關(guān)部門，共同制訂了中華人民共和國國家標(biāo)準(zhǔn)《巖土工程勘察規(guī)范》GB50021-94，作為強制性國家標(biāo)準(zhǔn)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(zhì)勘察規(guī)范》TJ21-77的修訂，它既總結(jié)了中國40多年來工程實踐的經(jīng)驗和科研成果，又注意盡量與國際標(biāo)準(zhǔn)接軌。

從目前國內(nèi)大量的實踐可看出，巖土工程勘察側(cè)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(zhì)條件較復(fù)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(zhì)人員的參與才能解決。這就要求巖土工程與工程地質(zhì)在發(fā)揮各自學(xué)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(zhì)學(xué)的研究對象和任務(wù)地質(zhì)學(xué)工程與技術(shù)學(xué)科相互滲透、交叉形成的邊緣科學(xué)

人類工程活動地質(zhì)環(huán)境地質(zhì)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(lián)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(shù)——經(jīng)濟活動引起的物理場、化學(xué)場因素變遷消失的深度。地質(zhì)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(zhì)環(huán)境人類能到達(dá)的地下深度：5000m，鉆探深度10000m。地球上現(xiàn)有工程建筑都建于地殼表層一定的地質(zhì)環(huán)境中，地質(zhì)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(zhì)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(zhì)環(huán)境之間，處于相互聯(lián)系又相互制約的矛盾之中。工程戲地質(zhì)販學(xué)的吩基本報任務(wù)：研究志地質(zhì)贈環(huán)境綢與人由類工風(fēng)程活林動之間的關(guān)胖系，使歌二者矛紅盾轉(zhuǎn)化嶺和解決康。地質(zhì)樓環(huán)境孟對工漸程建蜓筑的疲影響地震—青—影響穗?yún)^(qū)域工事程建筑軟土地支基——美需進(jìn)行維專門地幼基處理巖溶漠——圖水庫紫滲漏崩滑泥恥石流—器—工程斥改線人類工男程活動幕對地質(zhì)澇環(huán)境的倉影響抽汲雁地下臭水—虹—庫地面濱沉降刮海水凝入侵地下水似質(zhì)惡化大型水查庫修建殲——庫爭岸再造提庫周浸巾沒庫區(qū)淤徹積攝誘發(fā)如地震工程地占質(zhì)勘察拴的目的：為工程戰(zhàn)建筑對獻(xiàn)象選擇柱適宜的遣地質(zhì)環(huán)堅境，從而旱為該敏工程總在技術(shù)銅上的嬸可能晝性和經(jīng)濟上裕的合理恭性提供枝保證。并不輩致對宣地質(zhì)盼環(huán)境針產(chǎn)生闊不應(yīng)望有的塌破壞，以致懂影響常工程龜本身龍和人拿類的咽生活享環(huán)境。技術(shù)哈可能忠性:指在姻地質(zhì)熱環(huán)境慕中興格建某僅建筑斬物的歲安全油保障造如何倒。換笑言之挖，建捎筑物畜地基掌對基來礎(chǔ)的望適應(yīng)弦性如戒何，嗎當(dāng)二躍者不孤相適刑應(yīng)時打，能侵否通填過改插變基瘋礎(chǔ)結(jié)制構(gòu)或扯改良羅地基赴性質(zhì)拆使其脂達(dá)到層相互黨適應(yīng)屋。經(jīng)濟蟻合理哪性：指通否過對啞建筑咳地區(qū)佛地質(zhì)磨條件展的深戴入研窮究后奸，在歉保證突工程在穩(wěn)定巖性的飛前提挽下，申選出卻經(jīng)濟教成本撤最低夸的建鴨設(shè)方絞案，聚以達(dá)帳到經(jīng)工濟上再合理婚，即沖可行認(rèn)性研燥究。五、工倆程地質(zhì)州學(xué)研究禁內(nèi)容、希分科及舍其與其桑他學(xué)科獻(xiàn)的關(guān)系（一）研究內(nèi)或容1.忌巖土果工程抹地質(zhì)芽性質(zhì)步研究建造普于地眨殼表泳層的智任何每建筑骨物，老都離福不開慌巖土溉體，桌巖土侍體作共為建范筑物塊地基喊或環(huán)赤境。巖土體所成因類秧型和性糾質(zhì)對建羊筑物的競意義重君大。研究嘗地質(zhì)賽環(huán)境唐首先騾研究融巖土告體分布規(guī)鍋律成因臉類型工程反性質(zhì)孔參數(shù)短測試不良性躲質(zhì)的改骨良形成分正支學(xué)科——工程邊巖土動學(xué)2.工程動澇力地質(zhì)稱作用研件究地球內(nèi)抬外動力哈作用——地質(zhì)潮現(xiàn)象人類異工程——經(jīng)濟難活動佩產(chǎn)生貓的各悔種作遺用這些竟作用除制約罷著建河筑物禁的穩(wěn)妙定造夜價和壇正常訓(xùn)使用研究工燭程動力零地質(zhì)作晚用地質(zhì)羨現(xiàn)象分布規(guī)模形成秒機制發(fā)展演森化規(guī)律產(chǎn)生情的工械程地滴質(zhì)問害題工程地恐質(zhì)問題努的分析旋評價防治對這策措施形成分該支學(xué)科——工程續(xù)動力創(chuàng)地質(zhì)評學(xué)3.工程地鍋質(zhì)勘察確理論和尖技術(shù)方魂法研究工程地珍質(zhì)學(xué)服蟲務(wù)于工題程建筑渣，具體堪實現(xiàn)就制是工程榨地質(zhì)勘孝察。工程地俘質(zhì)勘察肅的目的芽就是查秋明工程邀地質(zhì)條犯件，分回析存在怎的工程埋地質(zhì)問鵝題對工齒程建齡筑區(qū)芬作出纖工程槳地質(zhì)坐論證騾和評萄價，盒提出舍建筑扇設(shè)計西所遵魚循的貪最佳察方案武和可煙能采棟取的瓶工程既措施賭，這鍋涉及墻到廣忘泛的剝理論鴉?；A(chǔ)橡地質(zhì)注專業(yè)驅(qū)基礎(chǔ)次工程錦建筑沸地基筐基礎(chǔ)華等工程地發(fā)質(zhì)條件：工程地交質(zhì)條件咬是指客議觀存在絞的地質(zhì)張環(huán)境中喊與工程短建筑有游關(guān)的地旅質(zhì)要素?fù)碇C合餓。它包稅括地形介地貌、斗巖土類擠型及其寄工程地揀質(zhì)性質(zhì)靈、地質(zhì)提結(jié)構(gòu)、捎水文地轟質(zhì)條件響、物理藝地質(zhì)現(xiàn)劇象（動氧力地質(zhì)情作用）樣、天然祖建筑材豈料。綜合悠概念，一企、二種塞因素壞不稱沸為工繪程地素質(zhì)條奴件。針對衡工程棵建筑尤對象搬而言。在自呢然地滲質(zhì)歷裳史過銷程中債形成債的客弱觀條片件，不是人辨為的。工程疲地質(zhì)外問題：工程座地質(zhì)沉問題姜是指百工程串建筑牌物與睡地質(zhì)短環(huán)境返（場悠地工環(huán)程地蹄質(zhì)條深件）貍之間貸，存溫在著漁某些癥不適刪應(yīng)性屈所引民起的我影響蘿建筑性物施竄工、囑正常叨運行膛和周劈燕圍環(huán)革境的返地質(zhì)壇問題辮。它清反映只了工扔程要滴求與膽場地嫂地質(zhì)議條件膽之間剛的矛咸盾。問題的曉產(chǎn)生是紡由于工旅程技術(shù)——經(jīng)濟罪要求卸與場判地地坦質(zhì)背屆景之號間的股矛盾桌或差艷異引態(tài)起。巖土工配程問題畫：指的賣是工狂程建沃筑物欣與巖懼土體勇之間毅所存呼在的保矛盾到或問猴題。城在巖授土工眉程施耳工以英及工枕程建摩筑物結(jié)建成牧使用皂過程睡中，渣工程賴部位族的巖佳土體臉和地仙下水瞧與建滑筑物遇發(fā)生盒作用汁，導(dǎo)步致巖頓土工毀程問雪題的野出現(xiàn)敗。工程刷地質(zhì)祝勘察芝的核草心問這題功如何避運用擋有效念的勘振察方紋法和裙手段粱，取枝得反欄映確道切的趕工程辛地質(zhì)繳因素增，資業(yè)料分哲析理使論，振以及籍表現(xiàn)給形式捆。為?；笞C勘條察的雷精度恨和質(zhì)份量，詳需不結(jié)斷改才進(jìn)技棋術(shù)方膊法、詢勘探茂機械桿和測攝試儀俱器。為使環(huán)工程挪地質(zhì)它評價鼻和預(yù)賴測定傅量化顏，需方不斷瓣完善怒地質(zhì)挽——勿數(shù)學(xué)邊模型涂和發(fā)價展數(shù)插學(xué)分滔析方揪法，案應(yīng)用澆計算輔機技具術(shù)。制訂適養(yǎng)用于不令同類型鎮(zhèn)建筑的積勘察規(guī)憑范或手響冊。形成牲分支補學(xué)科間——專門織工程麥地質(zhì)臘學(xué)4.區(qū)域工丘程地質(zhì)捏的研究工程地設(shè)質(zhì)條件戴工程地議質(zhì)問題跳具有明速顯的區(qū)繞域性分摸布規(guī)律紫和特點為國模土資愈源開煌發(fā)利篇用和舌建設(shè)間布局受優(yōu)化,需要教研究液不同墳區(qū)域解地質(zhì)冬條件敏的形廟成和揚分布排規(guī)律不同區(qū)交域地質(zhì)暢構(gòu)造應(yīng)露力不同,區(qū)域穩(wěn)息定性不瞞同形成分罩支學(xué)科——區(qū)域眉工程縫地質(zhì)偏學(xué)5.環(huán)境工膛程地質(zhì)嘴的研究隨著裂經(jīng)濟亂的發(fā)飼展，人類窮工程—經(jīng)濟寧活動喘對地絡(luò)質(zhì)環(huán)亞境的恐反饋乳作用精日益醒廣泛福而深公刻地質(zhì)環(huán)搜境惡化地質(zhì)磁災(zāi)害葵頻發(fā)為了合煮理利用繪保護(hù)地幼質(zhì)環(huán)境，科學(xué)地冒預(yù)測人莫類活動晉對環(huán)境圾的負(fù)影列響工程地沿質(zhì)學(xué)—割—環(huán)境怖科學(xué)交叉滲乳透形成分比支學(xué)科志——環(huán)境火工程囑地質(zhì)僵學(xué)（二）與其他短學(xué)科的講關(guān)系工程地層質(zhì)學(xué)涉五及知識纏范圍廣，多學(xué)冊科的棒交叉工程終巖土男學(xué)巖土僻力學(xué)工程動廊力地質(zhì)抵學(xué)專門工誰程地質(zhì)劇學(xué)數(shù)咸理績化建力環(huán)境-工程地住質(zhì)學(xué)-鉆探物探計算機地質(zhì)康學(xué)工程偵建筑男學(xué)出現(xiàn)貌新的輩生長吩點城市地道質(zhì)巖土飛工程海洋茶工程跑地質(zhì)高層建商筑工程宰地質(zhì)巖土司工程是以工啄程地質(zhì)第學(xué)、土力學(xué)、巖石力顧學(xué)及地拿基基礎(chǔ)偏工程學(xué)紅為理論染基礎(chǔ)，以解決撕和處理按在建筑疫過程中狐出現(xiàn)的售所有與嶺巖土體郊有關(guān)的援工程技術(shù)術(shù)問題，是一么門地堆質(zhì)與