工程地質(zhì)勘察

Ch8Engineeringgeologicalinvestigation****本章內(nèi)容******一、工程地質(zhì)勘察的目的二、工程地質(zhì)勘察階段劃分三、工程地質(zhì)測繪四、工程地質(zhì)勘探五、試驗（原位測試、室內(nèi)試驗）六、現(xiàn)場監(jiān)測七、勘察成果勘察失誤工程實例8.1概述一目的與任務(wù)1.工程地質(zhì)勘察(巖土工程勘察-investigation)的目的主要是查明工程地質(zhì)條件，分析存在的地質(zhì)問題，對建筑地區(qū)作出工程地質(zhì)評價。2.任務(wù)1）工程地質(zhì)勘察的任務(wù)是按照不同勘察階段的要求，正確反映場地的工程地質(zhì)條件及巖土體性狀的影響，2）結(jié)合工程設(shè)計、施工條件，以及地基處理、開挖、支護(hù)、降水等工程的具體要求，進(jìn)行技術(shù)論證和評價，提出巖土工程問題及解決問題的決策性具體建議．并提出基礎(chǔ)、邊坡等工程的設(shè)計準(zhǔn)則和巖土工程施工的指導(dǎo)性意見，為設(shè)計、施工提供依據(jù)。服務(wù)于工程建設(shè)的全過程。二、勘察階段劃分與勘察要求1.一般情況下，勘察階段劃分為:1）選址勘察(可行性研究勘察)

2）初步勘察3）詳細(xì)勘察三個階段 *特殊情況下: 1）預(yù)可行性勘察2)施工勘察 3）可簡化

(如一次性詳勘)2.各勘察階段的工作要求：1）可行性研究勘察2）初步勘察3）詳細(xì)勘察三個階段勘察工作布置原則1.建筑物安全等級:一級.二級.三級2.建筑場地復(fù)雜程度:簡單場地中等復(fù)雜場地復(fù)雜場地3.勘察階段:選址階段8.2工程地質(zhì)測繪(engineeringgeologicalmapping)工程地質(zhì)測繪是工程勘察的基礎(chǔ)工作，一般在勘察的初期階段進(jìn)行。這一方法的本質(zhì)是運用地質(zhì)、工程地質(zhì)理論，對地面的地質(zhì)現(xiàn)象進(jìn)行觀察和描述，分析其性質(zhì)和規(guī)律，并藉以推斷地下地質(zhì)情況，為勘探、測試工作等其他勘察方法提供依據(jù)。在地形地貌和地質(zhì)條件較復(fù)雜的場地，必須進(jìn)行工程地質(zhì)測繪；對地形平坦、地質(zhì)條件簡單且較狹小的場地，則可采用調(diào)查代替工程地質(zhì)測繪。工程地質(zhì)測繪是認(rèn)識場地工程地質(zhì)條件最經(jīng)濟(jì)、最有效的方法，高質(zhì)量的測繪工作能相當(dāng)準(zhǔn)確地推斷地下地質(zhì)情況，起到有效地指導(dǎo)其他勘察方法的作用。8.3工程地質(zhì)勘探-exploration一、勘探的目的目的：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?？碧降姆椒ǎ褐饕锌印⒉厶?、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。它是被用來調(diào)查地下地質(zhì)情況的；并且可利用勘探工程取樣進(jìn)行原位測試和監(jiān)測。應(yīng)根據(jù)勘察目的及巖土的特性選用上述各種勘探方法。二、工程地質(zhì)物探-geophysicalprospecting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，又稱為地球物理勘探?；驹?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。物探是一種間接的勘探手段，它的優(yōu)點是較之鉆探和坑探輕便、經(jīng)濟(jì)而迅速，能夠及時解決工程地質(zhì)測繪中難于推斷而又急待了解的地下地質(zhì)情況，所以常常與測繪工作配合使用。它又可作為鉆探和坑探的先行或輔助手段。但是，物探成果判釋往往具多解性，方法的使用又受地形條件等的限制，其成果需用勘探工程來驗證。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)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電阻率是巖土的一個重要電學(xué)參數(shù)，它表示巖土的導(dǎo)電特性。不同的巖土有不同的電阻率，也就是說，不同巖土有不同的導(dǎo)電特性。電阻率在數(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。常用單位為歐姆·米探地雷達(dá)探地雷達(dá)可以滿足各種探測領(lǐng)域與不同探測深度的需求。目前逐漸應(yīng)用于在公路、鐵道、機(jī)場、建筑工程、水利工程、隧道工程等領(lǐng)域。利用高頻電磁波在巖體傳播中遇到地質(zhì)界面產(chǎn)生反射的特性，探測異常地質(zhì)體的一種方法。GPR(Groundpenetratingradar)主機(jī)天線計算機(jī)系統(tǒng)：探測數(shù)據(jù)處理及解釋系統(tǒng)通過主機(jī)和天線系統(tǒng)的不同組合，再加上攝像系統(tǒng)、GPS定位系統(tǒng)、計算機(jī)系統(tǒng)的配套使用，三、工程地質(zhì)鉆探勘探工程一般都需要動用機(jī)械和動力設(shè)備，耗費人力、物力較多，有些勘探工程施工周期又較長，而且受到許多條件的限制。因此使用這種方法時應(yīng)具有經(jīng)濟(jì)觀點，布置勘探工程需要以工程地質(zhì)測繪和物探成果為依據(jù)，切避盲目性和隨意性具體的鉆探方法可根據(jù)鉆進(jìn)地層和勘察要求選擇。（教材P115表8.3）borehole鉆孔鉆孔鉆孔--mpg鉆頭與鉆桿香港土釘鉆頭特寫滑坡勘察中的鉆探工作單個鉆孔（柱狀圖）4成果表達(dá)鉆孔柱狀圖: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。多個鉆孔柱狀圖

工程地質(zhì)剖面圖四、坑、槽探槽探展示實例五、巖土取樣1目的：2要求:原狀土樣擾動試樣應(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：I級—不擾動；II級—輕微擾動；III級—顯著擾動，IV級—完全擾動土試樣質(zhì)量等級劃分8.4現(xiàn)場原位試驗(in-situinspection)室內(nèi)試驗現(xiàn)場原位試驗現(xiàn)場原位測試:是指在工程地質(zhì)勘察現(xiàn)場，在不擾動或基本不擾動地層的情況下對地層進(jìn)行測試．以獲得所測地層的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)及劃分地層的一種勘察技術(shù)。是詳細(xì)勘察階段主要的一種勘察方法。試驗的主要目的，是為巖土工程問題分析評價提供所需的技術(shù)參數(shù)，包括巖土的物性指標(biāo)、強(qiáng)度參數(shù)、固結(jié)變形特性參數(shù)、滲透性參數(shù)和應(yīng)力、應(yīng)變時間關(guān)系的參數(shù)等。原位測試與室內(nèi)試驗各有優(yōu)缺點。原位測試的優(yōu)點是：①試樣不脫離原來的環(huán)境，基本上在原位應(yīng)力條件下進(jìn)行試驗；②所測定的巖土體尺寸大，能反映宏觀結(jié)構(gòu)對巖土性質(zhì)的影響，代表性好；③試驗周期較短，效率高；④尤其對難以采樣的巖土層仍能通過試驗評定其工程性質(zhì)。缺點是：①試驗時的應(yīng)力路徑難以控制；②邊界條件也較復(fù)雜；③有些試驗耗費人力、物力較多，不可能大量進(jìn)行。室內(nèi)試驗的優(yōu)點是：①試驗條件比較容易控制(邊界條件明確，應(yīng)力應(yīng)變條件可以控制等)；②可以大量取樣。缺點是：①試樣尺寸小，不能反映宏觀結(jié)構(gòu)和非均質(zhì)性對巖土性質(zhì)的影響，代表性差；②試樣不可能真正保持原狀，而且有些巖土也很難取得原狀試樣。原位測試的主要方法載荷試驗-loadingtest靜力觸探試驗—CPT-conepenetrationtest動力觸探試驗—DPT-dynamicpenetrationtest標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗—SPT-standardpenetrationtest十字板剪切試驗—VST-vanesheartest旁壓試驗—PMT-pressure-metertest現(xiàn)場剪切試驗-in-situsheartest巖土原位應(yīng)力測試…一、靜力載荷試驗loadingtest基本原理:基本類型:平板荷載試驗(PLT)-淺層地基螺旋板荷載試驗(SPLT)-深層地基和地下位以下的土層1試驗裝置承壓扳加荷裝置沉降觀測裝置1試驗裝置承壓扳加荷裝置沉降觀測裝置2試驗的基本要求P118-119加荷的方法終止試驗3荷載試驗成果應(yīng)用s-t、p-s曲線（1）確定地基的承載力強(qiáng)度控制法、相對沉降控制法(s/b)或極限荷載法來確定3荷載試驗成果應(yīng)用（2）確定地基土的變形模量E0（3）估算地基土的不排水抗剪強(qiáng)度Cu(4)估算地基土基床反力系數(shù)Kv單樁承載力的現(xiàn)場靜荷載試驗二、單樁垂直靜載荷試驗靜力觸探(CPT)是用靜力將探頭以一定的速率壓入土中，同時用壓力傳感器或直接用量測儀表測試土層對探頭的貫入阻力，以此來判斷、分析地基土的物理力學(xué)性質(zhì)。三、靜力觸探試驗conepenetrationtest靜力觸探試驗適用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；對于碎石土，雜填土和密實的砂土不適用。1靜力觸探試驗的目的和適用范圍2靜力觸探設(shè)備貫入系統(tǒng)量測系統(tǒng)靜力觸探頭3成果應(yīng)用（1） 劃分土層；（2） 估算地基土的物理力學(xué)參數(shù)；（3） 評定地基土的承載力；（4） 選擇地基持力層，估算單樁極限承載力，判斷沉樁可能性；（5） 判定場地地震液化勢。靜力觸探試驗適用于粘性土、粉土、疏松到中密的砂土；對于碎石土，雜填土和密實的砂土不適用。四、動力觸探dynamicpenetrationtest利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的探頭打入土中，根據(jù)每打入土中一定深度所需的能量來判定土的性質(zhì)，并對土進(jìn)行分層的一種原位測試方法，所需的能量體現(xiàn)了土的阻力大小，一般可以以錘擊數(shù)來表示。1適用范圍和目的動力觸探適用于強(qiáng)化風(fēng)、全風(fēng)化的硬質(zhì)巖石，各種軟質(zhì)巖石和各類土。它可應(yīng)用于以下目的：（1） 劃分土層；（2）確定土的物理力學(xué)性質(zhì)，如確定砂土的密實度和粘性土的狀態(tài)．評定地基土和樁基承裁力，估算土的強(qiáng)度和變形參數(shù)等。2動力觸探試驗設(shè)備導(dǎo)向桿、穿心錘、錘座、探桿以及探頭等五部分組成3動力觸探的技術(shù)要求自動落錘裝置4、動力觸探成果的應(yīng)用成果主要是錘擊數(shù)和錘擊數(shù)隨深度的變化曲線1）劃分土層2）確定砂土和碎石土的相對密實度3）確定土的變形模量4）確定地基承載力5）確定單樁承載力五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗—SPT-standardpenetrationtest利用一定的錘擊動能，將一定規(guī)格的貫入器打入鉆孔孔底的土層中，根據(jù)打入土層中所需的能量來評價土層和土的物理力學(xué)性質(zhì)。標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗中所需的能量用貫入器貫入土層中30cm的錘擊數(shù)N63.5來表示，一般寫作N，稱為標(biāo)貫擊數(shù)。五、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗—SPT-standardpenetrationtest適用范圍及目的標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗適用于砂土、粉土和一般粘性土。它的適用目的有評價砂土的密實度和粉土、粘性土的狀態(tài)，評價土的強(qiáng)度參數(shù)、變形參數(shù)、地基承載力、單樁極限承載力、沉樁可能性以及砂土和粉土的液化勢。六、十字板剪切試驗—VST-vanesheartest(VST)是用插入軟粘上中的十字板頭，以—定的速率旋轉(zhuǎn)，測出土的抵抗力矩，然后換算成土的抗剪強(qiáng)度。十字板剪切試驗的原理是：對壓入粘土中的十字板頭施加扭矩，使十字板頭在土層中形成圓柱形的破壞面，測定剪切破杯時對抵抗權(quán)剪的最大力矩，通過計算可得到土體的抗剪強(qiáng)度六、十字板剪切試驗—VST-vanesheartest適用的范圍和目的十字板剪切試驗適用于飽和軟粘土。應(yīng)用的目的有：計算地基承載力；確定樁的極限端承力和摩擦力；確定軟土地區(qū)路基、海堤、碼頭、土壩的臨界高度；判定軟土的固結(jié)歷史七、現(xiàn)場大型直剪試驗現(xiàn)場大型直剪試驗現(xiàn)場大型直剪試驗現(xiàn)場大型直剪試驗試驗適用范圍8.5

現(xiàn)場檢驗與監(jiān)測現(xiàn)場檢驗:包括施工階段對先前巖土工程勘察成果的驗證核查以及巖土工程施工監(jiān)理和質(zhì)量控制?，F(xiàn)場監(jiān)測:主要包含施工作用和各類荷載對巖土反應(yīng)性狀的監(jiān)測、施工和運營中的結(jié)構(gòu)物監(jiān)測和對環(huán)境影響的監(jiān)測等方面。8.6

勘察成果（一）工程地質(zhì)勘察報告書1．勘察目的、要求和任務(wù)；2．?dāng)M建工程概述；3．勘察方法和勘察任務(wù)布置；4．場地地形、地貌、地層、地質(zhì)構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水、不良地質(zhì)現(xiàn)象的描述與評價；5．場地穩(wěn)定性和適宜性的評價：6．巖土參數(shù)的分析與選用；7．巖土利用、整治、改造方案8．工程施工和使用期間可能發(fā)生的巖土工程問題的預(yù)測、監(jiān)控和預(yù)防措施9．必要的圖件單項報告單項報告

1、巖土工程測試報告；2、巖土工程檢驗或監(jiān)測報告；3、巖土工程事故調(diào)查與分析報告；4、巖土利用、整治或改造方案報告；5、專門巖土工程問題的技術(shù)咨詢報告（二）工程地質(zhì)圖表1．勘探點平面布置圖勘探點平面布置圖是在地形圖上標(biāo)明工程建筑物、各勘探點(包括探井、探槽、鉆孔等)、各現(xiàn)場原位測試點以及勘探剖面線的位置。并注明各勘探點、原位測試點的坐標(biāo)及高程。2．綜合地質(zhì)柱狀圖將所勘察的地層的層次及其主要特征和性質(zhì)繪成柱狀圖，在圖上注明層厚、地質(zhì)年代，并對巖土的特征和性質(zhì)進(jìn)行概括的描繪。3．工程地質(zhì)剖面圖工程地質(zhì)剖面圖反映了某一勘探線上地質(zhì)構(gòu)造、巖性、分層、地下水埋藏條件以及各分層巖土的物理力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。它的繪制依據(jù)是各勘探點的成果和土工試驗成果。由于勘探線的布置常與主要地貌單元或地質(zhì)構(gòu)造軸線相垂直，或與建筑物軸線相垂直．因此工程地質(zhì)剖面圖能最有效地揭示場地地質(zhì)條件。4．土工試驗成果表包括室內(nèi)試驗成果表和現(xiàn)場原位測試圖件。其中室內(nèi)試驗成果表主要有抗剪強(qiáng)度線、壓縮曲線等；原位測試圖件包括載荷試驗、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗、十字板剪切試驗等的成果圖件。補(bǔ)充suppl.地質(zhì)圖地質(zhì)圖比例圖例符號地層形成時間巖石分布地質(zhì)構(gòu)造相互關(guān)系4.6.1、地質(zhì)圖的比例尺兩種表示方法1.數(shù)字表示:1:20萬2.線段標(biāo)表示:

012(km)suppl.

1地質(zhì)圖圖例suppl.2地質(zhì)圖圖例suppl.3讀圖步驟與要求(1)地層分析(2)地質(zhì)構(gòu)造分析褶皺斷層巖層接觸關(guān)系巖層侵入關(guān)系褶皺褶皺斷層巖接觸