工程地質(zhì)勘察課件

工程地質(zhì)勘察9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求一、工程地質(zhì)勘察的目的：在於以各種勘察手段和方法，調(diào)查研究和分析評價建築場地和地基的工程地質(zhì)條件，為設(shè)計和施工提供所需的工程地質(zhì)資料。地基勘察必須遵守《巖土工程勘察規(guī)範》（GB50021—94）的有關(guān)規(guī)定。地基勘察和評價的任務(wù)：認識場地的地質(zhì)條件，分析它與建築物之間的相互影響。地質(zhì)條件包括（巖土的類型及其工程性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)條件、不良地質(zhì)現(xiàn)象和可資利用的天然建築材料等。）9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求二、決定勘察任務(wù)的因素：勘察任務(wù)工作內(nèi)容、工作量、工作方法應按下列四個因素確定：1、建築場地的複雜程度。（場地、地基等級）2、建築規(guī)模及建築物等級（安全等級）。3、對建築場地地質(zhì)條件的研究程度及當?shù)亟êB經(jīng)驗。4、地基基礎(chǔ)設(shè)計、施工的特殊要求。三、工程地質(zhì)勘察三階段：對應於工程設(shè)計中場址選擇、初步設(shè)計和施工圖三階段，為了提供各設(shè)計階段所需的工程地質(zhì)資料，勘察工作也相應分為選址勘察、初步勘察和詳細勘察三階段。對於地質(zhì)條件複雜或有特殊施工要求的重大建築物地基，尚應進行施工勘察。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求（一）選址勘察（可行性研究勘察）基本要求選址勘察的目的是為了取得幾個場址方案的主要工程地質(zhì)資料，對擬選場地的穩(wěn)定性和適宜性作出工程地質(zhì)評價和方案比較。選擇場址時，應進行技術(shù)經(jīng)濟分析，避開不利地段?？尚行匝芯侩A段的勘察工作，主要側(cè)重於收集和分析區(qū)域地質(zhì)、地形地貌、地震、礦產(chǎn)和附近地區(qū)的工程地質(zhì)資料及當?shù)氐慕êB經(jīng)驗。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求（二）初步勘察基本要求初步勘察的任務(wù)是查明地層構(gòu)造、巖土性質(zhì)、地下水埋藏條件、凍結(jié)深度、不良地質(zhì)現(xiàn)象的成因、分佈及對場地穩(wěn)定性的影響以及地基土的地震效應等，對場地內(nèi)建築地段的穩(wěn)定性作出巖土工程評價，為確定建築總平面佈置，選擇主要建築物地基基礎(chǔ)設(shè)計方案和不良地質(zhì)現(xiàn)象的防治對策提供工程地質(zhì)資料。（三）詳細勘察

詳細勘察的任務(wù)在於針對具體建築物地基或具體的地質(zhì)問題，為進行施工圖設(shè)計提供可靠的依據(jù)或設(shè)計計算參數(shù)。因此必須查明建築物範圍內(nèi)的地層結(jié)構(gòu)、巖土的物理力學性質(zhì)，對地基的穩(wěn)定性及承載力作出評價，並提供不良地質(zhì)現(xiàn)象防治工作所需的計算指標及資料，此外，還要查明有關(guān)地下水的埋藏條件和腐蝕性、地層的透水性和水位變化規(guī)律等情況。詳勘的手段主要以勘探、原位測試和室內(nèi)土工試驗為主，必要時可補充一些物探和工程地質(zhì)測繪和調(diào)查工作。勘探點的佈置應按巖土工程等級確定：對一二級建築物，宜按主要柱列線或建築物周邊線佈置。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求

詳勘勘探孔深度以能控制地基主要受力層為原則。對須進行變形驗算的地基，控制性勘探孔深度應超過地基沉降計算深度。一般情況下按《勘察規(guī)範》選定。取試樣和進行原位測試的井、孔數(shù)量，應按地基土層的均勻性、代表性和設(shè)計要求確定，一般占勘探孔總數(shù)的1/2~2/3，對一級建築物每棟不得少於3個。試樣或進行原位測試部位的豎向間距為1~2米，每一主要土層的試樣不少於6個，原位測試數(shù)據(jù)不少於6組。對於地基主要受力層內(nèi)厚度大於0.5m的夾層或透鏡體，一般均需採取試樣或進行原位測試。9.1工程地質(zhì)勘察的目的和要求9.2地基勘察方法一、巖土工程勘察等級1、巖土工程勘察等級確定依據(jù)：工程重要性等級，場地複雜程度等級，地基複雜程度等級。2、巖土工程勘察等級：甲級，乙級，丙級。二、勘察點的佈置三、地基勘察方法

在實際工程地質(zhì)勘察中，可採取測繪與調(diào)查、勘探、原位測試與室內(nèi)試驗等勘察方法。一、測繪與調(diào)查

測繪與調(diào)查的目的是通過對場地的地形地貌、地層巖性、地質(zhì)構(gòu)造、地下水與地表水、不良地質(zhì)現(xiàn)象進行調(diào)查研究與必要的測繪工作，為評價場地工程條件及合理確定勘探工作提供依據(jù)。對建築場地的穩(wěn)定性進行研究是工程地質(zhì)調(diào)查和測繪的重點問題。9.2地基勘察方法二、勘探

勘探是地基勘察過程中查明地質(zhì)情況的一種必要手段在測繪和調(diào)查的基礎(chǔ)上，進一步對場地的工程地質(zhì)條件進行定量的評價。常用的勘探方法有坑探、鑽探、觸探和地球物理勘探等。（一）坑探

坑探是在建築場地挖深井（槽）以取得直觀資料和原狀土樣，這是一種不必使用專門機具的一種常用的勘探方法。當場地的地址條件比較複雜時，利用坑探能直接觀察地層的結(jié)構(gòu)變化，但坑探可達的深度較淺。探井的平面形狀為矩形或圓形，深度為2~3米。較深時應支護坑壁以策安全。9.2地基勘察方法坑探示意圖9.2地基勘察方法（二）鑽探

鑽探是用鑽機在地層中鑽孔，以鑒別和劃分地層，並可沿孔深取樣，用以測定巖石和土層的物理力學性質(zhì)，此外，土的某些性質(zhì)也可直接在孔內(nèi)進行原位測試。鑽機一般分回轉(zhuǎn)式與衝擊式兩種?；剞D(zhuǎn)式轉(zhuǎn)機是利用鑽機的回鑽器帶動鑽具旋轉(zhuǎn)，磨削孔底地層而鑽進，通常使用管狀鑽具，能取柱狀巖芯標本。衝擊式鑽機則是利用捲揚機借綱絲繩帶動有一定重量的鑽具上下反復衝擊，使鑽頭擊碎孔底地層形成鑽孔後以抽筒提取巖石碎塊或擾動土樣。9.2地基勘察方法9.2地基勘察方法（三）觸探

觸探是通過探桿用靜力或動力將金屬探頭貫入土中，並量測能表徵土對觸探頭貫入的阻抗能力的指標，從而間接地判斷土層及其性質(zhì)的一類勘探方法和原位測試技術(shù)。作為勘探手段，觸探可用於劃分土層，瞭解地層的均勻性；作為測試技術(shù)，則可估計地基承載力和土的變形指標。

觸探可分為靜力觸探和動力觸探。9.2地基勘察方法1.靜力觸探

靜力觸探試驗借靜壓力將觸探頭壓入土中，利用電測技術(shù)測得貫入阻力來判定土的力學性質(zhì)。靜力觸探儀可分為機械式和油壓式（如下圖）兩類。9.2地基勘察方法

靜力觸探設(shè)備中核心部分是觸探頭。觸探桿將探頭勻速貫如土層時，觸探頭可以測得土層作用於探頭的錐尖阻力和側(cè)壁阻力。探頭按結(jié)構(gòu)分為單橋和雙橋兩類。單橋探頭所測到的是包括錐尖阻力和側(cè)壁阻力在內(nèi)的總貫入阻力P（kN）。通常用比貫入阻力PS（kPa）表示，即

Ps=P/A9.2地基勘察方法

雙橋探頭可測出錐尖總阻力Qc（kN）和側(cè)壁總摩阻力Pt（kN）。通常以錐尖阻力qc（kPa）和側(cè)壁阻力fs（kPa）表示：

qc=Qc/Afs=Ps/Fs還可計算同一深度處的摩阻比

Rs=fs/qc·100%

在現(xiàn)場實測以後進行觸探資料整理，繪製有關(guān)的曲線(如下圖）。從而劃分土層，間接地估算土的承載力、壓縮性指標和單樁承載力等。9.2地基勘察方法9.2地基勘察方法2.動力觸探

動力觸探是將一定品質(zhì)的穿心錘，以一定高度自由下落，將探頭貫入土中，然後記錄貫入一定深度的錘擊次數(shù)，以此判別土的性質(zhì)。下麵介紹標準貫入試驗和輕便觸探兩種動力觸探方法。（1）標準貫入試驗

標準貫入試驗應與鑽探工作相配合。其設(shè)備是在鑽機的鑽桿下端聯(lián)結(jié)標準貫入器，將品質(zhì)為63.5kg的穿心錘套在鑽桿上端。試驗時，穿心錘以76cm的落距自由下落，將貫入器垂直打入土層中15cm（此時不計錘擊數(shù)），隨後打入土層30cm的錘擊數(shù)，即為實測的錘擊數(shù)。9.2地基勘察方法當鑽桿長度大於3m時，錘擊數(shù)應按下式校正：按N的大小,確定土的承載力、估計土的抗剪強度和粘性土的變形指標、判別粘性土的稠度和砂土的密實度以及估計砂土液化的可能性。穿心錘貫入器9.2地基勘察方法（2）輕便觸探

輕便觸探設(shè)備組成（如右圖）。試驗時，先用輕便鑽具開孔至被試土層，然後以手提高質(zhì)量為10kg的穿心錐，使其以50cm的落距自由下落，將觸探桿垂直打入土中，記錄每打入30cm的錘擊數(shù)稱為N10。應用輕便觸探指標N10

，可確定粘性土和素填土的承載力，判別土層的均勻性。穿心錘觸探桿尖錐頭錘墊9.2地基勘察方法(四)旁壓試驗

旁壓試驗適用於原位測定粘性土、粉土、砂土、軟質(zhì)巖石和風化巖石的承載力、旁壓模量和土的應力應變關(guān)係。它是由旁壓器、量測與輸送系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)三部分組成。9.2地基勘察方法

量測所加的壓力大小以及引起的中腔壓力室體積變化，得到壓力與體積變化的關(guān)係曲線。該曲線可劃分為三個階段。第一階段是橡皮膜膨脹與孔壁接觸的階段，最後與孔壁完全帖緊，帖緊時的壓力P0相當於原位總的水準應力。第二階段相當於彈性變形階段，壓力Pf為開始屈服的壓力。第三階段發(fā)生局部縮性流動，最後達到極限壓力Pl。利用旁壓結(jié)果，可以區(qū)分土類及土的物理狀態(tài)，確定土的強度參數(shù)及變形參數(shù)以及土的承載力。9.2地基勘察方法（五）地球物理勘探

地球物理勘探（簡稱物探）也是一種兼有勘探和測試雙重功能的技術(shù)。物探之所以能夠用來研究和解決各種地質(zhì)問題，主要是因為不同的巖石、土層和地質(zhì)構(gòu)造往往具有不同的物理性質(zhì)，利用其導電性、磁性、彈性、濕度、密度、天然放射性等差異，通過專門的物探儀器的量測，就可區(qū)別和推斷有關(guān)地址問題。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。9.2地基勘察方法三、測試工作及指標整理（一）測試工作的內(nèi)容

測試是地基勘察工作的重要內(nèi)容。在土工實驗室或現(xiàn)場原位進行測試工作，可以取得土和巖石的物理力學性質(zhì)和地下水的水質(zhì)等定量指標。室內(nèi)試驗專案應根據(jù)巖土類別、工程類型、工程分析計算要求確定。如對一般粘性土、粉土應進行天然密度、天然含水量、土粒比重、液限、塑限、壓縮係數(shù)及抗剪強度（三軸或直剪）試驗。原位測驗包括靜載荷試驗、旁壓試驗、土的現(xiàn)場剪切試驗、地基土的動參數(shù)測定、觸探試驗等。9.2地基勘察方法（二）土性指標的統(tǒng)計整理

由於巖（土）自身的不均勻性，取樣和運輸過程的擾動，試驗儀器及操作方法差異等原因，同類土層測得的土性指標值是離散的。在取得足夠多數(shù)據(jù)後，應選擇合理的數(shù)理統(tǒng)計方法。地基勘察中所測得指標，一些是直接用以計算土體強度和變形的，如抗剪強度指標值c、等，另一些多用於從規(guī)範表格（表6-5~6-9）確定地基承載力值。當用室內(nèi)物理、力學指標查取地基承載力時，常用數(shù)理統(tǒng)計方法、求取有關(guān)部門指標平均值，從有關(guān)部門表格查取地基承載力基本值。而地基承載力標準值則由基本值乘以回歸修正係數(shù)求得。9.2地基勘察方法

根據(jù)試驗樣品數(shù)量、指標的離散程度、要求的置信度等，可用下式計算回歸修正係數(shù)：—變異係數(shù)。變異係數(shù)按下式計算：—為標準差。9.2地基勘察方法當表中並列兩個指標時，變異係數(shù)應按下式計算：—第一指標變異係數(shù)；—第二指標變異係數(shù)；—第二指標的折算係數(shù)，見承載力表（6-5、6-6、6-8）的注。例題5-1

已測得該粘土層力學指標，確定其承載力標準值。0.7070.7080.7090.7100.7110.7120.7130.210.220.220.230.240.240.25e9.2地基勘察方法9.3地基勘察報告書一、勘察報告書的編制

地基勘察的最終成果是以報告書的形式提出的?？辈旃ぷ鹘Y(jié)束後，把取得的野外工作和室內(nèi)試驗記錄和數(shù)據(jù)以及收集到的各種直接間接資料分析整理、檢查校對、歸納總結(jié)後作出建築場地的工程地質(zhì)評價。最後以簡要明確的文字和圖表編成報告書。報告書應包括如下內(nèi)容：（1）任務(wù)要求及勘察工作概況；（2）場地位置、地形地貌、地質(zhì)構(gòu)造、不良地質(zhì)現(xiàn)象及地震設(shè)計烈度；（3）場地的地層分佈、巖石和土的均勻性、物理力學性質(zhì)、地基承載力和其他設(shè)計計算指標；（4）地下水的埋藏條件和腐蝕性以及土層的凍結(jié)深度；（5）對建築場地及地基進行綜合的工程地質(zhì)評價，對場地的穩(wěn)定性和適宜性作出結(jié)論，指出存在的問題和提出有關(guān)地基基礎(chǔ)方案的建議。所附的圖表有下列幾種：勘探點平面佈置圖；工程地質(zhì)剖面圖；地質(zhì)柱狀圖或綜合地質(zhì)柱狀圖；土工試驗成果表；其他測試成果表（如